Файл: Учебный курс для студентов очной и заочной форм обучения.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.12.2023
Просмотров: 923
Скачиваний: 6
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Раздел 8. Ременные передачи.
Ременная передача относится к передачам трением с гибкой связью и может применяться для передачи движения между валами, находящимися на значительном расстоянии один от другого. Она состоит (рис.1) из двух шкивов (ведущего, ведомого) и охватывающего их ремня. Ведущий шкив силами трения, возникающими на поверхности контакта шкива с ремнем вследствие его натяжения, приводит ремень в движение. Ремень в свою очередь заставляет вращаться ведомый шкив. Таким образом, мощность передается с ведущего шкива на ведомый.
Рис.1. Виды ременных передач: а — открытая передача; б — перекрестная передача; в — по луперекрестная передача (со скрещивающимися валами); г — угловая передача (с направляю щим роликом); д — передача с нажимным роликом;
е — передача со ступенчатым шкивом
Для нормальной работы передачи необходимо предварительное натя жение ремня, обеспечивающее возникновение сил трения на участках кон такта (ремень—шкив). Оно осуществляется: 1) вследствие упругости ремня — укорочением его при сшивке, передвижением одного вала или с помощью нажимного ролика; 2) под действием силы тяжести качающейся системы мы или силы пружины; 3) автоматически, в результате реактивного момента, возникающего на статоре двигателя; 4) с применением специальных натяжных устройств (рис.1, д и рис.2). Так как на практике большинство передач работает с переменным режимом нагрузки, то ремни с постоянным предварительным натяжением в период недогрузок оказываются излишне натянутыми, что ведет к резкому снижению долговечности. С этих позиций целесообразнее применять третий способ, при котором натяжение меняется в зависимости от нагрузки и срок службы ремня наибольший. Однако автоматическое натяжение в реверсивных передачах с непараллельными осями валов применить нельзя.
Рис.2. Регулировка натяжения ремня перемещением двигателя: 1 — ремень; 2 — шкив; 3 — натяжное устройство
Классификация.
Ременные передачи классифицируют по следующим признакам.
1. По форме сечения ремня:
- плоскоременные (рис.3, а);
- клиноременные (рис.3, б);
- круглоременные (рис.3, в);
- с зубчатыми ремнями (рис.3, д);
- с поликлиновыми ремнями (рис.3, г).
Рис.3. Типы ремней ременных передач: а — плоский ремень; б — клиновый ремень;
в — круглый ремень; г — поликлиновый ремень; д — зубчатый ремень
2. По взаимному расположению осей валов:
- с параллельными осями (см. рис.1, а, б);
- с пересекающимися осями — угловые (см. рис.1, г);
- со скрещивающимися осями (см. рис.1, в).
3. По направлению вращения шкива:
- с одинаковым направлением (открытые и полуоткрытые) (см. рис.1, а);
- с противоположными направлениями (перекрестные) (см. рис.1, б).
4. По способу создания натяжения ремня:
- простые (см. рис.1, а);
- с натяжным роликом (см. рис.1, д);
- с натяжным устройством (см. рис.2).
5. По конструкции шкивов:
- с однорядными шкивами (см. рис.1, а—д);
- со ступенчатыми шкивами (см. рис.1, е).
Область применения. Ремни должны обладать достаточно высокой прочностью при действии переменных нагрузок, иметь высокий коэффициент трения при движении по шкиву и высокую износостойкость. Ременные передачи применяются для привода агрегатов от электродвигателей малой и средней мощности; для привода от маломощных двигателей внутреннего сгорания. Наибольшее распространение в машиностроении находят клиноременные передачи (в станках, автотранспортных двига телях и т. п.). Эти передачи широко используют при малых межосевых расстояниях и вертикальных осях шкивов, а также при передаче вращения не сколькими шкивами. При необходимости обеспечения ременной передачи постоянного передаточного числа и хорошей тяговой способности реко мендуется устанавливать зубчатые ремни. При этом не требуется большего начального натяжения ремней; опоры могут быть неподвижными. Плоскоременные передачи применяются как простейшие, с минимальными напряжениями изгиба. Плоские ремни имеют прямоугольное сечение, применяются в машинах, которые должны быть устойчивы к вибрациям (например, высокоточные станки). Плоско ременные передачи в настоящее время применяют сравнительно редко (они вытесняются клиноременными). Теоретически тяговая способность клинового ремня при том же усилии натяжения в 3 раза больше, чем у плоского. Однако относительная прочность клинового ремня по сравнению с плоским несколько меньше (в нем меньше слоев армирующей ткани), поэтому практически тяговая способность клинового ремня приблизительно в два раза выше, чем у плоского. Это свидетельство в пользу клиновых ремней послужило основанием для их широкого распространения, в особенности в последнее время. Клиновые ремни могут передавать вращение на несколько валов одновременно, допускают
umax = 8 – 10 без натяжного ролика.
