Ремённые передачи. Материалы ремней. Способы натяжения ремней. Кинематика и геометрия. Силы в передаче, страница 3

А – площадь поперечного сечения ремня, м².

Влияние центробежных сил сказывается при больших скоростях (u > 20 м/с). Сила , действующая на валы передачи, определяется как геометрическая сумма усилий F₁ и F₂ либо, упрощенно, двух сил F_o (рис. 17.6, а). В практических расчётах принимают F_o» 1,5 F_t. Сила, действующая на валы:

(17.18)

17.7. Напряжения в ремне

Наибольшие напряжения создаются в ведущей ветви ремня (рис. 17.7), в точке её набегания на малый шкив, где складываются напряжения в ведущей ветви s₁, напряжения от центробежных сил s_u и напряжения изгиба s_и при огибании ремнем шкива.

Рис. 17.7. Напряжения в работающем ремне

А) Напряжения в ведущей ветви с учётом формулы (17.10):

(17.19)

Анализ формулы (17.16) показывает, что напряжение s_t возрастает с увеличением s_o. Однако практика показывает значительное снижение долговечности ремня с увеличением s_o. Поэтому рекомендуют принимать напряжения, выработанные практикой проектирования:

s_o £ 1,5 МПа – для клиновых ремней;

s_o £ 1,8 МПа – для плоских ремней.

Значение полезного напряжения s_t влияет на долговечность примерно так же, как и s_o. При указанных значениях s_o допустимое значение s_t не превышает 2…2,5 МПа.

Б) Напряжение от центробежной силы:

(17.20)

Если для оценивания значений напряжений от центробежных сил приблизительно принять r = 1000 кг/м³, то:

при u = 10 м/с s_u = 0,1 МПа;

при u = 20 м/с s_u = 0,4 МПа;

при u = 40 м/с s_u = 1,6 МПа.

Таким образом, для наиболее распространенных на практике тихоходных (u < 10 м/с) и среднескоростных (u < 20 м/с) ремённых передач влияние s_u несущественно.

В) Напряжение изгиба при огибании ремнем шкивов определяют по закону Гука:

(17.21)

где e – относительное удлинение наружных волокон.

При чистом изгибе:

где y – расстояние от нейтрального слоя;

r – радиус кривизны нейтрального слоя.

Для ремня: y = d/2; r = d/2, откуда:

(17.22)

Приняв Е = 100 МПа (Е = 80…100 МПа для резинотканевых ремней), оценивают значения напряжений от изгиба ремня:

при d/d = 100 s_и = 1 МПа;

при d/d = 50 s_и = 2 МПа;

при d/d = 25 s_и = 4 МПа.

Реальные отношения d/d ближе к нижней цифре, следовательно, напряжения изгиба являются наиболее опасными для работоспособности ремня. Приведенные цифры это подтверждают. Суммарное максимальное напряжение в ведущей ветви в месте набегания ремня на малый шкив:

(17.23)

17.8. Долговечность ремня

Опыт эксплуатации ремённых передач показал, что их работоспособность ограничена тяговой способностью и долговечностью ремня. В первом случае ремень теряет тяговую способность из-за буксования в связи с недостаточной прочностью сцепления ремня со шкивом. Во втором случае выход из строя передачи связан с усталостным разрушением ремня.

Тяговая способность – сложный критерий, учитывающий прочность материала ремня и его способность к сцеплению с материалом шкива. Параметры этого критерия рассчитывают на основании экспериментальных данных (см. п. 17.9). Долговечность (ресурс) определяют по формуле:

(17.24)