Напряжение и усталость ремней. Критерий долговечности

Ремни обычно неоднородны по сечению. Условно их рассчитывают по номинальным (средним) напряжениям, относя силы ко всей площади поперечного сечения ремня и принимая справедливым закон Гука.

Нормальное напряжение от окружной силы F_t:

,

где A – площадь сечения ремня, мм².

Нормальное напряжение от предварительного натяжения ремня

.

Нормальные напряжения в ведущей и ведомой ветвях:

и .)

Центробежная сила вызывает нормальные напряжения в ремне, как во вращающемся кольце:

,

где _ц – нормальные напряжения от центробежной силы в ремне, МПа; v ₁ – скорость ремня, м/с; - плотность материала ремня, кг/м³.При изгибе ремня на шкиве диаметром d относительное удлинение наружных волокон ремня как изогнутого бруса равно 2 y / d, где y – расстояние от нейтральной линии в нормальном сечении ремня до наиболее удаленных от него растянутых волокон. Обычно толщина ремня . Наибольшие напряжения изгиба возникают на малом шкиве и равны:

.

Максимальные суммарные напряжения возникают на дуге сцепления ремня с малым (ведущим) шкивом:

.

Рис. 14.7

Эти напряжения (рис. 14.7) используют в расчетах ремня на долговечность, так как при работе передачи в ремне возникают значительные циклические напряжения изгиба и в меньшей мере циклические напряжения растяжения из-за разности натяжения ведущей и ведомой ветвей ремня.Ремень испытывает переменные циклические напряжения (рис. 14.7), приводящие к усталостным повреждениям ремня и выходу его из строя. Кривые усталости Велера для ремней приближенно имеют вид

, (где m и C – постоянные, определяемые экспериментально; _max – максимальные нормальные напряжения в ремне; N_E – эквивалентное число циклов нагружения за срок службы ремня.

.

Здесь z_ш –число шкивов в передаче; L_h – ресурс ремня, ч.; _i – коэффициент, учитывающий разную деформацию изгиба ремня на меньшем и большем шкивах; L – длина ремня, м. При передаточном отношении , с увеличением передаточного отнош ения влияние изгиба на большем шкиве уменьшается, а увеличивается, приближаясь к значению z_ш. Расчет ремней на долговечность требует накопления экспериментальных данных о параметрах кривых усталости, в связи с чем в настоящее время этот расчет пока применяют не для всех типов передачКритерий, позволяющий оценить способ восстановления детали с точки зрения ее последующей работоспособности, называют критерием долговечности. Он численно выражается коэффициентом долговечности для каждого из способов восстановления и каждой конкретной детали или группы конструктивно одинаковых деталей. При помощи критерия долговечности можно определенно назвать способ восстановления, который обеспечивает наибольший ресурс детали, но нельзя сказать, что этот способ рациональный, так как неизвестна стоимость.