Передачи гибкой связью

где n₁ и n₂ — частоты вращения ведущего и ведомого шкивов, мин^-1; d₁и d₂ — диаметры этих шкивов, мм.

Передаточное число ременной передачи и = n₁/n₂ = ν₁d₂/(ν₂d₁) = d₂/[d₁ (1 - ξ)].

Основными критериями работоспособности  ременных передач  являются: тяговая способность (надежность сцепления ремня со шкивом) и долговечность ремня (его свойство сопротивляться усталостному разрушению).

Расчет по тяговой  способности является проектировочным  расчетом ременных передач, обеспечивающим необходимую прочность ремней и  передачу ими требуемой нагрузки.Расчет на долговечность выполняют как проверочный.Тяговая способность ременной передачи обусловлена сцеплением ремня со шкивами. Долговечность ремня определяет его способность сопротивляться усталостному разрушению. Долговечность зависит не только от значений напряжений, но и от характера их изменения за один цикл, а также от числа таких циклов.

Передачи  плоским ремнем

Общие сведения.  
Возможны различные схемы передач плоским ремнем. Чаще всего применяют открытую передачу (см. рис. 1), в которой оси валов параллельны, а шкивы вращаются в одном направлении. В сравнении с другими типами ременных передач эта передача обладает повышенными работоспособностью и долговечностью (в связи с меньшими напряжениями изгиба в плоских ремнях). Ее рекомендуется применять при больших межосевых расстояниях (до 15 м) или высоких скоростях (до 100 м/с).

Типы  плоских ремней.  
Материал плоского приводного ремня должен обладать достаточной прочностью при переменных напряжениях, износостойкостью, эластичностью, должен хорошо сцепляться со шкивами и иметь низкую стоимость.Конструкции ремней имеют высокопрочный несущий слой, расположенный вблизи нейтрального слоя ремня. Повышенный коэффициент трения обеспечивается применением обкладок или пропиткой ремня. В машиностроении применяют различные типы стандартных плоских ремней.

Резинотканевые  ремни (рис. 3) состоят из нескольких слоев (3 ... 6) технической ткани 1 (прокладок), резиновых прослоек 2 между ними и наружных резиновых обкладок 3, свулканизированных в одно целое.

Кордшнуровые прорезиненные ремни состоят из одного ряда крученых анидных кордшнуров 1 диаметром 1,1 мм, расположенных в слое резины 2 (рис. 4). Снаружи покрыты тканью 3 (обкладкой) для обеспечения прочности конструкции. Прочные, эластичные кордшнуровые ремни применяют для приводов шлифовального оборудования в широком диапазоне мощностей при скоростях v < 35 м/с.

Синтетические ремни изготовляют из капроновой ткани просвечивающего переплетения, которую пропитывают полиамидным раствором и покрывают специальной фрикционной пленкой (с нитрильным каучуком), обеспечивающей высокий коэффициент трения (f=0,5) со шкивами (рис. 5). Нагрузку передают уточные нити ткани. 

Текстильные ремни (хлопчатобумажные и шерстяные) обладают низкими тяговой способностью и долговечностью. Применяют в легких быстроходных передачах. Ремни быстро выходят из употребления.

Кожаные ремни изготовляют из кожи, выработанной из шкур крупного рогатого скота. Обладают высокими тяговой способностью и долговечностью. Рекомендуются для передачи малых и средних мощностей в условиях переменных и ударных нагрузок. Из-за дефицитности и дороговизны имеют ограниченное применение.

Передачи  клиновым и поликлиновым ремнями

Общие сведения. 
В машиностроении преимущественно применяют передачи клиновым или поликлиновым ремнями.Клиновые ремни имеют трапециевидное поперечное сечение. Они работают на шкивах с канавками соответствующего ремню профиля. Клиновые ремни и канавки шкивов контактируют только по боковым (рабочим) поверхностям ремней и боковым граням канавок шкивов. Между внутренней поверхностью ремня и дном канавки шкива должен быть зазор.В передаче часто применяют несколько ремней (комплект). 
Достоинством этой передачи по сравнению с передачей плоским ремнем является то, что благодаря повышенному (до трех раз) сцеплению ремня со шкивами, обусловленному эффектом клина, она может передавать большую мощность, допускает меньший угол обхвата на малом шкиве (см. рис. 22.1), а следовательно, и меньшее межосевое расстояние.

