Роботи з перебирання електродвигуна підходять до завершення. Приступаємо до розрахунку шківів ременної передачіверстата. Трохи термінології з ременной передачі.
Головними вихідними даними ми матимемо три значення. Перше значення це швидкість обертання ротора (валу) електродвигуна 2790 обертів на секунду. Друге та третє це швидкості, які необхідно отримати на вторинному валу. Нас цікавить два номінали 1800 і 3500 обертів на хвилину. Отже, робитимемо шків двоступінчастий.
Нотатка! Для пуску трифазного електродвигуна ми будемо використовувати частотний перетворювач, тому розрахункові швидкості обертання будуть достовірними. Якщо пуск двигуна здійснюється за допомогою конденсаторів, то значення швидкості обертання ротора відрізнятимуться від номінального в меншу сторону. І на цьому етапі є можливість звести похибку до мінімуму, внісши виправлення. Але для цього доведеться запустити двигун, скористатися тахометром та заміряти поточну швидкість обертання валу.
Наші цілі визначені, переходимо вибору типу ременя та до основного розрахунку. Для кожного з ременів, що випускаються, незалежно від типу (клинопасовий, полікліноподібний або інший) є ряд ключових характеристик. Які визначають раціональність застосування у тій чи іншій конструкції. Ідеальним варіантом для більшості проектів буде використання полікліноподібного ременя. Назву полікліновидний отримав за рахунок своєї конфігурації, вона типу довгих замкнутих борозен, розташованих по всій довжині. Назви ременя походить від грецького слова "полі", що означає безліч. Ці борозни ще називають інакше - ребра чи струмки. Кількість їх може бути від трьох до двадцяти.
Поліклиноподібний ремінь перед клинопасовим має масу переваг, таких як:
- завдяки гарній гнучкості можлива робота на малорозмірних шківах. Залежно від ременя мінімальний діаметр може починатися від десяти – дванадцяти міліметрів;
- висока тягова здатність ременя, отже робоча швидкістьможе досягати до 60 метрів за секунду, проти 20, максимум 35 метрів за секунду у клинопасового;
- сила зчеплення поліклінового ременя з плоским шківом при куті обхвату понад 133° приблизно дорівнює силі зчеплення з шківом з канавками, а зі збільшенням кута обхвату сила зчеплення стає вищою. Тому для приводів з передатним ставленням понад три і кути обхвату малого шківа від 120° до 150° можна застосовувати плоский (без канавок) більший шків;
- завдяки легкій вазі ременя рівні вібрації набагато менші.
Зважаючи на всі переваги полікліноподібних ременів, ми будемо використовувати саме цей тип у наших конструкціях. Нижче наведено таблицю п'яти основних перерізів найпоширеніших полікліноподібних ременів (PH, PJ, PK, PL, PM).
| Позначення | PH | PJ | PK | PL | PM |
| Крок ребер, S, мм | 1.6 | 2.34 | 3.56 | 4.7 | 9.4 |
| Висота ременя, H, мм | 2.7 | 4.0 | 5.4 | 9.0 | 14.2 |
| Нейтральний шар h0, мм | 0.8 | 1.2 | 1.5 | 3.0 | 4.0 |
| Відстань до нейтрального шару, h, мм | 1.0 | 1.1 | 1.5 | 1.5 | 2.0 |
| 13 | 20 | 45 | 75 | 180 | |
| Максимальна швидкість, Vmax, м/с | 60 | 60 | 50 | 40 | 35 |
| Діапазон довжини, L, мм | 1140…2404 | 356…2489 | 527…2550 | 991…2235 | 2286…16764 |
Малюнок схематичного позначення елементів полікліноподібного ременя у розрізі.
Як для ременя, так і для відповідного шківа є відповідна таблиця з характеристиками для виготовлення шківів.
| Перетин | PH | PJ | PK | PL | PM |
| Відстань між канавками, e, мм | 1,60±0,03 | 2,34±0,03 | 3,56±0,05 | 4,70±0,05 | 9,40±0,08 |
| Сумарна похибка розміру e, мм | ±0,3 | ±0,3 | ±0,3 | ±0,3 | ±0,3 |
| Відстань від краю шківа fmin, мм | 1.3 | 1.8 | 2.5 | 3.3 | 6.4 |
| Кут клина α, ° | 40±0,5° | 40±0,5° | 40±0,5° | 40±0,5° | 40±0,5° |
| Радіус ra, мм | 0.15 | 0.2 | 0.25 | 0.4 | 0.75 |
| Радіус ri, мм | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.4 | 0.75 |
| Мінімальний діаметр шківа, db, мм | 13 | 12 | 45 | 75 | 180 |
Мінімальний радіус шківа задається не просто, цей параметр регулює термін служби ременя. Найкраще буде якщо трохи відступити від мінімального діаметра у велику сторону. Для конкретного завдання ми вибрали найпоширеніший ремінь типу «РК». Мінімальний радіус для даного типуременів складає 45 міліметрів. Врахувавши це, ми відштовхуватимемося ще й від діаметрів наявних заготовок. У нашому випадку є заготовки діаметром 100 та 80 міліметрів. Під них і підганятимемо діаметри шківів.
