Волновые зубчатые передачи Редукторы Основные понятия о ременных передачах Передачи плоским ремнем Валы и оси Подшипники скольжения Муфты

Надежность машин Соединения деталей машин Соединения с натягом Расчет шпоночных соединений Механические передач Вариаторы Конструкции колес зубчатых передач Расчет на контактную прочность Цилиндрические косозубые передачи

Основы расчета и проектирования деталей и узлов машин

Передачи плоским ремнем

Общие сведения. Типы плоских ремней

Общие сведения. Возможны различные схемы передач плоским ремнем. Чаще всего применяют открытую передачу (см. рис. 22.1), в которой оси валов параллельны, а шкивы вращаются в одном направлении.

В сравнении с другими типами ременных передач эта передача обладает повышенными работоспособностью и долговечностью (в связи с меньшими напряжениями изгиба в плоских ремнях). Ее рекоменду­ется применять при больших межосевых расстояниях (до 15 м) или высоких скоростях (до 100 м/с).

Типы плоских ремней. Материал плоского приводного ремня должен обладать достаточной прочностью при переменных напряжениях, износо­стойкостью, эластичностью, должен хорошо сцепляться со шкивами и иметь низкую стоимость. В машиностроении применяют различные типы стандартных плоских ремней.

Резинотканевые ремни (рис. 23.1) состоят из нескольких слоев тех­нической ткани / (прокладок), резиновых прослоек 2 между ними и на­ружных резиновых обкладок 3, свулканизированных в одно целое.

Рис. 23.1. Резинотканевый ремень

Тканевые прокладки изготовляют из синтетических (ткани марок ТА-150, ТК-200-2, ТА-300) или комбинированных нитей (нити из комбинации полиэфирного и хлопчатобумажного волокон, например ткань марки БКНЛ-65). Ткань передает основную часть нагрузки, ре­зиновые прослойки повышают гибкость ремней, а резиновые обклад­ки защищают ткань от повреждений и повышают коэффициент трения. Выпускают ремни и без наружных обкладок.

Ремни изготовляют конечной длины (от рулона отрезают ремень требуемой длины). Концы ремней соединяют внахлестку или встык путем склеивания, сшивания,  скрепления.

Резинотканевые ремни (табл. 23.1) обладают высокой прочностью и гибкостью, их широко применяют в приводах промышленного обо­рудования.

Кордшнуровые прорезиненные ремни (франц. corde — веревка, шнур) состоят из одного ряда крученых анидных шнуров 1 диаметром 1,1 мм, расположенных в слое резины 2 (рис. 23.2). Снаружи покрыты тканью 3 для обеспечения прочности конструкции. Прочные, эластичные корд­шнуровые ремни применяют для приводов шлифовального оборудова­ния в широком диапазоне мощностей при скоростях v<35 м/с.

Таблица 23.1. Ремни плоские резинотканевые (выборка)

Техническая характеристика прокладок

Марка материала прокладки

БКНЛ-65

ТА-150

ТК-200-2

ТА-300

Количество iр прокладок при ширине b ремня, мм:

20, 25, 40

50, 63, 71

80, 90, 100, 112

125, 140, 160 Толщина одной прокладки с резиновой прослойкой, мм Допускаемая приведенная удельная сила ( q\„, Н/мм

3-5

3-5

3-6

3-6

1,2

3

3-4

3-4

1,3

10

3-4 1,4

13

3

1,5

20

Рис. 23.2. Кордшнуровой прорезиненный ремень

Ремни выпускают в виде бесконечных лент. При толщине ремня δ = 2,8 мм и ширине b = 30; 40; 50 или 80 мм расчетную длину £р ремня принимают из ряда чисел: 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1050, 1100, 1150, 1200, 1250, 1300, 1350, 1400, 1450, 1500, 1550, 1600, 1700, 1800, 2000, 2250 мм.

В кордтканевых ремнях несущий слой состоит из двух слоев обре-зиненной ткани. Кордтканевые ремни толщиной σ = 3,5 мм применяют для приводов координатно-расточных станков.

Синтетические ремни изготовляют из капроновой ткани просвечи­вающего переплетения, которую пропитывают полиамидным раство­ром и покрывают специальной фрикционной пленкой (с нитрильным каучуком), обеспечивающей высокий коэффициент трения (f=0,5) со шкивами (рис. 23.3). Нагрузку передают уточные нити ткани.

