Допускаемая удельная окружная сила

ЛЕКЦИЯ 13

Ременные передачи

 

Скольжение ремня

 

Два вида скольжения ремня по шкиву: упругое - неизбежное при нормальной работе передачи; буксирование - при перегрузке.

Когда ремень обегает ведущий шкив, его натяжение падает от до (рис. 18.6), ремень укорачивается и отстает от шкива - возникает упругое скольжение.

Когда ремень обегает ведомый шкив натяжения ремня возрастает от до , он удлиняется и опережает шкив.

Упругое скольжение ремня происходит не на всей дуге обхвата, а лишь на ее части - дуге скольжения , которая всегда располагается со стороны сбегания ремня со шкива. Со стороны набегания ремня на шкив имеется дуга покоя , на который сила в ремне не меняется, оставаясь равной натяжению набегающей ветви.

 

, (18.12)

 

где a - дуга обхвата ремнем шкива.

 

 

 

Рис. 18.6. Скольжение в ременной передаче

 

Упругое скольжение ремня неизбежно в ременной передаче, оно возникает в результате разности натяжений ведущей и ведомой ветвей.

По мере роста уменьшается дуга покоя , следовательно уменьшается запас сил трения. При значительной перегрузке и ремень скользит по всей поверхности касания с ведущим шкивом - буксует. Упругое скольжение ремня характеризуется коэффициентом скольжения e

 

, (18.13)

 

где и - окружные скорости ведущего и ведомого шкивов. При нормальном режиме работы .

Вследствие упругого скольжения и передаточное отношение i ременной передачи имеет некоторое непостоянство

 

. (18.14)

Напряжения в ремне

 

Вследствие того, что при работе ременной передачи усилия в ветвях различны, то и напряжения по длине ремня распределяются неравномерно (рис. 18.7).

 

Рис. 18.7. Эпюра напряжений в ремне при работе передачи

 

В ремне возникают следующие напряжения.

1. Предварительное напряжение

При холостом ходе каждая ветвь натянута с силой , и испытывает деформацию осевого растяжения-сжатия, тогда

 

, (18.15)

 

где A - площадь поперечного сечения ремня. Из условия долговечности рекомендуется:

· для плоских ремней МПа;

· для клиновых ремней МПа.

 

2. Полезное напряжение (удельная окружная сила)

 

или , (18.16)

 

где - напряжение ведущей ветви ;

- напряжение ведомой ветви .

Величиной оценивается тяговая способность ременной передачи.

3. Напряжение изгиба .

Возникает в ремне при огибании им шкивов (рис. 18.8). Считая, что ремень испытывает деформацию чистого изгиба, используем закон Гука:

 

, (18.17)

где - относительное удлинение волокон в растянутой зоне при изгибе; - максимальное расстояние от нейтральной линии до крайнего волокна; - кривизна ремня по нейтральному слою.

 

. (18.18)

 

Величиной d в знаменателе пренебрегаем по сравнению с D и получаем

 

, (18.19)

 

где E - модуль упругости ремня.

Рис. 18.8. К изгибу ремня на шкиве

 

Из формулы следует, что на малом шкиве напряжение изгиба будет большим. изменяется по отнулевому циклу и является главной причиной усталостного разрушения ремня.

Напряжение изгиба не влияет на тяговую способность ремня.

 

4. Напряжение от центробежных сил :

 

. (18.20)

 

Наибольшее суммарное напряжение возникает в поперечном сечении ремня в месте его набегания на малый шкив. Оно сохраняется по всей дуге покоя.

 

Кривые скольжения

 

Тяговая способность ременной передачи обуславливается сцеплением ремня со шкивами.

Исследуя тяговую способность, строят графики - кривые скольжения и КПД (рис. 18.9); на базе этих графиков разработан метод расчета ременных передач.

По оси абсцисс графика откладывают нагрузку, выраженную через коэффициент тяги j

 

(18.21)

 

По оси ординат коэффициент скольжения - e и к.п.д. - h;

 

Рис. 18.9. Кривые скольжения и к. п. д.

 

В зоне, где наблюдается упругое скольжение. В этой зоне упругие деформации ремня подчиняются закону Гука.

При .

При , работа передачи становится неустойчивой, появляется частичное буксирование, КПД падает, ремень быстро изнашивается.

При - наступает полное буксирование, ведомый шкив останавливается, . Т. е. коэффициент тяги j надо принимать близким или равным , которому соответствует .

Значение устанавливается экспериментально, для каждого типа ремня. Т. е. критерием рациональной работы ремня служит коэффициент тяги , величина которого определяет допускаемую окружную силу :

 

. (18.22)

 

Допускаемая удельная окружная сила

 

Допускаемая приведенная удельная окружная сила в ремне определяется по формуле:

. (18.23)

 

Она зависит от типа ремня, его толщины, диаметра шкива , скорости ремня и предварительного напряжения . Значение получают в результате обработки многочисленных кривых скольжения.

Расчет ременной передачи ведут по допускаемой удельной окружной силе :

, (18.24)

 

где - коэффициент угла обхвата; - скоростной коэффициент; - коэффициент нагрузки и режима работы; - коэффициент, учитывающий вид передачи и ее расположение.

Виды разрушения ремня

 

Усталостное разрушение

При изгибе ремня возникает внутреннее трение между слоями ремня, которое при циклическом изменении приводит к усталостному разрушению.

Перегрев ремня

Температура возникает в результате упругого скольжения и внутреннего трения. Перегрев отрицательно влияет на физико-механические свойства ремня и срок его службы.

Износ ремня

Возникает вследствие упругого скольжения и частичного буксирования.