Основы конструирования Кинематические характеристики Проектный расчет на контактную выносливость Проверочный расчет на выносливость при изгибе Цепная передача Проектный расчет валов Подшипники качения Подшипник скольжения

Силы, действующие на валы и опоры

Принимают, что материал ремней следует закону Гука. Тогда после приложения полезной нагрузки сумма натяжений ветвей остается постоянной. Действие центробежной силы в упрощенных расчетах не учитывают, так как она уравновешивается в ремне и может вызвать лишь разгрузку валов.

Если ветви ремней параллельны () сила на валы  равна двойному начальному натяжению ремня:

.

Если ветви ремней непараллельны () сила на валы  определяется из треугольника ОАВ (рис. 7.6) по теореме косинусов:

. (7.9)

Рис. 7.6. Силы, действующие на валы

Подставляя в выражение (7.9) значения натяжений  и , определяемые по формулам (7.4), получим приближенное выражение для определения силы на валы:

. (7.10)

Вторым слагаемым под корнем выражения (7.10) можно пренебречь в виду его малости по сравнению с первым слагаемым, поэтому имеем

 (7.11)

Приближение (7.11) тем справедливее, чем ближе передаточное число к единице. Нагрузку на валы можно также определить через угол обхвата :

. (7.12)

Зависимости (7.11) и (7.12) используются для расчета нагрузки на валы при автоматическом регулировании натяжения ремня. В передачах без регулирования натяжения его обычно устанавливают с запасом, и оно сохраняется до вытягивания ремня. Поэтому при расчете нагрузки на валы в данном случае расчетное начальное натяжение  и напряжение   увеличивают в 1,5 раза:

,

где  – соответственно, ширина и толщина плоского ремня; А – площадь поперечного сечения клинового ремня;   – число клиновых ремней.

 

Потери в ременных передачах. Кривые скольжения и КПД

Потери мощности в ременных передачах складываются из потерь:

– в опорах валов;

– от скольжения ремня по шкивам;

– на внутреннее трение в ремне; данные виды потерь связаны с периодическим изменением деформаций и в основном с деформациями изгиба;

– от сопротивления воздуха движению ремня и шкивов.

При средних условиях эксплуатации значения КПД обычно принимают для плоскоременных передач , для клиноременных передач . При неблагоприятных условиях работы: малых диаметрах шкивов (значения  меньше рекомендуемых), предельных скоростях ремней или их перетяжке – КПД может снижаться до 0,85.

Работоспособность ременных передач принято характеризовать кривыми скольжения и КПД, которые строятся в координатах относительного скольжения  (коэффициент полезного действия ) – коэффициент тяги  (рис. 7.7).

Коэффициент тяги  характеризует степень загруженности передачи:

. (7.13)

Из формулы (7.13) имеем следующее выражение для напряжения в ремне от передаваемой нагрузки :

.

Кривые скольжения получают экспериментально: при постоянном натяжении  постепенно повышают полезную нагрузку  и измеряют скольжение .

До некоторого значения коэффициента тяги  скольжение  вызывается упругими деформациями ремня, которые пропорциональны коэффициенту тяги (нагрузке), и кривая скольжения имеет, соответственно, прямолинейный характер. При дальнейшем увеличении нагрузки возникает дополнительное проскальзывание, и суммарное скольжение возрастает быстрее, чем нагрузка. Кривая скольжения резко поднимается вверх и при некотором предельном значении коэффициента тяги  наступает полное буксование.

Рис. 7.7. Кривые скольжения и КПД

КПД передачи в начале растет с ростом нагрузки вследствие уменьшения влияния потерь холостого хода. Он достигает максимума в зоне критического значения коэффициента тяги, а потом начинает уменьшаться в связи с дополнительными потерями на буксование.

По коэффициенту тяги судят о том, какая часть предварительного натяжения ремня  полезно используется для передачи нагрузки . В зоне  наблюдается как упругое скольжение, так и буксование. Работу в зоне частичного буксования допускают только при кратковременных перегрузках, например, при пуске. Работа в этой в области связана с повышенным износом ремня и потерей скорости.

Рабочую нагрузку рекомендуется выбирать в близи критического значения коэффициента тяги  и слева от него. Этому значению соответствует наибольшее значение КПД.

Средние значения коэффициента тяги  устанавливаются по экспериментальным данным:

– для прорезиненных и кожаных ремней ;

– для синтетических ремней .

Стадии проектирования при серийном производстве те же, но только корректировку документации приходится повторять несколько раз: сначала для опытного экземпляра, затем для опытной партии, затем по результатам изготовления и испытаний первой промышленной партии.
Конструирование и проектирование механизмов