Ремённые передачи. Материалы ремней. Способы натяжения ремней. Кинематика и геометрия. Силы в передаче, страница 4

NB 17.1. Основными критериями работоспособности и расчёта ремённых передач являются тяговая способность и долговечность.

17.9. Скольжение в передаче и кривые скольжения

          Исследования Н.Е. Жуковского показали, что в ремённых передачах следует различать два вида скольжения ремня по шкиву: упругое скольжение и буксование. Упругое скольжение наблюдается при любой нагрузке передачи, а буксование только при перегрузке. В ремнях с клиновой рабочей поверхностью также наблюдается геометрическое скольжение.

          В работающей передаче (рис. 17.8) на большом шкиве угол обхвата > 180˚. На дуге обхвата можно отметить дугу упругого скольжения со стороны ведущей ветви от усилия F₁ и дугу покоя  с противоположной стороны. При увеличении F₁ до значения, равного запасу сил трения, дуга покоя станет равной нулю, а дуга скольжения распространится на весь угол обхвата. Равновесие нарушится, и ремень соскользнёт со шкива, наступит буксование.

 

Рис. 17.8. Скольжение на шкивах

Работоспособность ремённой передачи принять характеризовать кривыми скольжения и КПД. Такие кривые являются результатом испытаний ремней различных типов и материалов. Экспериментальная установка (рис. 17.9) состоит из двигателя, испытуемой передачи и нагрузочного устройства. Нагрузку передачи выражают в виде безразмерного коэффициента тяги:

                                         (17.27)

         

Рис. 17.9. Схема экспериментальной установки

          Коэффициент тяги j позволяет судить о том, какая часть предварительного натяжения ремня F_o используется полезно для передачи нагрузки F_t, то есть характеризует степень загруженности передачи. В экспериментальной установке измеряют моменты на валах и частоты вращения, по которым определяют КПД и коэффициент скольжения из формул:

                                         (17.28)

                                                         (17.29)

          В типовой экспериментальной передаче задаются следующими условиями:

          1) передача открытая горизонтальная;

          2) нагрузка спокойная, без толчков и ударов;

          3) передаточное отношение u = 1, то есть a  = 180°;

          4) скорость ремня u = 10 м/с.

          Условия работы, отличные от типовых, учитывают поправочными коэффициентами. По результатам испытаний строят график (рис. 17.10), на котором по оси ординат откладывают коэффициент скольжения s и КПД h, а по оси абсцисс – коэффициент тяги j. На начальном прямолинейном участке кривой скольжения наблюдается упругое скольжение. Этот участок соответствует закону Гука. Дальнейшее увеличение нагрузки приведёт к частичному, а затем и полному буксованию.

Рабочую нагрузку j_о выбирают вблизи перехода прямолинейного участка в криволинейный. Этому значению соответствует максимальный КПД, который

 

Рис. 17.10. Кривые скольжения

17.10. Допускаемые полезные напряжения

достаточно высок (h = 0,94…0,96). Рабочий коэффициент тяги на основании кривых скольжения выбирают: j_о = 0,4…0,5 для плоскоремённых передач с прорезиненным ремнем; j_о = 0,6…0,7 – для клиноремённых передач. При расчёте по тяговой способности допускаемое полезное напряжение для типовой передачи определяют из формулы (17.27) с учётом кривых скольжения:

                                             (17.30)

   где  S – запас тяговой способности по буксованию; S = 1,2…1,4.

          Переход к допускаемым полезным напряжениям для проектируемой передачи производят с помощью корректирующих коэффициентов:

                                                (17.31)

   где  С_a – коэффициент угла обхвата; С_a = 1 при a  = 180°; С_a < 1 при a < 180°;

          С_u – скоростной коэффициент, он учитывает уменьшение прижатия ремня к шкиву под действием центробежных сил; С_u= 1 приu = 10 м/с; С_u= 0,95 при u = 15 м/с;

          С_р – коэффициент режима нагрузки;

          С_о – коэффициент, учитывающий способ натяжения ремня и наклон передачи к горизонту.

          Рассчитанные с учетом кривых скольжения полезные допускаемые напряжения могут быть использованы в следующих методиках расчета:

          А) Плоскоремённая передача. Расчётная формула:

                                           (17.32)

   где  b – ширина ремня;

          d – толщина ремня.