Круглоременные передачи (как си ловые) в машиностроении не применяются. Их используют в основном для маломощных устройств в приборостроении и бытовых механизмах (магни тофоны, радиолы, швейные машины и т. д.).
Передаваемая мощность силовых ременных передач практически дос тигает 50 кВт, хотя известны плоскоременные передачи мощностью и 1500 кВт. Скорость ремня v = 5 - 30 м/с (в сверхскоростных передачах v = 100 м/с). В механических приводах ременная передача используется чаще всего как понижающая передача. Максимальное передаточное отношение Umax = 5 – 6 для передач без натяжного ролика и Umax = 6 – 10 для передач с натяжным роликом, допускают кратковременную перегрузку до 200%.
Преимущества и недостатки.
Достоинства:
- возможность расположения ведущего и ведомого шкивов на больших расстояниях (более 15 метров) (что важно, например, для сельскохозяйственного ма шиностроения);
- плавность хода, бесшумность работы передачи, обусловленные эластичностью ремня;
- малая чувствительность к толчкам и ударам, а также к перегрузкам, способность пробуксовывать;
- возможность работы с большими угловыми скоростями;
- предохранение механизмов от резких колебаний нагрузки вследствие упругости ремня;
- возможность работы при высоких оборотах;
- простота конструкции и дешевизна.
Недостатки:
- непостоянство передаточного числа вследствие проскальзывания ремней;
- постепенное вытягивание ремней, их недолговечность;
- необходимость постоянного ухода (установка и натяжение ремней, их перешивка и замена при обрыве и т. п.);
- сравнительно большие габаритные размеры передачи;
- высокие нагрузки на валы и опоры из-за натяжения ремня;
- опасность попадания масла на ремень;
- малая долговечность при больших скоростях (в пределах от 1000 до 5000 ч);
- необходимость натяжного устройства.
Плоскоременная передача. Конструкция и основные геометрические соотношения
Ременную передачу с параллельными, пересекающимися или скрещи вающимися осями с плоским приводным ремнем называют плоскоременной.
На рис. 1 показаны варианты плоскоременной передачи. Эта переда ча проста по конструкции, может работать при весьма высоких скоростях (до 100 м/с) и больших межосевых расстояниях (до 15 м). Вследствие боль шой эластичности ремня она обладает сравнительно высокой долговечностью. Для плоскоременных передач рекомендуется принимать и < 6 (с на тяжным роликом — до 10). До появления клиноременной передачи плос коременная имела преимущественное распространение.
На практике встречаются самые различные конструкции передач, с плоским ремнем. Рассмотрим наиболее типичные:
- открытая (см. рис. 1, а) — самая простая, надежная и удобная в работе передача; ее применяют при параллельных осях;
- перекрестная (см. рис.1, 6) — используется при необходимости вращения шкивов в противоположных направлениях и параллельных осях. Имеет повышенное изнашивание кромки ремня. Эта передача не находит широкого применения;
- полуперекрестная (см. рис.1, в) — передача для перекрещивающих ся осей;
- угловая (рис.1, г) — рекомендуется при пересекающихся осях (пре имущественно под углом 90°).
Материалы плоскоременных передач. Общие требования к материалам приводных ремней: износостойкость и прочность при циклических нагруз ках; высокий коэффициент трения со шкивами; малый модуль упругости и изгибную жесткость.
