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 клиновым и поликлиновым ремнями

Общие сведения. Типы клиновых и поликлиновых ремней

Общие сведения. В машиностроении преимущественно применяют передачи клиновым или поликлиновым ремнями.

Клиновые ремни имеют трапециевидное поперечное сечение (см. рис. 22.1, б). Ремни работают на шкивах с канавками соответству­ющего ремню профиля. Клиновые ремни и канавки шкивов контактируют только по боковым (рабочим) поверхностям ремней и боковым граням канавок шкивов. Между внутренней поверхностью ремня и дном канав­ки шкива должен быть зазор.

В передаче часто применяют несколько ремней (комплект).

Достоинством этой передачи по сравнению с передачей плоским рем­нем является то, что благодаря повышенному (до трех раз) сцеплению ремня со шкивами, обусловленному эффектом клина, она может пе­редавать большую мощность, допускает меньший угол обхвата на малом шкиве (см. рис. 22.1), а следовательно, и меньшее межосевое рас­стояние а.

Недостатками являются большие напряжения изгиба из-за значи­тельной высоты ремня, большие потери на внешнее и внутреннее трение, большая стоимость шкивов и неодинаковая работа ремней в комплекте вследствие отклонений в их длине.

Передачи клиновыми ремнями рекомендуются при малых межосевых расстояниях, больших передаточных числах, вертикальном расположении осей валов. Их применяют для мощностей до 200 кВт в приводах стан­ков, промышленных установок, в транспортных, дорожно-строитель-ных и сельскохозяйственных машинах.

Типы ремней. Клиновые ремни (см. рис. 20.1) состоят из несущего слоя — кордшнура или кордовой ткани, резины и оберточной ткани, свулканизированных в одно целое, поэтому клиновые ремни бывают двух типов: кордтканевые (рис. 24.1, а) и кордшнуровые (рис. 24.1,6). В кордтканевых корд состоит из нескольких рядов вискозной, капро­новой или лавсановой ткани. В кордшнуровых ремнях корд состоит из одного ряда навитых по спирали шнуров из полиэфирных или поли­амидных волокон, для передач с высокой нагрузкой из кевлара.

Рис. 24.1. Конструкции клиновых (а, б) и поликлинового (в) ремней

Кордтканевые ремни работают лучше кордшнуровых при ударной и вибрационной нагрузке, однако кордшнуровые ремни  более гибкие

и долговечные. Их применяют, в частности, при необходимости шкивов малых диаметров.

Перспективными являются ремни без обертки. Коэффициент трения при этом в два раза выше, чем при наличии обертки, что увеличивает тяговую способность, позволяет уменьшить предварительное натяже­ние и тем самым повысить долговечность.

Клиновые ремни выпускают бесконечными.

В зависимости от отношения ширины сечения ремня b0 к высоте h (рис. 24.1,6) стандартные клиновые ремни изготовляют нормального (b0/h= 1,6), узкого (b0/h= 1,2) и широкого (b0/h = 2...4,5) сечений.

Клиновые ремни нормальных сечений обозначают (в порядке увели­чения поперечного сечения): Z, А, В, С, D, Е, ЕО (табл. 24.1). В за­висимости от применяемых материалов и технологии изготовления ремни выпускают четырех классов (в порядке повышения качества): I, П, III и IV

Таблица 24.1. Клиновые ремни  (выборка)

Тип ремня

Сечение

Размеры сечения, мм (рис. 24.1,о и б)

Площадь

сечения А,

мм2

Расчетная длина Lр, мм

bp

b0

h

Нормального сечения

Узкого сечения

Z

А

В

С

SPZ

SPA

SPB

SPC

8,5 11

14 19

8.5 11

14 19

10 13

17 22

10 13

17 22

6

8

11

14

8

10 13

18

45

80

132

230

56

94

157

266

400... 3150 560... 4500 630... 6300 1800... 10000 630... 3550 800... 4500 1250... 8000 2000... 8000

Примечания: I. Размер bp, относится к нейтральному слою.

2. Стандартный ряд расчетных длин /т, мм: 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, IS00, 2000, 2240, 2500, 2800, 3150,  3550, 4000 и др.

Из-за большой массы ремней скорость их ограничена (до 30 м/с). Недостатком ремня, ограничивающим долговечность, является его большая высота, что приводит к значительным деформациям сечения при изгибе и неравномерному распределению нормальных давлений в зоне контакта ремня со шкивами.

Клиновые ремни узких сечений изготовляют четырех сечений: SPZ, SPA, SPB, SPC (табл. 24.1). Они отличаются от ремней нормального сечения кордом повышенной прочности. Благодаря меньшему отношению ширины ремня к высоте происходит более равномерное распределение нагрузки по нитям корда, что повышает их тяговую способность в 1,5...2 раза. Это дает возможность уменьшить число ремней в комплекте и ширину шкива. Узкие ремни хорошо работают при скоростях до 50 м/с.