Починаємо розрахунок. Наведемо ще раз наші вихідні дані та позначимо цілі. Швидкість обертання валу електродвигуна 2790 обертів за хвилину. Ремінь полікліноподібний типу «РК». Мінімальний діаметр шківа, що регламентується для нього, становить 45 міліметрів, висота нейтрального шару 1,5 міліметра. Нам потрібно визначити оптимальні діаметри шківів з урахуванням необхідних швидкостей. Перша швидкість вторинного валу 1800 оборотів за хвилину, друга швидкість 3500 оборотів за хвилину. Отже, у нас виходить дві пари шківів: перша 2790 на 1800 оборотів за хвилину, і друга 2790 на 3500. Насамперед знайдемо передатне відношення кожної з пар.
Формула для визначення передавального відношення:
де n1 і n2 - швидкості обертання валів, D1 і D2 - діаметри шківів.
Перша пара 2790/1800 = 1.55
Друга пара 2790/3500 = 0.797
де h0 нейтральний шар ременя, параметр з таблиці вище.
D2 = 45x1.55 + 2x1.5x(1.55 - 1) = 71.4 мм
Для зручності розрахунків та підбору оптимальних діаметрів шківів можна використовувати онлайн калькулятор.
Інструкція як користуватись калькулятором. Для початку визначимося з одиницями вимірів. Всі параметри, крім швидкості, вказуємо в міліметрах, швидкість вказуємо в обертах на хвилину. У полі «Нейтральний шар ременя» вводимо параметр з таблиці вище за стовпець «РК». Вводимо значення h0 рівним 1,5 мм. У наступному полі задаємо швидкість обертання валю електродвигуна 2790 оборотів за хвилину. У полі діаметр шківа електродвигуна вводимо значення, що мінімально регламентується для конкретного типу ременя, в нашому випадку це 45 міліметрів. Далі вводимо параметр швидкості, з яким хочемо, щоб обертався ведений вал. У нашому випадку це значення 1800 обертів за хвилину. Тепер залишається натиснути кнопку "Розрахувати". Діаметр шківа у відповідь ми отримаємо відповідному в полі, і воно становить 71.4 міліметра.
Примітка: Якщо необхідно виконати оцінний розрахунок для плоского або клиноподібного ременя, то значенням нейтрального шару ременя можна знехтувати, виставивши в полі «ho» значення «0».
Тепер ми можемо (якщо це потрібно чи потрібно) збільшити діаметри шківів. Наприклад, це може знадобитися для збільшення терміну служби приводного ременя або збільшити коефіцієнт зчеплення пари ремінь-шків. Також великі шківи іноді роблять свідомо для виконання функції маховика. Але ми зараз хочемо максимально вписатися в заготовки (у нас є заготовки діаметром 100 та 80 міліметрів) і відповідно підберемо для себе оптимальні розміришківів. Після кількох переборів значень ми зупинилися на наступних діаметрах D1 – 60 міліметрів та D2 – 94,5 міліметрів для першої пари.
Ремінна передача для верстатів з ЧПУ – механізм, який перетворює обертальний рух валу в рух уздовж осі поступального типу. Основним інструментом такої передачі є зубчастий ремінь. Завдяки його наявності забезпечується обробка заготівлі по заданій осі, з метою отримання більш високого показника точності та продуктивності. Передача з ремінним приводом є однією з найпоширеніших, що зумовлено її призначенням.
Призначення
Найбільш проста конструкція передачі даного типу представлена шківами, з натягнутим на них ременем. Він обтягує лише частину шківа, утворюючи кут обхвату. Від його показника залежить, наскільки якісним буде зчеплення. Чим вищий показник, тим вища і якість зчеплення.
За допомогою шків-ролика кут обхвату можна збільшити.Якщо він буде надто маленьким, то верстат зможе виконувати своє призначення лише частково.
Завдяки ремінній передачі обертальні рухи можуть бути перетворені на поступальні. Прилад здатний зробити аналогічне перетворення навпаки. Агрегат забезпечує передачу тертям. Конструкція обладнання передбачає наявність трьох ланок:
- ведучого;
- веденого;
- проміжного.
Останній елемент представлений жорстким ременем, що дозволяє утворити гнучку зв'язок. Між ланками утворюється сила тертя, яка формує та передає потужність.
Передача для ЧПУ відповідає за швидкість роботи та продуктивність, яку матиме верстат.
Цей тип передачі використовується на агрегатах, комплектація яких передбачає розташування валів на великій відстані. Щоб з'єднати їх, застосовується зубчастий ремінь. Для справної роботи передачі він повинен бути добре натягнутий.
Якісне натяг можна отримати кількома способами:
- перемістивши шків приладу;
- використавши натяжні ролики;
- доповнивши хитну плиту робочим мотором.
Фіксація здійснюється за допомогою спеціальних платівок. Цей тип передачі застосовується тоді, коли рухома частина не відрізняється великою масою. Натяжні ролики відповідають за обхват шківа.