Этим условиям удовлетворяют высококачественная кожа и синтетические материалы (резина), армированные белтинговым тканевым (ГОСТ 6982-54), полимерным (капрон, полиамид С-6, каучук СКН-40, латекс) или металлическим кордом. Применяются прорезиненные тканевые ремни (ГОСТ 101-54), слоистые нарезные ремни с резиновыми прослойками, послойно и спирально завёрнутые ремни. В сырых помещениях и агрессивных средах применяют ремни с резиновыми прокладками.
Шкивы изготовляют из чугуна марки СЧ10, СЧ15, СЧ25 и др. Шкив сварных конструкций изготовляют из стали марок Ст1, Ст2 и др. Для шкивов облегченных конструкций используют алюминиевые сплавы, текстолиты.
Для уменьшения проскальзывания ремня для изготовления шкивов ре менной передачи желательно выбрать текстолит. По сравнению с перечис ленными материалами в этом случае передача будет иметь большую надеж ность работы без пробуксовки.
Конструкции ремней для плоскоременных передач. В машиностроении применяется в основном четыре вида плоских приводных ремней. Размеры и характеристики кожаных
, прорезиненных и хлопчатобумажных ремней стандартизованы (табл. 1).
Кожаные ремни изготовляют из кожи животных (кожу подвергают спе циальному дублению). Эти ремни обладают высокой тяговой способно стью, эластичностью и износостойкостью, допускают меньшие диаметры шкивов. Однако из-за дефицитности и высокой стоимости в настоящее время их применяют редко, только для особо ответственных конструкций. Основа прорезиненного ремня — прочная кордовая провулканизованная техническая хлопчатобумажная ткань в 2-9 слоев связанных между собой вулканизированной резиной. Ткань, имеющая больший модуль упругости, чем резина, передает основную часть нагрузки. Резина повышает коэффициент трения, обеспечивает работу ремня как единого целого и защищает ткань от повреждений и истирания во время работы передачи. Вследствие прочности, эластичности, малой чувствительности к влаге и колебаниям температуры прорезиненные ремни широко распространены. В зави симости от варианта укладки тканевой основы перед вулканизацией ремни делят на три типа (рис.4): А — нарезные (ткань нарезается по ширине ремня), применяются наиболее часто, скорость ремня до 30 м/с; Б — послойно-завернутые, используются для тяжелых условий работы при скоростях до 20 м/с; В — спирально-завернутые, применяются при малых нагрузках и скоростях до 15 м/с, обеспечивает повышенную износостойкость кромок. Наиболее гибкие ремни типа А, они получили преимущественное распространение.
Текстильные ремни (хлопчатобумажные и шерстяные) пригодны для работы в атмосфере запыленной, насыщенной парами щелочей, бензина, при резких колебаниях нагрузки, но тяговая способность их сравнительно низкая.
Широкое распространение получают пленочные ремни из капроновой ткани или саржи с фрикционным покрытием (пленкой). Высокая статическая и усталостная прочность синтетических материалов дала возможность снизить толщину ремня ( = 0,4÷1,2 мм), его массу и действие центробежных сил. Это позволило повысить скорость ремня от 25÷30 (для обычных ремней) до 75÷150 м/с и одновременно обеспечить большую плавность работы, что особенно важно для современного машиностроения.
Таблица 1. Основные технические характеристики плоских ремней
Ременная передача относится к передачам трением с гибкой связью и может применяться для передачи движения между валами, находящимися на значительном расстоянии один от другого. Она состоит (рис.1) из двух шкивов (ведущего, ведомого) и охватывающего их ремня. Ведущий шкив силами трения, возникающими на поверхности контакта шкива с ремнем вследствие его натяжения, приводит ремень в движение. Ремень в свою очередь заставляет вращаться ведомый шкив. Таким образом, мощность передается с ведущего шкива на ведомый.
