Скольжение ремня по шкивам. Передаточное число

В ременной передаче различают два вида скольжения ремня: упру­гое и буксование.

А. Упругое скольжение. В процессе обегания ведущего шкива рем­нем сила его натяжения уменьшается от F₁ до F₂ (рис. 22.5). А так как деформация ремня пропорциональна силе натяжения, то при умень­шении последней ремень под действием силы упругости укорачивает­ся, преодолевая сопротивление силы трения при контакте ремня со шкивом. При этом ремень отстает от шкива — возникает упругое сколь­жение ремня по шкиву. На ведомом шкиве также происходит сколь­жение, но здесь сила натяжения возрастает от F₂ до F₁ ремень удли­няется и опережает шкив. Упругое скольжение происходит не на всей дуге обхвата а, а лишь на части ее — дуге скольжения а_с, которая

Рис. 22.5. К определению упругого скольжения ремня

всегда расположена со стороны сбегания ремня со шкива. Длину дуги скольжения определяет условие равновесия сил трения на этой дуге и разность сил натяжения ветвей, т. е. окружная сила F_t = F,- F₂. При нор­мальной работе α_c1 = (0,5...0,7)α_c.

Со стороны набегания ремня на шкив имеется дуга покоя а _п, на кото­рой сила в ремне не меняется, оставаясь равной силе натяжения набега­ющей ветви, а сам ремень движется совместно со шкивом без сколь­жения относительно друг друга. Сумма дуг а_с и а _п равна дуге обхвата а.

Скорости прямолинейных ветвей v₁ и v₂ равны окружным скоро­стям шкивов, на которые они набегают. Потерю скорости v, - v₂ опре­деляет скольжение на ведущем шкиве, где направление скольжения не совпадает с направлением движения шкива (см. мелкие стрелки на дуге α_c1, рис. 22.5).

Таким образом, упругое скольжение ремня неизбежно в ременной передаче, оно возникает в результате разности сил F₁ и F₂, нагружаю­щих ведущую и ведомую ветви ремня. Упругое скольжение приводит к снижению скорости и, следовательно, к потере части мощности, а также вызывает электризацию, нагревание и изнашивание ремня, сокращая его долговечность.

Упругое скольжение ремня характеризуется коэффициентом сколь­жения fy

ξ = (v₁-v₂)/v₁ или v₂ = v₁(l-ξ), (22.11)

где v₁ и v₂ - окружные скорости ведущего и ведомого шкивов. При нор­мальном режиме работы обычно ^ = 0,01...0,02.

Буксование. По мере роста окружной силы F_t=F₁-F₂ уменьшает­ся дуга покоя а,,,, следовательно, уменьшается и запас сил трения. При значительной перегрузке дуга скольжения а_с, достигает значе­ния дуги обхвата а, и ремень скользит по всей поверхности касания с ведущим шкивом, т. е. буксует. При буксовании ремня на веду­щем шкиве ведомый шкив останавливается — передача неработоспо­собна.

Передаточное число. Окружные скорости шкивов передачи (см. рис. 22.5) определяют по формулам:

V₁ = πd₁n₁ / 60000; v₂ = π d₂n₂/60 000,

где n₁, и п₂ — частоты вращения ведущего и ведомого шкивов, мин^-1; d₁ и d₂ — диаметры этих шкивов, мм.

Передаточное число ременной передачи

Упругое скольжение, зависящее от значения окружной силы F,, является причиной некоторого непостоянства передаточного числа ре­менных передач.

Рекомендуются для передач плоским ремнем и<5, клиновым u<7, поликлиновым u<8, зубчатым и<12.

Напряжения в ремне

При работе ременной передачи напряжения по длине ремня рас­пределяются неравномерно (рис. 22.6). Различают следующие виды напряжений в ремне:

1. Напряжение σ₀ от силы предварительного натяжения. В состоянии покоя или при холостом ходе каждая ветвь ремня натянута силой F₀, следовательно,

где А — площадь поперечного сечения ремня.

2. Полезное напряжение σ_τ. Отношение окружной силы (полезной нагрузки) F_τ к площади поперечного сечения А называют полезным напряжением σ_τ:

σ_τ = F_τ/A. (22.14)

Рис. 22.6. Эпюра напряжений в ремне при работе передачи

Так как F_τ = F₁-F₂, то полезное напряжение σ_τ, является разностью напряжений в ведущей σ₁ , и ведомой σ₂ ветвях ремня при рабочем ходе на малой скорости (пока не сказывается влияние центробежных сил), т. е.

σ_τ = σ₁ -σ₂.

Напряжения σ₁, в ведущей и σ₂ в ведомой ветвях от сил F₁ и F₂ [с учетом формул (22.8)] определяют так:

Величина σ_τ определяет тяговую способность ременной передачи.

3. Напряжение изгиба σ_и возникает в ремне при огибании им шки­вов. В местах набегания ремня на шкивы и сбегания ремня не проис­ходит резких скачков напряжений (см. рис. 22.6), так как радиус кри­визны ремня изменяется постепенно.

 

 

 

4. Напряжение от центробежной силы F_v [см. формулу (22.9)]

Влияние σ_v на работоспособность ременной передачи при v<25 м/с незначительно.

Наибольшее напряжение (см. эпюру на рис. 22.6)

Напряжение изгиба обычно значительно превышает все другие составля­ющие наибольшего напряжения.

Максимальное напряжение действует в поперечном сечении ремня в месте его набегания на малый шкив и сохраняет свою величину на всей дуге покоя а_п1 (см. рис. 22.6).