Види
Існує велика кількість видів ремінних передач. Вони відрізняються цілою низкою ознак. Залежно від ознак провадиться класифікація. Основними ознаками, що діляться передачу на різні види, є:
- зовнішні якості поперечного перерізу ременя;
- кількість та види шківів;
- розташування валів та ременя по відношенню один до одного;
- наявність додаткових роликів;
- кількість валів, що охоплює ремінь.
Зовнішній вигляд поперечного перерізу може бути: плоскоременної, клинопасової, поліклінопасової, круглочасної, зубчастої. Вироби клинового та поліклінового типу є найбільш поширеними. Застосовуються з малопотужними приводами.
Розташування валів по відношенню один до одного може бути паралельним і таким, що перетинається. Паралельне охоплює шківи або в одному напрямку або в протилежних напрямках. При розміщенні, що перетинається, відрізняється кут.
Кількість і види шківів припускають наявність валів: одношківного типу, двошківного типу, східчастошківного типу. Кількість валів, що охоплює ремінь, становить від двох та вище. Допоміжні роликиділяться на: натяжні, направляючі, або можуть бути відсутніми.
Для виготовлення плоских ременів використовується шкіра, бавовняна пряжа, тканина прогумованого типу. З'єднання здійснюється декількома способами: шляхом зшивання з використанням невеликих ремінців, за допомогою клею або металевих скріпок. Якщо ремінь буде слабо натягнутий, можливе періодичне ковзання. На якість роботи виробу впливає як кут охоплення, а й його розміри.
Для виготовлення клиноподібних варіантів використовується тканина прогумованого типу. Профіль ременів цього типу має форму трапеції. В одному ряду натягується кілька виробів. При використанні показник прослизання мінімальний. Їх відмінністю є плавна робота. Разом з клиноподібними варіантами найчастіше використовуються металорізальні верстати, оснащені числовим програмним керуванням.
Аналогом може виступати кулькова гвинтова пара, здатна забезпечити гвинтову передачу.
Достоїнства і недоліки
Забезпечивши оптимальний натяг, кут обхвату та коефіцієнт тертя, можна створити навантаження, достатнє для того, щоб верстат з ЧПУ якісно працював. Використання ремінної передачі має як позитивні сторони, і негативні.
Переваги:
- безшумна та плавна робота;
- відсутність необхідності у високоточній обробці;
- стійкість до перезавантаження та вібрацій;
- відсутність необхідності у використанні мастила;
- доступна вартість механізму;
- наявність умов ручного використання;
- простота встановлення на верстаті;
- у разі обриву ременя поломка приводу не виникає;
- потужність передається на велику відстань;
- є можливість взаємодії із частотою великого обертання;
- наявність систем запобігання, що знижує ймовірність виникнення поломок у разі несправності.
Недоліки:
- шківи є великогабаритними елементами;
- прослизання тягне зниження навантаження, що передається;
- невеликий показник потужності;
- необхідна періодична заміна ременя;
- ризик виникнення несправностей під час забруднення деталей або використання в середовищі високим показникомвологості.
Кількість переваг перевищує рівень недоліків. Зменшити вплив негативних сторін обладнання можна, дотримуючись правил його експлуатації.При періодичному обслуговуванні можливість виходу з ладу приладу знижується.
Використання
Агрегати з ЧПУ, оснащені передачею плоскоременного типу, застосовуються як верстати, пилори, генератори, вентилятори, а також в інших сферах, де необхідна робота приладів з ЧПУ. підвищеним рівнемгнучкості та можливістю прослизання. Якщо обладнання використовується на високих швидкостях, використовуються синтетичні матеріали. Більше низьких швидкостяхвикористовуються кордтканинні та прогумовані ремені.
Аналоги клинового типу застосовуються у сільськогосподарській галузі. Передача різного перерізу здатна витримати високі навантаженнята велику швидкість. Машини промислового класу передбачають використання варіаторів. Найкращими характеристикамимають зубчасті ремені. Їх застосовують як у промисловій, так і в побутовій галузі. Круглоременная передача застосовується для малопотужних приладів.
Основним мінусом ременной передачі з ЧПУ є якість ременя. Навіть найякіснішим виробам властиво розтягування. Найшвидше розтягуються довгі види. Інструмент на розтягнутих ременях не може забезпечити високої точності обробки. Ефект розтягування можна знизити, закріпивши два ремені один на одного. Розтягується лише певний відрізок, тому цей недолік менш небезпечний.
Передача цього забезпечує м'які руху, за відсутності резонансу. Пил та стружка не здатні негативно вплинути на її роботу. Передбачено можливість здійснювати натяг ременя.
Використовуючи верстат із ЧПУ слід запам'ятати кілька факторів:
- зубчасті ремені забезпечують переміщення рухомих частин агрегату;
- ремені діляться на замкнуті та незамкнуті;
- ремені з поліуретану більш зносостійкі;
- на верстатах з ЧПУ допускається використання армованих ременів.