Недостатками являются большие напряжения в ремне при изгибе на шкивах из-за значительной высоты ремня, большие потери на внешнее и внутреннее трение, большая стоимость шкивов и неодинаково: работа ремней в комплекте вследствие отклонений в их длине.

Передачи  клиновыми ремнями рекомендуются  при малых межосевых расстояниях, больших передаточных числах, вертикальном расположение осей валов. Их применяют для мощностей до 200 кВт в приводах станков, промышленных установок, в транспортных, сельскохозяйственных машинах.

Типы  ремней. Клиновые ремни состоят из несущего слоя — кордшнура или кордовой ткани, резины и оберточной свулканизированных в одно целое, поэтому клиновые ремни бывают двух типов: кордтканевые и кордитуровые.

Клиновые  ремни нормальных сечений обозначают: Z, А, В, С, D, Е. В записи мости от применяемых материалов и технологии изготовления ремни выпускают четырех классов (в порядке повышения качества): I, II, III и IV. Из-за большой массы ремней скорость их ограничена (до 30 м/с). Недостатком ремня, ограничивающим долговечность, является его большая высота, что приводит к значительным деформациям сечения при изгибе и неравномерному распределению нормальных давлений в зоне контакта ремня со шкивами.

Клиновые  ремни узких сечений изготовляют четырех сечений: SPZ, SPA, SPB, SPC. Они отличаются от ремней нормального сечения кордом повышенной прочности. Благодаря меньшему отношению ширины ремня к высоте происходит более равномерное распределение нагрузки по нитям корда, что повышает их тяговую способность в 1,5 ... 2 раза по сравнению с ремнями нормального сечения. Это дает возможность уменьшить число ремней в комплекте, а также ширину шкива.Узкие ремни хорошо работают при скоростях до 50 м/с.В настоящее время узкие ремни находят наибольшее применение.

Широкие клиновые ремни предназначены для вариаторов.

Поликлиновые ремни  — бесконечные плоские ремни с высокопрочным полиэфирным кордшнуром и продольными резиновыми выступами-клиньями, входящими в кольцевые клиновые канавки на шкивах.

Передачи  зубчатым ремнем

Общие сведения 
Зубчатые ремни выполняют плоскими бесконечными с поперечными зубьями на внутренней поверхности .При работе зубья входят во впадины соответствующего профиля на шкивах. Передача зубчатым ремнем работает по принципу зацепления.Зубчатое зацепление ремня со шкивом устраняет скольжение и необходимость в большом предварительном натяжении ремня, уменьшает влияние угла обхвата (межосевого расстояния) на тяговую способность, что позволяет уменьшить габариты передачи и получить большие передаточные числа.

Достоинства передач зубчатым ремнем: 1. Постоянное передаточное число. 2. Малое межосевое расстояние. 3. Небольшие нагрузки на валы и подшипники. 4. Большое передаточное число (м<12). 5. Низкий уровень шума и отсутствие динамических нагрузок вследствие эластичности ремня и упругости его зубьев, высокий КПД.

Недостатки: 1. Сравнительно высокая стоимость. 2. Чувствительность к отклонению от параллельности осей валов. 3. Передача не защищена от перегрузок за счет проскальзывания ремня.

Применение. Передачу зубчатым ремнем применяют как в высоко-нагруженных передачах (например, кузнечно-прессовое оборудование), используя ее высокую тяговую способность, так и в передачах точных перемещений (в связи с постоянством передаточного числа): приводы печатающих устройств ЭВМ, киносъемочная аппаратура, робототехника и др.

В зависимости  от способа изготовления зубчатые ремни  выпускают двух видов: сборочные  и литьевые.

Сборочные ремни состоят из несущего слоя (металлокорда или стек-локорда), резины (или неопрена) и тканевого покрытия на зубчатой поверхности, свулканизированных в одно целое. Отличаются от литьевых более высоким качеством.

Литьевые  ремни состоят из металлокорда, резины (или полиуретана) и не имеют тканевого покрытия. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Цепные  передачи

Общие сведения. 
Цепная передача — это передача зацеплением с гибкой связью. Состоит из ведущей и ведомой звездочек, огибаемых цепью, которая передает движение (рис.8).]

