Расчет ременных передач.

Критерии работоспособности ременных передач: тяговая способность - надежность сцепления ремня со шкивами и долговечность, определяемая усталостью ремня.

Тяговая способность ремня характеризуется кривыми скольжения и КПД (рис.13.15.), устанавливающими зависимость относительного скольжения ε и КПД передачи η от нагрузки, которую выражают через коэффициент тяги , показывающий, какая часть предварительного натяжения ремня полезно используется для передачи нагрузки:

.

Кривые скольжения для всех типов ремней получают экспериментально. При возрастании коэффициента тяги от нуля до критического значения наблюдается только упругое скольжение, которое пропорционально нагрузке, и кривая скольжения имеет прямолинейный участок. Передача работает нормально.

При дальнейшем увеличении коэффициента тяги от до к упругому скольжению добавляется частичное буксование. Нормальная работа передачи нарушается. Зона частичного буксования ( до ) определяет способность передачи переносить кратковременные перегрузки, например при пуске. При некотором значении наступает полное буксование, ведомый шкив останавливается.

Коэффициент тяги характеризует предел рационального использования ремня. Значение соответствует наибольшей нагрузке на ремень F_t, до которой отсутствует буксование:

.

Рис. 13.15.

КПД передачи растет с ростом нагрузки вследствие уменьшения роли потерь холостого хода и достигает максимума в зоне критического значения коэффициента тяги. В зоне частичного буксования КПД резко снижается вследствие увеличения потерь на скольжение, при этом ремень быстро изнашивается. Поэтому рабочую нагрузку рекомендуется выбирать вблизи критического значения . В этом случае значение КПД принимают: для плоскоременных передач η ≈ 0, 97, для клиноременных η ≈ 0, 96.

За основу создаваемых методов расчета ремней на долговечность принята кривая усталости описываемая уравнением:

где σ _mах - максимальное напряжение цикла; т и С параметры кривой усталости (для резинотканевых ремней m =6; для клиновых m =11); N — число циклов напряжений за полный срок службы (до разрушения).

Расчет плоскоремениых передач. В связи с тем, что в настоящее время еще не накоплены экспериментальные данные для теоретически обоснованных расчетов на долговечность, то ее учитывают косвенным путем, а основным расчетом является расчет по тяговой способности, который выполняют как проектировочный. При расчете по тяговой способности определяют требуемую площадь сечения ремня:

A = bδ,

где b и δ - ширина и толщина ремня. Расчет на долговечность выполняют как проверочный по частоте пробегов ремня в секунду. Долговечность ремня, т. е. его способность сопротивляться усталостному разрушению, зависит как от значений напряжений, так и от частоты цикла напряжений. Из эпюры напряжений (см. рис. 13.14.) видно, что ремень работает при переменных напряжениях, причем один цикл напряжений соответствует полному пробегу ремня. Частота цикла напряжений равна частоте пробега ремня в секунду:

,

где U - действительная частота пробега ремня в секунду, ; v - окружная скорость (скорость ремня), м/с; - расчетная длина ремня, м; [ U ] - допускаемая частота пробега ремня, , при которой не появляются признаки усталостного разрушения.

Для резинотканевых ремней [ U ]≤ 5 , для синтетических [ U ]≤ 50 . Если U > [ U ], то увеличивают l.

Расчет передач клиновыми и поликлиновыми ремнями. Расчет производят из условий тяговой способности и долговечности. Ограниченное число типоразмеров стандартных клиновых и поликлиновых ремней позволило экспериментально определить допускаемую приведенную мощность , передаваемую одним ремнем или одним клином поликлинового ремня, в зависимости от диаметра малого шкива и скорости ремня в условиях типовой передачи: при угле обхвата , передаточном числе , спокойной нагрузке и базовой длине ремня .

Условия работы проектируемых передач отличаются от стандартных. Поэтому расчет их следует вести с учетом поправочных коэффициентов по мощности, передаваемой одним ремнем или одним клином поликлинового ремня в действительных условиях эксплуатации. Допускаемая мощность:

,

где - коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата на тяговую способность ремня. С уменьшением угла обхвата от 180 до значения коэффициента изменяются от 1 до 0, 76 – тяговая способность понижается;

- коэффициент, учитывающий влияние на долговечность длины ремня в зависимости от отношения расчетной длины ремня к базовой длине . При изменении отношения от 0, 6 до 1, 6 значения коэффициента увеличиваются от 0, 9 до 1, 1;

- коэффициент передаточного числа , учитывающий меньшие напряжения изгиба в ремне на большем шкиве: при ;

- коэффициент динамичности нагрузки и режима работы. Значения коэффициента выбирают в зависимости от вида приводного двигателя, режима работы, числа смен работы: .

Сечение ремня выбирают по графику, примерный вид которого показан на рис. 13.16., в зависимости от передаваемой мощности и частоты вращения меньшего шкива (ведущего вала).

Экспериментально для каждого сечения ремня определены рекомендуемые минимальные значения диаметра меньшего шкива в зависимости от передаваемого вращающего момента . По возможности следует избегать применения шкивов минимальных диаметров.

Рекомендуют определять по формуле:

, мм,

где - для ремней нормальных сечений, - для узких и поликлиновых ремней.

Рис. 13.16.

При расчете клиноременных передач определяют требуемое число ремней z в передаче для обеспечения среднего ресурса эксплуатации (2000ч). По ГОСТ 1284.3—80:

,

где P₁ - передаваемая мощность на ведущем валу, кВт;

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между ремнями: при ; при ; при .

Для передач с клиновым ремнем рекомендуют из-за неодинаковой длины ремней и неравномерного поэтому их нагружения; для поликлиновых ремней (сечение К) (сечения Л и М).

Рекомендуют применять поликлиновые ремни с четным числом клиньев.

Сила предварительного натяжения одного ремня без учета влияния центробежных сил (ГОСТ 1284.2—80):

,

где - мощность на ведущем валу передачи, кВт; - скорость ремня, м/с; - число клиновых ремней в комплекте или число клиньев поликлинового ремня; - масса 1 м клинового ремня или одного клина поликлинового ремня, кг/м.

Средний ресурс , 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 - коэффициент режима работы. Режим работы оценивают возможными кратковременными перегрузками: легкими – до 120% (), средний – до 150% (), тяжелый – до 200% (), очень тяжелый – до 300% ().

Коэффициент климатических условий эксплуатации для центральных и южных районов равен 1; для районов с холодным климатом – 0, 75.