Ремни изготовляют в виде замкнутой (бесконечной) ленты, толщиной δ = 0,5 и 0,7 мм, шириной b = 10...250 мм и длиной Lp = 250...3350 мм. Из-за малой толщины ремни называют пленочными. Они обладают небольшой массой, могут работать на шкивах малых диаметров при скоростях до 100 м/с, весьма перспективны.

Синтетические ремни применяют в быстроходных и сверхбыстроходных передачах (например, в приводах внутришлифовальных станков и т. п.).

Рис. 23.3. Синтетический ремень: 7 — уток; 2 — основа; 3 — пленка

Текстильные ремни (хлопчатобумажные и шерстяные) обладают низкими тяговой способностью и долговечностью. Применяют в легких быстроходных передачах. Ремни выходят из употребления.

Кожаные ремни изготовляют из кожи, выработанной из шкур круп­ного рогатого скота. Обладают высокими тяговой способностью и дол­говечностью. Рекомендуются для передачи малых и средних мощностей в условиях переменных и ударных нагрузок. Из-за дефицитности и дороговизны имеют ограниченное применение.

Расчет передачи плоским ремнем

Основным для передач плоским ремнем является расчет по тяговой способности, основанный на кривых скольжения (см. § 22.6). Этот рас­чет одновременно обеспечивает требуемую прочность ремней. Расчет на долговечность выполняют как проверочный (см. § 22.7).

Расчет передачи плоским резинотканевым ремнем. В ремне этого типа нагрузку передают тканевые прокладки. В качестве характеристики тяговой способности ремня принимают допускаемую приведенную удель­ную силу [q]0, т. е. силу, передаваемую 1 мм ширины одной прокладки. Определение [q]0 (табл. 23.1) основано на кривых скольжения. Приведен­ной ее называют потому, что получена при определенных условиях испытания ремня на стенде: а= 180°; и= 1; v= 10 м/с; нагрузка равно­мерная; передача горизонтальная.

Расчет сводится к определению ширины b ремня из условия

где Fτ — окружная сила, Н; iр — количество прокладок в ремне; [q] — допускаемая удельная сила на 1 мм ширины одной прокладки рем­ня, Н/мм.

От значения [q]0 к значению [q] переходят с помощью поправоч­ных коэффициентов, учитывающих отклонения реальных условий экс­плуатации от экспериментальных, при которых получены кривые сколь­жения:

где СΘ — коэффициент угла наклона линии центров шкивов к горизон­ту. Значения СΘ принимают: 1; 0,9 и 0,8 при углах наклона, соответ­ственно равных 0...60, 60...80 и 80...90°. Для передач с автоматически поддерживаемым постоянным натяжением ремня (см. рис. 22.10) С0= 1; Са — коэффициент угла обхвата а, на меньшем шкиве. Чем меньше а1 тем ниже тяговая способность передачи.

Сυ — коэффициент влияния натяжения от центробежной силы, умень­шающей сцепление ремня со шкивом:

Таблица 23.2. Значения коэффициента Ср для ременных передач от электродвигателей общепромышленного применения (выборка)

Режим работы

Тип машины

Cр при ■

исле смен работы

I

2

3

Легкий

Ленточные конвейеры, компрессоры и насосы центробежные, станки токарные, сверлильные, шлифовальные

1,0

1,1

1,4

Средний

Цепные конвейеры, элеваторы, полиграфические машины, станки фрезерные и зубофрезерные

1,1

1,2

1,5

Тяжелый

Конвейеры винтовые и скребковые, ткацкие машины, станки строгальные, зубодолбежные, деревообрабатывающие

1,2

1,3

1,6

Очень

Подъемники, экскаваторы, глиномялки, прессы,

1,3

1,5

1,7

тяжелый

молоты, дробилки, ножницы, лесопильные рамы, бегуны

Примечание. Каждому режиму работы соответствует определенный характер измене­ния нагрузки:

Полученную расчетом ширину b резинотканевого ремня [фор­мула (23.1)] округляют в большую сторону до стандартного значения (см. табл. 23.1).

Ориентировочное значение диаметра d1 мм, меньшего шкива пере­дачи вычисляют по формуле

где Т1 — вращающий момент на ведущем валу, Н • м.

Окончательно диаметр d1 меньшего шкива передачи выбирают по табл. 23.3 в зависимости от скорости и количества прокладок плоского приводного ремня.

Сила предварительного натяжения резинотканевого ремня

где q0 — удельная сила предварительного натяжения, приходящаяся на 1 мм ширины одной прокладки, Н/мм.