Рис.1. Виды ременных передач: а — открытая передача; б — перекрестная передача; в — по луперекрестная передача (со скрещивающимися валами); г — угловая передача (с направляю щим роликом); д — передача с нажимным роликом;
е — передача со ступенчатым шкивом
Для нормальной работы передачи необходимо предварительное натя жение ремня, обеспечивающее возникновение сил трения на участках кон такта (ремень—шкив). Оно осуществляется: 1) вследствие упругости ремня — укорочением его при сшивке, передвижением одного вала или с помощью нажимного ролика; 2) под действием силы тяжести качающейся системы мы или силы пружины; 3) автоматически, в результате реактивного момента, возникающего на статоре двигателя; 4) с применением специальных натяжных устройств (рис.1, д и рис.2). Так как на практике большинство передач работает с переменным режимом нагрузки, то ремни с постоянным предварительным натяжением в период недогрузок оказываются излишне натянутыми, что ведет к резкому снижению долговечности. С этих позиций целесообразнее применять третий способ, при котором натяжение меняется в зависимости от нагрузки и срок службы ремня наибольший. Однако автоматическое натяжение в реверсивных передачах с непараллельными осями валов применить нельзя.
Рис.2. Регулировка натяжения ремня перемещением двигателя: 1 — ремень; 2 — шкив; 3 — натяжное устройство
Классификация.
Ременные передачи классифицируют по следующим признакам.
1. По форме сечения ремня:
- плоскоременные (рис.3, а);
- клиноременные (рис.3, б);
- круглоременные (рис.3, в);
- с зубчатыми ремнями (рис.3, д);
- с поликлиновыми ремнями (рис.3, г).
Рис.3. Типы ремней ременных передач: а — плоский ремень; б — клиновый ремень;
в — круглый ремень; г — поликлиновый ремень; д — зубчатый ремень
2. По взаимному расположению осей валов:
- с параллельными осями (см. рис.1, а, б);
- с пересекающимися осями — угловые (см. рис.1, г);
- со скрещивающимися осями (см. рис.1, в).
3. По направлению вращения шкива:
- с одинаковым направлением (открытые и полуоткрытые) (см. рис.1, а);
- с противоположными направлениями (перекрестные) (см. рис.1, б).
4. По способу создания натяжения ремня:
- простые (см. рис.1, а);
- с натяжным роликом (см. рис.1, д);
- с натяжным устройством (см. рис.2).
5. По конструкции шкивов:
- с однорядными шкивами (см. рис.1, а—д);
- со ступенчатыми шкивами (см. рис.1, е).
Область применения. Ремни должны обладать достаточно высокой прочностью при действии переменных нагрузок, иметь высокий коэффициент трения при движении по шкиву и высокую износостойкость. Ременные передачи применяются для привода агрегатов от электродвигателей малой и средней мощности; для привода от маломощных двигателей внутреннего сгорания. Наибольшее распространение в машиностроении находят клиноременные передачи (в станках, автотранспортных двига телях и т. п.). Эти передачи широко используют при малых межосевых расстояниях и вертикальных осях шкивов, а также при передаче вращения не сколькими шкивами. При необходимости обеспечения ременной передачи постоянного передаточного числа и хорошей тяговой способности реко мендуется устанавливать зубчатые ремни. При этом не требуется большего начального натяжения ремней; опоры могут быть неподвижными. Плоскоременные передачи применяются как простейшие, с минимальными напряжениями изгиба. Плоские ремни имеют прямоугольное сечение, применяются в машинах, которые должны быть устойчивы к вибрациям (например, высокоточные станки). Плоско ременные передачи в настоящее время применяют сравнительно редко (они вытесняются клиноременными). Теоретически тяговая способность клинового ремня при том же усилии натяжения в 3 раза больше, чем у плоского. Однако относительная прочность клинового ремня по сравнению с плоским несколько меньше (в нем меньше слоев армирующей ткани), поэтому практически тяговая способность клинового ремня приблизительно в два раза выше, чем у плоского. Это свидетельство в пользу клиновых ремней послужило основанием для их широкого распространения, в особенности в последнее время. Клиновые ремни могут передавать вращение на несколько валов одновременно, допускают
umax = 8 – 10 без натяжного ролика.
Круглоременные передачи (как си ловые) в машиностроении не применяются. Их используют в основном для маломощных устройств в приборостроении и бытовых механизмах (магни тофоны, радиолы, швейные машины и т. д.).