Достоинства цепных передач: 1. По сравнению с зубчатыми цепные передачи могут передавать движение между валами при значительных межосевых расстояниях (до 8 м). 2. По сравнению с ременными передачами более компактны, передают большие мощности, требуют значительно меньшей силы предварительного натяжения, обеспечивают постоянство передаточного числа (отсутствуют скольжение и буксование). 3. Могут передавать движение нескольким звездочкам одной цепью.

Недостатки: 1. Значительный шум при работе вследствие удара звена цепи о зуб звездочки при входе в зацепление, особенно при малых числах зубьев и большом шаге (этот недостаток ограничивает применение цепных передач при больших скоростях). 2. Сравнительно быстрое изнашивание шарниров цепи; необходимость применения системы смазывания. 3. Удлинение цепи из-за износа шарниров и сход ее со звездочек, что требует применения натяжных устройств.

Применение. Цепные передачи применяют в станках, велосипедах, промышленных роботах, транспортных, сельскохозяйственных и других машинах для передачи движения между параллельными валами на значительные расстояния, когда применение зубчатых передач нецелесообразно, а ременных невозможно. Наибольшее применение получили ценные передачи мощностью до 120 кВт при окружных скоростях до 15 м/с.

Приводные цепи

Приводная цепь — главный элемент цепной передачи — состоит из соединенных  шарнирами отдельных звеньев. Помимо приводных бывают тяговые и грузовые цепи, которые в этом курсе не рассматриваются. Основные типы стандартизованных приводных цепей: роликовые, втулочные и зубчатые.

Роликовые приводные цепи. Состоят из двух рядов наружных и внутренних последовательно чередующихся пластин(рис.9). В наружные пластины запрессованы валики, пропущенные через втулки, запрессованные, в свою очередь, во внутренние пластины. На втулки предварительно надеты свободно вращающиеся закаленные ролики. При относительном повороте звеньев валик проворачивается во втулке, образуя шарнир скольжения. Зацепление цепи со звездочкой происходит через ролик, который, поворачиваясь на втулке, перекатывается по зубу звездочки. Такая конструкция позволяет выравнять давление зуба на втулку и уменьшить изнашивание как втулки, так и зуба. 
Пластины очерчены контуром, напоминающим цифру восемь и обеспечивающим равную прочность пластины во всех ее сечениях. Концы валиков расклепывают, поэтому звенья цепи неразъемны. 
Соединение концов цепи при четном числе ее звеньев производят соединительным звеном при нечетном — переходным звеном 2(рис.9), которое менее прочно, чем звено 1. Поэтому стремятся применять цепи с четным числом звеньев.Роликовые цепи имеют широкое распространение. Их применяют при скоростях v < 15 м/с .

Втулочные приводные цепи по конструкции подобны роликовым, но не имеют роликов, что удешевляет цепь, уменьшает ее массу, но существенно увеличивает износ втулок цепи и зубьев звездочек. Втулочные цепи применяют в неответственных передачах при V < 1 м/с. Втулочные и роликовые цепи изготовляют однорядными (рис. 9) и многорядными с числом рядов 2, 3 и 4. Многорядная цепь с меньшим шагом позволяет заменить однорядную с большим шагом и тем самым уменьшить диаметры звездочек, снизить динамические нагрузки в передаче. Многорядные цепи могут работать при больших скоростях движения цепи. Нагрузочная способность цепи возрастает почти прямо пропорционально числу рядов.

Зубчатые приводные цепи (см. рис.8, б) по сравнению с роликовыми сложнее, тяжелее и дороже.В настоящее время их используют при ремонте старого оборудования. Из-за ограниченности применения зубчатые цепи ниже не рассматриваются.

Передаточное  число цепной передачи.  
Цепь за один оборот звездочки проходит путь s = pz- Время t (в секундах) одного оборота звездочки t=2π/ω =60/n. Следовательно, скорость v, м/с, цепи:  v = s/t = pz₁n₁/60000 = pz₂n₂/60000,  
где р — шаг цепи, мм; z₁, n₁ и z₂, n₂ — соответственно числа зубьев и частоты вращения ведущей и ведомой звездочек. Из равенства скоростей цепи на звездочках следует:    u = n₁/n₂ = z₂/z₁.