Таблица 23.3. Рекомендуемый диаметр d1, меньшего шкива передачи плоским резинотканевым ремнем (выборка)

Количество прокладок ip

Диаметр d1, мм, при скорости ремня v, м/с

до 5

до 10

до 15

до 20

до 25

до 30

3

4

5

6

80

112 160

250

100 125

180 280

112 160

200 320

125 180

225 360

140 

200

250 400

160

225

280

450

Для передач с натяжением силами упругости (пружинами):

При автоматическом натяжении ремня q0 = 2,5 Н/мм.

Расчет всех типов плоских ремней из условий тяговой способности не оценивает количественно их долговечность, однако при выборе расчетных параметров учитывают их влияние на долговечность. Рас­четным показателем долговечности ремня является частота пробегов (см. § 22.7).

Шкивы передач плоским ремнем

Наибольшее распространение получили литые шкивы из чугуна марки СЧ15, которые применяют при v<30 м/с. Стальные литые или свар­ные шкивы допускают окружные скорости до 60 м/с. Для снижения центробежных сил при высоких скоростях шкивы изготовляют из алю­миниевых сплавов. Применяют также шкивы из пластмасс (текстолит, волокнит). Они имеют малую массу и повышенный коэффициент тре­ния между ремнем и шкивом, но плохо проводят теплоту и недоста­точно износостойки.

Каждый шкив при работе со скоростью v> 5 м/с балансируют. Шкивы изготовляют следующих типов: монолитные (без ступицы), с диском и ступицей (d<300 мм), со спицами и ступицей {d> 300 мм). Число спиц, их форму и размеры принимают по справочной литературе.

Расчетные диаметры d шкивов передач плоским, клиновым или по­ликлиновым ремнями выбирают из ряда, мм: 40, 45, 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000.

Шкивы передач плоским ремнем имеют гладкую рабочую поверх­ность обода. Для предотвращения сползания ремня поверхность ведо­мого шкива делают выпуклой (рис. 23.4, б), а ведущего — цилиндриче­ской (рис. 23.4, а). При v>25 м/с оба шкива делают выпуклыми.

Значение выпуклости е (рис. 23.4) зависит от диаметра d шкива:

23.4. Рекомендации по конструированию

Для удобства надевания и замены ремней шкивы передач долж­ны быть установлены консольно — на концы валов и как можно ближе к опоре (для уменьшения момента, изгибающего вал).

Для создания предварительного натяжения ремня, компенсации его удлинения при эксплуатации в конструкции ременной передачи должно быть предусмотрено устройство для натяжения ремня.

Обычно это устройство используют и для свободной установки нового ремня в передаче.

3. Рекомендуется ведомую ветвь передачи располагать сверху для
увеличения угла обхвата а, при провисании ремня.

При установке натяжного ролика его следует располагать на ведо­мой ветви внутри контура передачи.

На поверхности обода шкивов плоскоременных передач, работа­ющих с v>40 м/с, необходимо протачивать кольцевые канавки для выхода из-под ремня воздуха, вовлекаемого в зазор между набегающей ветвью и шкивом и снижающего их сцепление.

Во избежание повышенного изнашивания шероховатость рабо­чей поверхности шкива не должна быть больше Ra 2,5 мкм.

Расчет передачи плоским ремнем ведут в последовательности, из­ложенной в решении примера 23.1.

Контрольные вопросы

Что представляет собой открытая передача плоским ремнем?

Каковы основные типы плоских приводных ремней? Как устроен плоский рези­нотканевый ремень?

Какие факторы влияют на нагрузочную способность передачи плоским ремнем? Как в расчете учитывают реальные условия эксплуатации?

Почему при проектировании ременных передач следует избегать минимальных диаметров шкивов? Почему пленочные ремни допускают работу с меньшими диаметрами шкивов?

Что определяет область применения чугунных шкивов?

Для чего у некоторых шкивов передач плоским ремнем обод делают выпуклым?

Каково назначение натяжного устройства?

В машиностроении преимущественно применяют передачи клиновым или поликлиновым ремнями.

Шкивы передач клиновым и поликлиновым ремнями Шкивы для клиновых и поликлиновых ремней выполняют точеными, а при больших размерах— литыми. В серийном производстве шкивы изготовляют сварными или сборными из штампованных элементов.

Передачи зубчатым ремнем Зубчатые ремни выполняют плоскими с поперечными зубьями на внутренней поверхности, которые входят в зацепление с зубьями на шкивах. Передача зубчатым ремнем работает по принципу зацепления.