Узкие вентиляторные ремни применяют для двигателей автомоби­лей, тракторов и комбайнов.

Широкие клиновые ремни предназначены для вариаторов (см. рис. 10.3).

Расчетная длина Lp соответствует длине клинового ремня по нейт­ральному слою. Допускаемые отклонения длины ремней значительны, поэтому требуется тщательно подбирать комплекты ремней по длине. Например, при Lp= 1250... 1800 мм допускают разность длин ремней одного комплекта до 4 мм. При разрушении одного ремня заменяют весь комплект. Использование новых ремней с ремнями, бывшими в упот­реблении, недопустимо. Ремни, бывшие в употреблении, подбирают отдель­ным комплектом.

Поликлиновые ремни — бесконечные плоские ремни с высокопроч­ным полиэфирным кордшнуром и продольными выступами-клиньями, входящими в кольцевые клиновые канавки на шкивах (см. рис. 22.1, г и 24.1, в). Изготовляют ремни трех сечений: К, Л и М (табл. 24.2). Сочетают достоинства ремней плоских (гибкость) и клиповых (высокая тяговая способность). Благодаря большой гибкости допускают применение шкивов малых диаметров. Могут работать при скоростях до 65 м/с.

Таблица 24.2. Поликлиновыс ремни (выборка)

Сечение

Размеры сечения, мм (рис. 24.1, в)

Расчетная длина Lv, мм

Число клиньев z рекомендуемое

Р

Я

h

t

К

Л

м

2,4 4,8

9,5

4,0 9,5

16,7

2,35 4,85 10,35

1,0

2,4 3,5

400... 2000 1250... 4000 2000... 4000

2... 36 4...20 4...20

Корд, расположенный в тонкой плоской части, и рабочая поверх­ность ремня располагаются по всей его ширине, поэтому при одинаковой передаваемой мощности ширина шкивов для поликлиновых ремней мень­ше ширины шкивов для комплекта клиновых ремней нормальных сечений.

Малая масса ремня способствует снижению уровня его колебаний. Однако передачи поликлиновыми ремнями чувствительны к относи­тельному осевому смещению шкивов и отклонению от параллельности осей валов.

Поликлиновую передачу применяют до 1000 кВт.

Расчет передачи клиновым и поликлиновым ремнями

Расчет клиновых и поликлиновых ремней ведут из условий тяговой способности и долговечности. В основу расчета положены те же предпо­сылки, что и при расчете передачи плоским ремнем.

Небольшое число стандартных сечений клиновых и поликлиновых ремней позволило для каждого сечения определить по кривым сколь­жения допускаемую приведенную мощность [Р]0, передаваемую одним клиновым ремнем или одним клином поликлинового ремня. Расчеты про­водились для типовых передач, т. е. при угле обхвата а =180°, переда­точном числе u=1, спокойной нагрузке и базовой длине ремня L0 (табл. 24.3...24.5).

Таблица 24.3. Допускаемая приведенная мощность [Р]0, кВт, передаваемая одним клиновым ремнем нормального сечения (выборка)

Обозначение сечения ремня

Диаметр

малого шкива

d1, мм

[Р]0, кВт, при скорости ремня v, м/с

5

10

15

20

25

30

Z

63

0,49

0,82

1,03

1,11

 

 

(L„ = 800 мм)

71

0,56

0,95

1,22

1,37

1,40

80

0,62

1,07

1,41

1,60

1,65

А

90

0,84

1,39

1,75

1,88

(£„ = 1700 мм)

100

0,95

1,60

2,07

2,31

2,29

112

1,05

1,82

2,39

2,74

2,82

2,50

В

125

1,39

2,26

2,80

(£„ = 2240 мм)

140

1,61

2,70

3,45

3,83

160

1,83

3,15

4,13

4,73

4,88

4,47

С

200

2,77

4,59

5,80

6,33

(£„ = 3750 мм)

224

3,15

5,25

6,95

7,86

7,95

7,06

280

3,48

6,02

7,94

9,18

9,60

9,05

Таблица 24.4. Допускаемая приведенная мощность [Р]0, кВт, передаваемая одним клиновым ремнем узкого сечения (выборка)

Обозначение сечения ремня

Диаметр

малого шкива d1, мм

[Р]0, кВт, при скорости ремня v, м/с

5

10

20

30

40

SPZ

63

0,95

1,50

1,85

 

 

(£„ = 1600 мм)

71

1,18

1,95

2,73

80

1,38

2,34

3,50

SPA

90

1,56

2,57

(L„ = 2500 мм)

100

1,89

3,15

112

2,17

3,72

5,61

SPB

140

2,95

5,00

(/,„=3550 мм)

160

3,45

5,98

9,10

180

3,80

6,70

10,60

11,50

SPC

250

6,05

10,60

16,60

17,10

(/.„ = 5600 мм)

