Ременные передачи. 
Прикладная механика

Ременные передачи относятся к передачам с гибкой связью. Основными элементами простейшей ременной передачи являются два шкива — ведущий и ведомый. На шкивы надет предварительно натянутый ремень (рис. 4.19). Вращение ведущего шкива преобразуется во вращение ведомого шкива благодаря трению, развиваемому между ремнем и шкивами.

Рис. 4.19.

По форме поперечного сечения ремни различаются на плоские, клиновые и круглые.

Плоские ремни в поперечном сечении представляют собой прямоугольник шириной, значительно превосходящей толщину.

Клиновые ремни в сечении представляют собой трапецию. Рабочими поверхностями клинового ремня являются его боковые стороны, которыми он соприкасается с боковыми сторонами канавки шкива. Эти ремни благодаря клиновому взаимодействию со шкивами характеризуются повышенным сцеплением с ними и, следовательно, повышенной тяговой способностью.

Основными критериями работоспособности ременных передач являются: тяговая способность, определяемая силой трения между ремнем и шкивом, и долговечность ремня, которая зависит в основном от величины возникающих в нем напряжений изгиба и от частоты циклов нагружений.

В настоящее время основной расчет ременных передач выполняется по тяговой способности. Долговечность ремня учитывают при расчете путем выбора основных параметров передачи в соответствии с рекомендациями, выработанными практикой.

Соответственно форме поперечного сечения ремня различают плоскоременные, клиноременные и круглоременные передачи. Наиболее распространены плоскоременные и клиноременные передачи. Плоскоременная передача проще клиноременной, но зато последняя обладает повышенной тяговой способностью и меньшими габаритами.

К достоинствам ременных передач, определяющим области их применения, относятся:

• • возможность осуществления передачи между валами, расположенными на относительно большом расстоянии;
• • плавность и безударность работы передачи;
• • предохранение машины от перегрузок за счет упругого проскальзывания ремня (буксования);
• • простота устройства;
• • небольшая стоимость и простота ухода за передачей.

К основным недостаткам ременных передач относятся:

• • относительно большие габариты;
• • долговечность;
• • непостоянство передаточного числа передачи вследствие зависимости упругого скольжения от нагрузки;
• • повышенные нагрузки на валы и подшипники вследствие необходимости предварительного натяжения ремня.

Плоскоременные передачи применяют при сравнительно больших межосевых расстояниях. Кроме того, существуют плоскоременные передачи, работающие при высоких скоростях ремня (до 100 м/с).

При малых межосевых расстояниях и при передаче вращения от одного ведущего шкива к нескольким ведомым предпочтительнее клиноременные передачи.

Изменение нагрузочной способности передачи осуществляется в плоскоременной передаче в основном изменением ширины ремня, а в клиноременной — в основном изменением числа ремней. При большом числе ремней сложнее получить их равномерную загрузку из-за неодинаковой длины ремней, приводящей к неодинаковому натяжению, поэтому рекомендуют устанавливать в передаче не более 8 ремней.

Круглоременные передачи применяют в малогабаритных машинах, например в настольных станках, различных приборах. В этих передачах ставится один ремень.

Натяжение ремней осуществляется упругим предварительным деформированием ремней, осуществляемым перемещением одного из шкивов передачи или при помощи натяжного ролика.

Натяжные ролики применяют с целью увеличения угла обхвата ремнем меньшего шкива преимущественно в плоскоременной и сравнительно редко — в клиноременной передаче. При одних и тех же габаритах передачи с натяжным роликом по сравнению с обыкновенной ременной передачей имеет следующие преимущества:

• • можно передать большую мощность;
• • силы давления на валы меньше;
• • нет необходимости в частой перешивке плоского ремня из-за его вытягивания;
• • ремни легко надевать на шкивы.

Однако на натяжных роликах ремни претерпевают дополнительный изгиб, направленный в противоположную сторону, по сравнению с изгибом на рабочих шкивах, что ведет к снижению долговечности ремня.

Ременные передачи в основном применяются для передачи мощностей от 0,3 до 50 кВт.

По материалу и конструкции различают ремни нескольких типов. Наиболее распространенные из них: прорезиненные тканевые, кожаные, хлопчатобумажные цельнотканые, шерстяные, синтетические.

Прорезиненные ремни самые распространенные. Они изготовляются трех типов А, Б и В (см. рис. 4.20).