Передача цього типу на приладах з ЧПУ на високих швидкостях здатна зменшити рівень потужності та точності. Цей недоліквирішується за допомогою встановлення спеціального обладнання. Після встановлення може знадобитися налаштування драйверів. Ця діяпотрібно для того, щоб згладити роботу агрегату. Воно проводиться у налаштуваннях програми. Значення для шківів, що забезпечують правильне переміщення, залежить від того, який моделі обраний верстат, або ШВП.
Для агрегатів з числовим програмним керуванням, що використовують ремінну передачу, не потрібні спеціальні програмоносії. Програма складається і розробляється залежно від цього, якого типу робіт вона необхідна. Щоб пристрій працював справно в автономному режимі, слід періодично перевіряти його стан. Програма не може вирішити проблему несправного обладнання.
Передачу механічної енергії, що здійснюється гнучким зв'язком за допомогою тертя між ременем і шківом, називають ремінний. Вона складається з двох шківів 1 і 2 та ременя 3 (рис.15).
Рис. 15.
Класифікація
1. Залежно від форми поперечного перерізу ременя розрізняють такі види ременних передач (рис.15):
Плоскоріменні (з прямокутним профілем поперечного перерізу ременя);
Клинопасові (з трапецієподібним профілем поперечного перерізу ременя);
Поліклиноремінні (з нескінченними плоскими ременями, що мають поздовжні клинові виступи-ребра на внутрішньої поверхніременя, що входять у кільцеві клинові канавки шківів);
Круглоременні;
Зубчасті.
Рис. 16.
2. За взаємним розташуванням осей валів:
З паралельними осями (рис. 17, а, б);
З осями, що перетинаються (рис. 17, г);
З тими, хто схрещується (рис. 17, в).
Рис. 17
3. У напрямку обертання шківів:
З однаковим (рис. 17, а, в);
З протилежним (рис. 17, б).
4. За способом створення натягу ременя:
Прості (рис. 15);
З натяжним роликом(рис. 18);
З натяжним пристроєм.
Рис. 18.
Переваги ременних передач:
Можливість передачі енергії на значні відстані: до 12...15 м - плоскими ременями, до 6 м - клиновими ременями;
Простота та низька вартість конструкції;
Плавність та безшумність ходу, здатність пом'якшувати удари завдяки еластичності ременя та оберігати механізм від поломок при буксуванні, викликаному перевантаженням;
Можливість передачі потужностей від часток кіловату до сотень кіловат (частіше до 50 кВт, рідше до 300 кВт) при окружній швидкості до 30 м/с;
Простота обслуговування та догляду;
Щодо високий ККД: h = 0,91 ... 0,98;
Передавальні відносини i? 7 (зазвичай i?4... 5).
Недоліки:
Непостійність передавального відношення внаслідок пружного ковзання, що змінюється в залежності від навантаження;
Відносно великі габарити передачі та невисока довговічність ременя (особливо у швидкохідних передачах);
Витягування ременя в процесі експлуатації передачі призводить до необхідності встановлення додаткових пристроїв(натяжний ролик);
Великі навантаження на вали та їх опори (підшипники).
Незважаючи на перелічені недоліки, ремінні передачі із застосування в промисловості та народному господарствізаймають друге місце після зубчастих передач. У будь-якій галузі машинобудування та приладобудування можна зустріти плоско- чи клинопасову передачу: приводи насосів, вентиляторів, транспортерів, конвеєрів, рольгангів та ін.
Клиноремінні та полікліноременні передачізастосовують при порівняно великих передатних відносинах, вертикальному та похилому розташуванні паралельних осей валів, вимогі малогабаритності передачі та менших навантажень на опори валів, передачі енергії кільком валам.
Круглочасові передачіпризначені в основному для передачі малих потужностей і тому мають менше поширення ( швейні машини, прилади, настільні верстати тощо).
Зубчасто-ременові передачі
Зубчасті (поліамідні) ремені поєднують у своїй конструкції всі переваги плоских ременів і зубчастих зачеплень. невеликою міжосьовою відстанню. Вони допускають значні навантаження, дуже надійні та міцні.
Передатне відношення ремінних передач:
i=щ1 / щ2 = n 1 /n 2 =D 2 /D 1 (1- e )
де щ1 і щ2 - кутові швидкостіна провідному та веденому валах;
n 1 та n 2 - частоти обертання валів;
D 2 і D 1 - діаметри ведучого та веденого шківів;
e-==0,01…0,02 - коефіцієнт пружного ковзання.
Зшиваннязастосовують для ременів усіх типів. Вона проводиться за допомогою жильних струн або ушивальниками-ремінцями із сиром'ятної шкіри III. Більш досконалою та надійною вважають зшивку встик житловими струнами з похилими проколами IV.
Критерії працездатності ремінних передач
Основними критеріями працездатності ременних передач є тягова здатність ременя та його довговічність. Основним розрахунком є розрахунок тягової здатності, який зводиться до визначення площі поперечного перерізу ременя, що забезпечує передачу необхідного зусилля. Довговічність ременя, яка визначається в основному його втомною міцністю, залежить не тільки від величини напруг, але і від характеру та частоти циклу зміни цих напруг (або числа пробігів ременя)
n--=--u/---- l--Ј--,
де u--- окружна швидкість, м/с;
l- Довжина ременя, м;
[n] - допустиме число пробігів ременя:
Для плоских ременів Ј5; - для клинових -10.