280

6,60

11,50

18,70

20,70

315

7,08

12,80

20,90

23,90

22,70

Таблица 24.5. Допускаемая приведенная мощность [Р]0, кВт, передаваемая одним клином поликлинового ремня (выборка)

Обозначение сечения ремня

Диаметр

малого шкива

d1, мм

[Р]0, кВт, при скорости ремня у, м/с

5

10

15

20

25

К

50

0,17

0,29

0,40

0,47

0,53

(£„ = 710 мм)

63

0,19

0,33

0,46

0,56

0,62

80

0,21

0,37

0,52

0,64

0,70

Л

100

0,50

0,84

1,12

1,28

1,33

(£„= 1600 мм)

112

0,55

0,95

1,27

1,47

1,53

125

0,59

1,04

1,39

1,63

1,70

М

180

1,45

2,40

3,02

3,18

3,26

(£„ = 2240 мм)

200

1,63

2,76

3,58

3,97

4,04

224

1,80

3,13

4,12

4,66

4,95

В реальных условиях эксплуатации допускаемая мощность [Р], пе­редаваемая одним клиновым ремнем или одним клином:

где Са — коэффициент, учитывающий влияние угла а1 обхвата на тя­говую способность ремня [определение а1 — см. формулу (22.5)]:

CL — коэффициент, учитывающий влияние длины ремня на долго­вечность в зависимости от отношения расчетной длины Lp ремня к базовой длине L0 (косвенно учитывает частоту пробегов ремня):

Сu — коэффициент передаточного числа и, учитывающий меньшие напряжения изгиба в ремне на большем шкиве:

Ср — коэффициент динамичности нагрузки и режима работы (см. табл. 23.2).

Передача клиновым ремнем хорошо работает при любом угле на­клона к горизонту, поэтому коэффициент Св, применяемый в расчете передачи плоским ремнем, здесь в расчет не вводят.

Сечение ремня выбирают по графикам (рис. 24.2...24.4) в зависимо­сти от передаваемой мощности Рх и частоты вращения л, меньшего шкива (ведущего вала).

Таблица 24.6. Рекомендуемые минимальные шачения диаметра </, меньшего шкива для передач клиновым ремнем (выборка)

Передача клиноным ремнем

Диаметр d1, мм, меньшего шкива

Вращающий момент Т1 H ■ м, на ведущем валу

Нормального сечения:

А

90

11... 70

В

125

40... 120

С

200

11О... 550

D

315

450... 2000

Узкого сечения:

SPZ

63

< 150

SPA

90

90... 400

SPB

140

300... 2000

SPC

224

> 1500

Таблица 24.7. Рекомендуемые минимальные значения диаметра d, меньшего шкива для передач поликлиновым ремнем (выборка)

Частота вращения пи

мин-1

Значения диаметра d1, мм, при мощности P’1, кВт

0,6

1

1,7

2,8

4,5

7

10

14

20

3000 1500 1000

<750

40

50

56

71

45 56 63 90

56

63

80

100

63

80

90

112

71

90

100

140

80 

112

125 160

100 

125

140 180

112

140 160

200

160 180

224

Рекомендуется применять полшешновые ремни с четным числом клиньев.

Для передач клиновым ремнем рекомендуется [z] < 10 из-за неоди­наковой длины ремней и неравномерного поэтому их нагружения; для поликлиновых ремней [z] < 36 (сечение К) и [z] < 50 (сечения Л и М).

Межосевое расстояние. Для передачи клиновым ремнем определяют наименьшее и наибольшее значения межосевого расстояния.

Наименьшее значение amin межосевого расстояния вычисляют по формуле (22.4), подставляя вместо Lp значение 0,98Lp (при Lp <2 м) или 0,99 Lp (при Lp >2 м).

Наибольшее значение amin вычисляют по формуле (22.4), подстав­ляя вместо Lp значение 1,055 Lp. Здесь Lp — расчетная длина ремня по табл. 24.1.

Сила предварительного натяжения ветвей, Н,

где Р1 — мощность на ведущем валу передачи, кВт; Ср и Са — см. выше; V—скорость ремня, м/с; z—число клиновых ремней в комплекте или

число клиньев поликлинового ремня; qM — масса 1 м клинового ремня или одного клина поликлинового ремня, кг/м:

 

Средний ресурс Lhcp, ч, ремней в эксплуатации при среднем режиме работы для классов ремней I, II, III и IV соответственно составляет: 2000, 2500, 2700 и 3700. С учетом режима работы и климатических условий ресурс вычисляют по формуле

 

где К1 — коэффициент режима работы (см. примечание к табл. 23.2):

Режим работы Легкий Средний Тяжелый Очень тяжелый

К1  2,5 1,0 0,5 0,25

К2 — коэффициент климатических условий эксплуатации: для цент­ральных и южных районов К2 = 1; для районов с холодным климатом К2 = 0,75.