Рис. 4.20.

Нарезные ремни типа, А выполняют из нескольких слоев плетеной хлопчатобумажной ткани (бельтинга), между которыми для повышения гибкости помещаются прослойки из вулканизированной резины.

Ремни типа Б делают послойно завернутыми как с резиновыми прослойками, так и без них.

Спирально завернутые ремни типа В изготовляют из одного куска бельтинговой ткани без прослоек между прокладками.

Прорезиненные ремни изготовляют шириной от 20 до 1200 мм с числом прокладок от 2 до 9. Их делают обычно конечной длины в виде лент. Для повышенных скоростей и для машин массового выпуска прорезиненные ремни выполняют бесконечными шириной 30, 40 и 50 мм, толщиной 1,75; 2,5 и 3,3 мм и длиной от 500 до 2500 мм.

Из прорезиненных ремней преимущественное распространение получили ремни типа А, как наиболее гибкие.

Допускаемая наибольшая скорость для ремней типа, А — 30 м/с, для ремней типа Б — 20 м/с и типа В — 15 м/с.

Кожаные ремни предназначены для передачи малых и средних мощностей. Кожаные ремни довольно дороги и применяются сравнительно редко. Они совершенно не пригодны для эксплуатации в местах сырых и насыщенных парами кислот и щелочей, так как они быстро выходят из строя.

Хлопчатобумажные цельнотканые ремни ткут из хлопчатобумажной пряжи в несколько переплетающихся слоев. Для предотвращения преждевременного выхода из строя из-за воздействия атмосферных влияний их пропитывают составом из озокерита и битума. Они самые дешевые, но по долговечности и нагрузочной способности уступают прорезиненным и кожаным и поэтому применяются для передачи небольших мощностей при скорости до 25 м/с при температуре до 50 °C для работы в сырых помещениях.

Шерстяные ремни ткут в несколько слоев из шерстяных и хлопчатобумажных нитей. Эти ремни пропитывают составом из олифы, порошкового мела и железного купороса. Они менее чувствительны, чем другие ремни, к воздействию повышенной температуры, влажности, паров кислот и щелочей, что и определяет области применения этих ремней. Они обладают значительной упругостью и поэтому хорошо работают при неравномерной и ударной нагрузке, при скорости до 30 м/с.

В последнее время широко используются пленочные (синтетические) ремни из пластмасс на основе полиамидных смол, армированные кордом из капрона или металлическими тросиками. Эти ремни обладают высокой статической и усталостной прочностью.

При малой толщине (0,4— 1,2 мм) они передают значительные нагрузки (до 15 кВт), могут работать при малых диаметрах шкивов и с быстроходностью до 100 м/с.

Находят применение также зубчатые ремни, сочетающие преимущества плоских ремней и зубчатых зацеплений. На рабочей поверхности ремней делают выступы, которые входят в зацепление с зу- ^Рис-^{4 21} бьями на шкивах (рис. 4.21).

Зубчатые ремни изготовляют из искусственных материалов, которые армируют стальными проволочными тросами. Для повышения износостойкости зубчатые ремни иногда покрывают нейлоновой тканью. Зубчатые ремни работают по принципу зацепления (как цепные передачи), а не трения (как все ремни с гладкой рабочей поверхностью). Поэтому передачи такими ремнями могут быть отнесены к ременным лишь условно; по сути дела — это «мягкие» цепные передачи.

Зубчатые ремни устанавливают без предварительного натяжения, они работают без скольжения и бесшумно. По сравнению с обыкновенными ременными передачами эта передача значительно более компактная и имеет более высокий КПД. Зубчатые ремни выпускают шириной от 5 до 380 мм для передачи мощности до 200 кВт и выше при скорости до 80 м/с.

Клиновые ремни для приводов общего назначения стандартизованы ГОСТ 1284.1—89. В соответствии с ГОСТ клиновые ремни изготовляют семи различных по размерам сечений, обозначаемых Z, А, В. С, D, Е, ЕО. Эти ремни выполняются бесконечными различных стандартных длин. Угол клина ремней, а = 40°. В ГОСТ 1284.3—80 указаны рекомендуемые сечения ремней в зависимости от передаваемой мощности и скорости ремня.

Допускаемая максимальная скорость для стандартных клиновых ремней профилей Z, А, В, С — 25 м/с и для профилей D, Е, ЕО до 30 м/с.