Практика показує, що з дотримання необхідних рекомендацій довговічність ременів становить 2000…3000 годин.
Конструкції основних елементів ременних передач
Реміньє тяговим органом, від якості якого залежить довговічність і нормальна робота передачі. До нього пред'являють такі вимоги: достатня міцність, надійність та довговічність, невисока вартість та не дефіцитність матеріалу ременя; висока тягова здатність та еластичність; досить високий коефіцієнт тертя між ременем та шківом.
Плоскі приводні ремені є гнучкою кінцевою або рідше нескінченною стрічкою з прогумованої бавовняної тканини або шкіри.
Шкіряні ременімають високу тягову здатність пружністю і еластичністю. Через дефіцитність та високої вартостіїх рекомендують до застосування тільки у відповідальних передачах з навантаженнями, що часто змінюються, і високими швидкостямидо 40 м/с.
Гумотканинні ременіпри спокійних навантаженнях мають хорошу тягову здатність і пружність, малодефіцитні, а тому широко поширені. Вони працюють у широкому діапазоніпотужностей (до 50 кВт) із значними швидкостями (до 30 м/с).
виготовляють нескінченними (безшовними) у спеціальних прес-формах. Вони складаються з крученого прогумованого бавовняного або синтетичного шнура (корда), розташованого в області нейтрального шару ременя, резинотканевого або гумового шару, розташованого над кордом і працюючого на розтяг при згинанні ременя, гумового шару, розташованого під кордом і робота із прогумованої тканини. Клинові ремені поділяються на кордтканинні (рис. 19, а) і корд-шнурові (рис. 19, б).
Рис. 19.
Застосування клинового ременя дозволило збільшити тягову здатність передачі за рахунок підвищення тертя та зчеплення ременя зі шківом порівняно з плоскочасною передачею.
У поліклінових ременях(стандарту немає) несучий шар виконують у вигляді кордшнура з хімічних волокон (віскоза, лавсан, скловолокно).
Ці ремені поєднують переваги плоских ременів - монолітність і гнучкість і клинових - підвищене зчеплення зі шківом.
Зубчасті ременіздатні передавати енергію при незмінному передатному відношенні з високими окружними швидкостями та потужність до сотень кіловат. Ці ремені виготовляють із армованого металевим тросом неопрену, значно рідше використовують пластмасу (поліуретан).
Шківиремінних передач виготовляють із сталі, алюмінієвих сплавів або текстоліту при u->?30 м/с. Найбільш поширеним матеріалом для виготовлення шківів при u-Ј?30 м/с є сірий чавун СЧ 15 і СЧ 21, при u-Ј?25 м/с - СЧ 12
Рис.20
Форму канавки шківа (рис. 20) в клинопасової передачі виконують так, щоб між ременем і її основою був гарантований зазор, при цьому робочими є бічні грані ременя. У той же час ремінь не повинен виступати за межі зовнішнього діаметра шківа, інакше своїми гострими кромками канавка швидко руйнуватиме ремінь.
Ремінна передача - це передача механічної енергії за допомогою гнучкого елемента (ременя) за рахунок сил тертя або сил зачеплення (зубчасті ремені). Складається з ведучого та веденого шківів та ременя (одного або кількох). Ремінна передача відноситься до передач тертям з гнучким зв'язком.
Класифікація ремінних передач
Залежно від форми поперечного перерізу ременя ремінні передачі поділяють на:
плоскочасні (а);
клинопасові (з трапецієподібним профілем) (б);
круглочасові (з круглим профілем) (в);
полікліноременні (г);
передачі із зубчастими ременями.
У сучасному машинобудуванні найбільше застосуваннямають клинові та поліклінові ремені. Передачі з круглим ременем має обмежене застосування (швейні машини, настільні верстати, прилади).
Залежно від призначення передачі та взаємного розташування осей:
відкриті з паралельними осями валів та обертанням шківа в одному напрямку;
перехресні з паралельними осями валів та обертанням шківів у протилежних напрямках;
напівперехресні з осями, що схрещуються;
кутові з осями валів, що схрещуються і перетинаються.
Переваги та недоліки ремінних передач
Переваги ременних передач:
Простота конструкції та мала вартість.
Можливість передачі потужності на значну відстань (до 15 метрів).
Плавність та безшумність роботи.
Пом'якшення вібрації та поштовхів внаслідок пружної витяжки ременя.
Недоліки ремінних передач:
Великі габаритні розміри, Особливо під час передачі значних потужностей.
Мала довговічність ременя у швидкохідних передачах.
Великі навантаження на вали та підшипники від натягу ременя.
Непостійне передавальне числочерез неминуче пружне прослизання ременя.
Незастосовність у вибухонебезпечних місцях внаслідок електризації ременя.
Недоліки ремінних передач (порівняно з ланцюговою передачею):
великі габарити;
мала несуча здатність;
прослизання (не відноситься до зубчастим ременям);
мала довговічність.