Передаваемая мощность силовых ременных передач практически дос тигает 50 кВт, хотя известны плоскоременные передачи мощностью и 1500 кВт. Скорость ремня v = 5 - 30 м/с (в сверхскоростных передачах v = 100 м/с). В механических приводах ременная передача используется чаще всего как понижающая передача. Максимальное передаточное отношение Umax = 5 – 6 для передач без натяжного ролика и Umax = 6 – 10 для передач с натяжным роликом, допускают кратковременную перегрузку до 200%.
Преимущества и недостатки.
Достоинства:
- возможность расположения ведущего и ведомого шкивов на больших расстояниях (более 15 метров) (что важно, например, для сельскохозяйственного ма шиностроения);
- плавность хода, бесшумность работы передачи, обусловленные эластичностью ремня;
- малая чувствительность к толчкам и ударам, а также к перегрузкам, способность пробуксовывать;
- возможность работы с большими угловыми скоростями;
- предохранение механизмов от резких колебаний нагрузки вследствие упругости ремня;
- возможность работы при высоких оборотах;
- простота конструкции и дешевизна.
Недостатки:
- непостоянство передаточного числа вследствие проскальзывания ремней;
- постепенное вытягивание ремней, их недолговечность;
- необходимость постоянного ухода (установка и натяжение ремней, их перешивка и замена при обрыве и т. п.);
- сравнительно большие габаритные размеры передачи;
- высокие нагрузки на валы и опоры из-за натяжения ремня;
- опасность попадания масла на ремень;
- малая долговечность при больших скоростях (в пределах от 1000 до 5000 ч);
- необходимость натяжного устройства.
Плоскоременная передача. Конструкция и основные геометрические соотношения
Ременную передачу с параллельными, пересекающимися или скрещи вающимися осями с плоским приводным ремнем называют плоскоременной.
На рис. 1 показаны варианты плоскоременной передачи. Эта переда ча проста по конструкции, может работать при весьма высоких скоростях (до 100 м/с) и больших межосевых расстояниях (до 15 м). Вследствие боль шой эластичности ремня она обладает сравнительно высокой долговечностью. Для плоскоременных передач рекомендуется принимать и < 6 (с на тяжным роликом — до 10). До появления клиноременной передачи плос коременная имела преимущественное распространение.
На практике встречаются самые различные конструкции передач, с плоским ремнем. Рассмотрим наиболее типичные:
- открытая (см. рис. 1, а) — самая простая, надежная и удобная в работе передача; ее применяют при параллельных осях;
- перекрестная (см. рис.1, 6) — используется при необходимости вращения шкивов в противоположных направлениях и параллельных осях. Имеет повышенное изнашивание кромки ремня. Эта передача не находит широкого применения;
- полуперекрестная (см. рис.1, в) — передача для перекрещивающих ся осей;
- угловая (рис.1, г) — рекомендуется при пересекающихся осях (пре имущественно под углом 90°).
Материалы плоскоременных передач. Общие требования к материалам приводных ремней: износостойкость и прочность при циклических нагруз ках; высокий коэффициент трения со шкивами; малый модуль упругости и изгибную жесткость.
Этим условиям удовлетворяют высококачественная кожа и синтетические материалы (резина), армированные белтинговым тканевым (ГОСТ 6982-54), полимерным (капрон, полиамид С-6, каучук СКН-40, латекс) или металлическим кордом. Применяются прорезиненные тканевые ремни (ГОСТ 101-54), слоистые нарезные ремни с резиновыми прослойками, послойно и спирально завёрнутые ремни. В сырых помещениях и агрессивных средах применяют ремни с резиновыми прокладками.
Шкивы изготовляют из чугуна марки СЧ10, СЧ15, СЧ25 и др. Шкив сварных конструкций изготовляют из стали марок Ст1, Ст2 и др. Для шкивов облегченных конструкций используют алюминиевые сплавы, текстолиты.
Для уменьшения проскальзывания ремня для изготовления шкивов ре менной передачи желательно выбрать текстолит. По сравнению с перечис ленными материалами в этом случае передача будет иметь большую надеж ность работы без пробуксовки.
Конструкции ремней для плоскоременных передач. В машиностроении применяется в основном четыре вида плоских приводных ремней. Размеры и характеристики кожаных
, прорезиненных и хлопчатобумажных ремней стандартизованы (табл. 1).
