4 Ременные передачи

4.1 Общие сведения о ременных передачах

Ременные передачи относятся к механическим передачам, передающих нагрузку (обычно между параллельными валами) с помощью сил трения. Она состоит из ведущего и ведомого шкивов и промежуточного звена – ремня (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Схема ременной передачи

Обязательное условие нормальной работы ременной передачи – предварительное натяжение ремня для создания достаточных сил трения между шкивами и ремнем. Во время эксплуатации ремень вытягивается и натяжение ослабевает. Для поддержания достаточного натяжения ремня перемещают опоры одного из шкивов, увеличивая межосевое расстояние (рис. 4.2а-в). Если по условиям работы невозможно перемещать опоры, то используют натяжные ролики.

а	б	в
Рис. 4.2. Способы натяжения ремня

В механических приводах ременная передача в основном используется как понижающая передача. Передаваемая мощность до 50 кВт, окружная скорость ремня до 50 м/сек (в высокоскоростных – до 100 м/сек), допускает кратковременную перегрузку до 300%. Передаточное число ременных передач – 1,5…5. Максимальное передаточное число может достигать 6 для передач без натяжного ролика, и до 10 для передач с натяжным роликом.

Ременная передача должна быть закрыта кожухом по правилам техники безопасности, а также для защиты от загрязнения.

Достоинства ременных передач:

• простота конструкции, невысокая стоимость изготовления и эксплуатации;

• плавность и бесшумность работы – позволяет использовать передачу при высоких скоростях;

• эластичность ремня, смягчающая рывки, и возможность пробуксовки – позволяет использовать ременную передачу как предохранительный элемент машины при перегрузке;

• относительно малая чувствительность к неточностям расположения шкивов;

• возможность передачи нагрузки на значительное расстояние (до 15 м);

• отсутствие смазки.

Недостатки ременных передач:

• значительные габариты – в несколько раз больше, чем зубчатые;

• неизбежность упругого проскальзывания ремня, как следствие – невозможность получения постоянного передаточного отношения, невозможность применения в точных кинематических механизмах;

• невысокая долговечность ремней – обычно 500…1500 часов работы;

• необходимость применения натяжных устройств;

• значительная нагрузка на валы и опоры из-за предварительного натяжения ремня;

• необходимость защиты ремня от попадания масла и влаги.

4.2 Виды ременных передач

Ременные передачи бывают:

• с плоскими ремнями;

• с круглыми ремнями;

• с клиновыми и поликлиновыми ремнями.

Плоскоременные передачи (рис. 4.3а) применяют как простейшие, испытывающие минимальные напряжения изгиба. В настоящее время применяются в передачах небольшой мощности, но с большими скоростями движения ремня (до 50 м/сек), в основном в приборостроении.

Круглоременные передачи (рис. 4.3б) применяются редко, в маломощных низкоскоростных передачах, в основном в приборостроении и бытовой технике.

Наибольшее распространение имеют клиноременные передачи (рис. 4.3в). Они обладают повышенной тяговой способностью (примерно в 3 раза выше по сравнению с плоскоременной передачей с такой же площадью контакта ремня со шкивом) и, следовательно, меньшими габаритами, позволяют передавать вращение на несколько валов одновременно без применения натяжного ролика, допускают передаточное отношение до 6…8. Однако шкивы для них сложнее, т.к. должны иметь клиновые канавки, они менее быстроходны (скорость ремня до 30 м/сек) и имеют КПД на 1-2 % меньше. Обычно клиноременные передачи составляют из нескольких ремней (рекомендуется до 7 ремней, максимальное количество – 12). Основная область применения клиноременных передач – привода от электродвигателей малой и средней мощности.

а	б	в	г
Рис. 4.3. Сечения ремней

В последнее время получают распространение поликлиновые ремни (рис. 4.3г), работающие на шкивах с клиновыми канавками. При одинаковой мощности ширина поликлинового ремня в 1,5-2 раза меньше ширины комплекта обычных клиновых ремней. Благодаря более высокой гибкости можно применять шкивы меньшего диаметра, чем для клиноременной передачи. Кроме того, поликлиноременные передачи более быстроходны (до 40-50 м/сек) и допускают большие передаточные отношения (до 15).

4.3 Конструкция ремней

Плоские ремни имеют прямоугольное сечение. Толщина – несколько мм, ширина – от 20 до 1200 мм. Наибольшее распространение имеют прорезиненные ремни, обладающие невысокой стоимостью, хорошим сцеплением со шкивами, удовлетворительной долговечностью. Недостаток прорезиненных ремней – старение резины, резкое падение сцепления при попадании влаги, боязнь попаданий масла.

	б
	в
а	г	д
Рис. 4.4. Конструкция плоских ремней и способы соединения их концов

Прорезиненные ремни (рис. 4.4а) состоят из нескольких слоев хлопчатобумажной ткани – бельтинга, связанных вулканизированной резиной. Применяются также слоистые нарезные ремни с резиновыми прослойками.

Соединение концов ремней оказывает большое влияние на работу передачи, особенно при высоких скоростях. Самый совершенный способ соединения – склеивание, которое выполняют по косому срезу (рис. 4.4б) для однородных ремней, и по ступенчатой поверхности (рис. 4.4в) для слоистых ремней. Надежным способом считается сшивка встык жильными струнами (рис. 4.4д). Из механических соединений лучшими являются проволочные спирали (рис. 4.4г), которые продеваются в отверстия и после прессования обжимают концы ремней.

Применяются кожаные ремни, обладающие высокой несущей способностью и долговечностью, хорошо работающие в условиях переменных и ударных нагрузок, обладают хорошей гибкостью, поэтому могут работать на шкивах малых диаметров. Недостаток кожаных ремней – высокая стоимость и чувствительность к перепадам температуры и влажности.

Клиновые ремни – это ремни трапецеидального сечения с боковыми рабочими сторонами, работающими на шкивах с канавками соответствующего профиля.

Применяются только прорезиненные клиновые ремни. Ремень состоит из:

1) корда 1 или 2 – основного несущего слоя, расположенного примерно по центру тяжести сечения ремня;

2) резиновых слоев 3, расположенных над и под несущим слоем (кордом), условно называемых слоями растяжения и сжатия;

3) обертки ремня 4 в виде нескольких слоев прорезиненной ткани, намотанной диагонально.

Корд выполняют из химических волокон: вискозы, капрона, лавсана. По конструкции корда ремни подразделяют кордотканевые и кордошнуровые.

В кордотканевых ремнях (рис. 4.5а) корд выполнен в виде нескольких слоев кордоткани 1 с основой из крученых шнуров и тонких редких нитей утка.

В кордошнуровых ремнях (рис. 4.5б) корд состоит из одного слоя кордошнура 2, намотанного по винтовой линии и заключенного в слой мягкой резины для уменьшения трения.

	а	б
Рис. 4.5. Конструкция клиновых ремней

Кордотканевые ремни обладают большей долговечностью чем кордошнуровые. Кордошнуровые ремни более гибкие и их применяют при необходимости использования шкивов минимальных диаметров.

Слой растяжения ремней выполняют из резины средней твердости. Слой сжатия выполняют из более твердой резины. Слои растяжения для увеличения поперечной жесткости ремня могут включать по несколько слоев ткани, с нитями расположенными под углом 45º к оси ремня.