Переваги ремінних передач (порівняно з ланцюговою передачею):
плавність роботи;
безшумність;
компенсація перевантажень;
відсутність у необхідності мастила;
мінімальна ціна;
легкий монтаж;
можливість роботи на високих окружних швидкостях;
при виході з ладу немає пошкоджень.
Застосування ременних передач
Ремінні передачі застосовують у більшості випадків для передачі руху від електродвигуна, коли з конструктивних міркувань міжосьова відстань a повинна бути досить великою, а передатне число u не строго постійним (у приводах верстатів, транспортерів, дорожніх і будівельних машині т.п.)
Потужність, що передається ремінною передачею, зазвичай до 50 кВт і в поодиноких випадкахсягає 1500 кВт. Швидкість ременя коливається не більше 5…50 м/с, а надшвидкісних передачах може досягати 100 м/с.
Обмеження потужності нижньої межіШвидкість викликана великими габаритами передачі.
Шківи ремінних передач
Шківи виконують із сталі або чавуну. У швидкохідних передачах застосовують шківи із алюмінієвих сплавів або текстоліту. Форма робочої поверхні обода шківа залежить від виду ременя. Для плоских ременів шківи мають гладку робочу поверхню. Для центрування ременя поверхня веденого шківа робиться опуклою, а ведучого – циліндричною. Для клинових ременівконструкція шківів та розміри обода залежать від числа та розміру канавок ременів.
Ремені ременних передач
Матеріал плоского приводного ременя повинен мати достатню міцність, зносостійкість, еластичність і довговічність, добре зчіплятися зі шківами і мати низьку вартість.
Для плоскочасних передач застосовують такі типи ременів:
Шкіряні ремені- мають хорошу тягову здатність, добре переносять коливання і навантаження, але вони дорогі і дефіцитні.
Прогумовані ремені- складаються з декількох шарів бавовняної тканини з'єднаних собою вулканізованою гумою. Гума забезпечує роботу ременя, як єдиного цілого, захищає тканину від пошкоджень та підвищеного коефіцієнта тертя, але руйнується від попадання олії, бензину та лугів.
Хлочато-паперові ремені- Виготовляють як цільну тканину з кількома шарами основи, просочених спеціальним складом (бітум, озакериб). Ці ремені легкі та гнучкі, можуть працювати на шківах малих діаметрів з великими швидкостями, але мають меншу довговічність і тягову здатність.
Вовняні ремені– тканина з багатошаровою вовняною основою та бавовняно-паперовим качком, просочені спеціальним складом (сурік на оліфі). Мають значну пружність, менш чутливі до температурної вологості і кислот, але мають низькі тягові здібності.
Плівкові ремені– новий типременів із пластмас на основі поліамідних смол, армованих кордом з капрону або лавсану. Мають високу статичну міцність і опір втоми. Застосовуються для передачі з високою потужністюта швидкохідністю.
Для клинопасової передачі застосовують прогумовані ремені двох конструкцій: з несучим елементом з декількох шарів тканини або шару шнура навитого по спіралі, завулканізованих в гуму, з обгорткою тканини або без неї.
Зазвичай клинопасова передача являє собою відкриту передачу з одним або декількома ременями. Робочими поверхнями ременя є його бічні сторони.
У порівнянні з плоскочасними клинопасові передачі мають більшу тягову здатність, мають меншу міжосьову відстань, допускають менший кут обхвату малого шківа і більші передавальні числа (і< 10). Однако стандартные клиновые ремни не допускают скорость более 30 м/с из-за возможности крутильних коливаньведеної системи, пов'язаних з неминучою відмінністю ширини ременя за його довжиною і, як наслідок, зміною передатного відношення за один пробіг ременя. У клинових ременів великі втрати на тертя та напруги вигину, а конструкція шківів складніша.
Клинопасові передачі широко використовують в індивідуальних приводах потужністю до 400 кВт. ККД клинопасових передач η = 0,87...0,97.
Поліклінові ремінні передачі не мають більшості недоліків, властивих клинопасовим, але зберігають переваги останніх. Поліклінові ремені мають гнучкість, порівнянну з гнучкістю гумовотканинних плоских ременів, тому вони працюють плавніше, мінімальний діаметр малого шківа передачі можна брати меншим, передатні числа збільшити до і< 15, а скорость ремня - до 50 м/с. Передача обладает большой демпфирующей способностью.
Клинові та поліклінові ремені.Клинові приводні ремені виконують нескінченними гумовотканинними конструкціями трапецеїдального перерізу з кутом клина φ 0 = 40°. Залежно від відношення ширини b абільшої основи трапеції до її висоти hклинові ремені бувають нормальних перерізів ( b 0 /h = 1,6 див.); вузькі (b 0 /h = 1,2);широкі (b 0 /h = 2,5і більше; застосовують для клинопасових варіаторів).