Кожаные ремни изготовляют из кожи животных (кожу подвергают спе циальному дублению). Эти ремни обладают высокой тяговой способно стью, эластичностью и износостойкостью, допускают меньшие диаметры шкивов. Однако из-за дефицитности и высокой стоимости в настоящее время их применяют редко, только для особо ответственных конструкций. Основа прорезиненного ремня — прочная кордовая провулканизованная техническая хлопчатобумажная ткань в 2-9 слоев связанных между собой вулканизированной резиной. Ткань, имеющая больший модуль упругости, чем резина, передает основную часть нагрузки. Резина повышает коэффициент трения, обеспечивает работу ремня как единого целого и защищает ткань от повреждений и истирания во время работы передачи. Вследствие прочности, эластичности, малой чувствительности к влаге и колебаниям температуры прорезиненные ремни широко распространены. В зави симости от варианта укладки тканевой основы перед вулканизацией ремни делят на три типа (рис.4): А — нарезные (ткань нарезается по ширине ремня), применяются наиболее часто, скорость ремня до 30 м/с; Б — послойно-завернутые, используются для тяжелых условий работы при скоростях до 20 м/с; В — спирально-завернутые, применяются при малых нагрузках и скоростях до 15 м/с, обеспечивает повышенную износостойкость кромок. Наиболее гибкие ремни типа А, они получили преимущественное распространение.
Текстильные ремни (хлопчатобумажные и шерстяные) пригодны для работы в атмосфере запыленной, насыщенной парами щелочей, бензина, при резких колебаниях нагрузки, но тяговая способность их сравнительно низкая.
Широкое распространение получают пленочные ремни из капроновой ткани или саржи с фрикционным покрытием (пленкой). Высокая статическая и усталостная прочность синтетических материалов дала возможность снизить толщину ремня ( = 0,4÷1,2 мм), его массу и действие центробежных сил. Это позволило повысить скорость ремня от 25÷30 (для обычных ремней) до 75÷150 м/с и одновременно обеспечить большую плавность работы, что особенно важно для современного машиностроения.
Таблица 1. Основные технические характеристики плоских ремней
| Параметры | Кожаные | Прорезиненные | Хлопчатобумажные | ||||||
| Тип А | Тип Б | Тип В | |||||||
| Ширина ремней b, мм | 10-560 | 20; 25; 30; 40; 45; 50; 60; 70; 75; 80; 85; 90; 100; 125; 150; 200; 250; 300; 400; 450; 500; 600; 700; 800; 900; 1000; 1100 | 20; 25; 30; 40; 45; 50; 200; 250; 300; 375; 400; 425; 450; 500 | 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 75; 80; 85; 90; 110; 125; 150; 200; 250; 300; 375; 400; 425; 450; 500 | 30-250 | ||||
| Толщина ремня, мм | (3-6) (одинарные) | 6; 8; 10; 12; 14; 16 | 3; 4; 5; 6; 7; 5; 9; 10,5; 12; 13,5 | 2,5; 3,75; 5; 6,25; 7,5; 8,75; 10; 11,25 | 4,5; 6,5; 8,5 | ||||
| Число прокладок (слоев) | — | 3-9 | 2-9 | 3-9 | 4-8 | ||||
| Напряжение начального натяжения , МПа | 1,6 | 1,8 | 2,0 | 2,4 | 1,6 | 1,8 | 2,0 | 2,4 | 1,6; 1,8; 2,0; 2,4 |
| | 2,7 | 2,9 | 3,2 | 3,6 | 2,3 | 2,5 | 2,7 | 3,1 | 2,0; 2,1; 2,3; 2,5; 4; 15; 17; 20 |
| | 33 | 40 | 27 | 30 | 9 | 10 | 11 | 14 | |
| Отношение a/Dmin: рекомендуемое допускаемое | 0,028 0,04 | 0,025 0,0033 | 0,025-0,033 0,028-0,04 | ||||||
| Наибольшая рекомендуемая скорость | 40 | 30 | 20 | 15 | 25 | ||||
| Плотность, кг/м3 | 980 | 1200-1500 | 750-1050 | ||||||
| Модуль продольной упругости Е, МПа | 98,1—147 | 78,5-118 | 29,4-59 | ||||||