В даний час стандартизовані клинові ремені нормальних перерізів, призначені для приводів верстатів, промислових установок та стаціонарних сільськогосподарських машин. Основні розміри та методи контролю таких ременів регламентовані ГОСТ 1284.1-89. Ремені перерізу Е0застосовують тільки для діючих машинта установок. Стандартні ремені виготовляють двох видів: для Помірного та тропічного клімату, що працюють при температурі повітря від мінус 30 до плюс 60 °С, та для холодного та дуже холодного клімату, що працюють при температурі від мінус 60 до плюс 40 °С. Ремені перерізів А, В і З збільшення гнучкості можуть виготовлятися із зубами (пазами) на внутрішній поверхні, отриманими нарізкою чи формуванням (рис. 6.9, в).
Клинові ремені (рис. 6.9, а, 6)складаються з гумового або гумотканевого шару розтягування 1, несучого шару 2 на основі матеріалів з хімічних волокон (кордтканина або кордшнур), гумового шару стиснення 3 та обгорткового шару прогумованої тканини 4. Переріз кордтканевий (а),кордшнурової (б) конструкції показано на рис. 6.9. Гнучкіші і довговічніші кордшнурові ремені, що застосовуються в швидкохідних передачах. Допустима швидкість для ременів нормальних перерізів v< 30 м/с.
Технічні умови на ремені приводні клинові нормальних перерізів регламентовані ГОСТ 1284.2-89, а потужності, що передаються - ГОСТ 1284.3-89.
Крім вищевказаних приводних клинових ременів стандартизовані: ремені вентиляторні клинові (для двигунів автомобілів, тракторів та комбайнів) та ремені приводні клинові (для сільськогосподарських машин).
При необхідності роботи ременя з вигином у двох напрямках застосовують шестигранні (здвоєні клинові) ремені.
Дуже перспективні вузькі клинові ремені, які передають у 1,5-2 рази. великі потужностініж ремені нормальних перерізів Вузькі ремені допускають менші діаметри малого шківа та працюють при швидкостях до 50 м/с; передачі виходять компактнішими. Чотири перерізи цих ременів У0 (SPZ), УА (SPA), УБ (SPB), УВ (SPC) замінюють сім нормальних перерізів.
Вузькі ремені мають підвищену тягову здатність за рахунок кращого розподілу навантаження по ширині несучого шару, що складається з високоміцного синтетичного корду. Застосування вузьких ременів значно знижує матеріаломісткість ременних передач. Вузькі ремені поки що не стандартизовані та виготовляються відповідно до ТУ 38 605 205-95.
Слід зазначити, що в клинопасових передачах з декількома ременями через різну довжину і неоднакові пружні властивості навантаження між ременями розподіляється нерівномірно. Тому в передачі не рекомендується використовувати більше 8...12 ременів.
Поліклінові ремені (див. рис. 6.1, г)є нескінченні плоскі ремені з ребрами на нижній стороні, що працюють на шківах з клиновими канавками. По всій ширині ременя розташований міцний синтетичний шнуровий корд; ширина такого ременя в 1,5-2 рази менша за ширину комплекту ременів нормальних перерізів при однаковій потужності передачі.
Поліклінові ремені поки що не стандартизовані; на підставі нормалі виготовляють три перерізи кордшнурових поліклінових ременів, що позначаються К, Л і М, з числом ребер від 2 до 50, довжиною ременя від 400 до 4000 мм і кутом клину φ 0 = 40 °.
Порівняно з плоскочасними клинопасові передачі мають значно більшу тягову здатність за рахунок підвищеного зчеплення,обумовленого наведеним коефіцієнтом тертя fміж ременем і шківом.
Як відомо з теорії тертя клинчастого повзуна, що розглядається в теоретичній механіці,
f"= f sin( a/2),
де f- Коефіцієнт тертя на площині (для прогумованої тканини по чавуну f = 0,3); a- Кут профілю канавки шківа.
Прийнявши a= φ 0 = 40 °, отримаємо
f" = f sin20°=3 f.
Таким чином, за інших рівних умов клинові ремені здатні передавати втричі більшу окружну силу, ніж плоскі.
Розрахунок передачі з клиновими ременями.Розрахунок проводять з умов забезпечення тягової здатності та довговічності ременів; він заснований на тих самих передумовах, що й розрахунок плоскочасних передач.
Розрахунок ременів виконують за допомогою таблиць, що містять номінальні потужності, що передаються одним ременем в залежності від перерізу ременя, розрахункового діаметра малого шківа, його частоти обертання та передавального числа (розрахунковий діаметр шківа клинопасової передачі відповідає положенню нейтрального шару ременя, встановленого в канавці шківа см; діаметр d pна рис. 6.14).
Проектний розрахунок клинопасової передачі починають з вибору перерізу ременя по заданій потужності, що передається, і частоті обертання малого шківа за допомогою графіків (рис. 6.10). При потужностях до 2 кВт застосовують перетин Z, а переріз ЕО- за потужностей понад 200 кВт.
ременя............ Z А В С D Е УО УА УБ УВ
d min ,мм......... 63 90 125 200 355 500 63 90 140 224
Слід пам'ятати, що наведені вище значення розрахункових діаметрів малого шківа забезпечують мінімальні габарити передачі, але зі збільшенням цього діаметра зростають тягова здатність і ККД передачі, а також довговічність ременів. За відсутності жорстких вимог до габаритів передачі розрахунковий діаметр d 1малого шківа слід приймати більше мінімально допустимого значення. Діаметр d 2великого шківа визначають за формулою
d 2 = ud 1,
де і- передавальне число передачі; отримане значення заокруглюють до найближчого стандартного розміру.
Розрахункові діаметри шківів клинопасових передач вибирають із стандартного ряду (мм):
63; 71; 80; 90; 100; 112; 125; 140; 160; 180; 200; 224; 250; 280; 315; 355; 400; 450; 500 і т.д.
v= πd 1 n 1 / 60 ,
де d 1, n 1 - розрахунковий діаметр та частота обертання малого шківа.
У ході подальшого розрахунку знаходять усі геометричні параметрипередачі.
Міжосьова відстань апопередньо визначають за умовою
0,55(d 1 + d 2) + h
де h- Висота перерізу ременя. Слід пам'ятати, що зі збільшенням міжосьової відстані довговічність ременів збільшується.
Розрахункова довжина ременя L pобчислюється за формулою, наведеною в § 6.1, та округлюється до найближчої стандартної довжини з ряду (для перерізу В) (мм): 800; 900; 1000; 1120; 1250; 1400; 1600; 1800; 2000; 2120; 2240 і т. д. до 6300. Потім за формулою, наведеною в § 6.1, визначають остаточну міжосьову відстань азалежно від прийнятої стандартної розрахункової довжини ременя.
Кут обхвату а, на малому шківі обчислюється за формулою,
наведеної у § 6.1.
Потужність Р р, що передається одним ременем, розраховується за
Р p = Р o С a З L /С p ,
де Р про - номінальна потужність, що передається одним ременем (для ременів перерізу знаходиться за табл. 6.2; для інших перерізів - за таблицями ГОСТу).
Са - коефіцієнт кута обхвату:
а° 1 ............. 180 160 140 120 90
З а................ 1,0 0,95 0,89 0,82 0,68
C L - коефіцієнт довжини ременя, що залежить від відношення прийнятої довжини L ременя до вихідної довжини L Р, зазначеної в стандарті:
L/L p .......... 0,3 0,5 0,8 1,0 1,6 2,4
C L ............. 0,79 0,86 0,95 1,0 1,1 1,2
(Докладна таблиця значень C L наведена в стандарті); З р - коефіцієнт динамічності та режиму роботи; орієнтовно приймається як для плоскочасних передач, див. § 6.2 (докладна таблиця значень Р наведена в стандарті).
Подальший розрахунок клинопасової передачі зводиться до визначення числа ременів z за формулою
де Р - потужність, що передається на провідному валу; C z - Коефіцієнт, що враховує число ременів в комплекті, вводиться при z > 2:
z..................... 2-3 4-6 >6
З z ................... 0,95 0,90 0,85
Щоб уникнути значної нерівномірності розподілу навантаження між ременями, не рекомендується в одній передачі використовувати більше 8 ременів нормального перерізу та 12 вузьких ременів; число ременів дрібних перерізів слід брати більше 6.
R = 2F 0 z sin( a 1/2), де F o- натяг гілки одного ременя; a 1- Кут обхвату малого шківа.
Величину F 0 натягу гілки одного ременя обчислюють за формулою
F 0 =(0,85РС р З z)/zνC a +θν 2
де v- Окружна швидкість ременя; θ-коефіцієнт, що враховує вплив відцентрових сил:
Перетин ременя.... Z А В З D E E0
θ, Н*с 2 /м 2 0,06 0,1 0,18 0,3 0,6 0,9 1,5
Передачі з вузькими та поліклиновими ременями розраховують за аналогічною методикою. Таблиці потужностей, що передаються одним вузьким ременем та полікліновим ременем з 10 ребрами, є у навчальних посібниках з курсового проектування деталей машин.
При розрахунку поліклінових ременів визначають число ребер z за формулою
z = 10P/P p
де Р- потужність, що передається на провідному валу; Р р- Потужність, що передається ременем з 10 ребрами.
Розрахунок довговічності клинових ременів нормальних перерізів встановлено ГОСТ 1284.2-89. Середній ресурс L h ср ременів в експлуатації для середнього режиму роботи встановлюється 2000 год. При легких, важких і дуже важких режимах роботи розрахунковий ресурс обчислюють за формулою
L hp = L h ср K 1 K 2
де До 1- Коефіцієнт режиму роботи, рівний: для легкого режиму- 2,5; для важкого режиму – 0,5; для дуже тяжкого режиму - 0,25; До 2- Коефіцієнт, що враховує кліматичні умовиексплуатації, рівний: для районів з холодним та дуже холодним кліматом - 0,75; для решти районів – 1,0.
Режим роботи для конкретних машин встановлюють за ГОСТом. Так, наприклад, для верстатів з безперервним процесом різання (токарні, свердлильні, шліфувальні) режим роботи належить легким; для фрезерних, зубофрезерних верстатів режим роботи належить середнім; стругальні, довбані, зубодовбежні та деревообробні верстати працюють у важкому режимі; дуже важкий режим роботи покладається для витягів, екскаваторів, молотів, дробарок, лісопильних рам та ін.
