Вы когда-нибудь задумывались, как передается энергия между машинами? Ременные передачи - это простое, но гениальное решение, которое произвело революцию в машиностроении. В этой статье блога мы исследуем увлекательный мир ременных передач, начиная с их основных принципов и заканчивая разнообразными сферами применения. Присоединяйтесь к нам, чтобы разгадать тайны, скрывающиеся за этим важнейшим компонентом современного оборудования, и узнать, как он продолжает формировать наш мир сегодня.
Что такое ременная передача?
Ременная передача - это тип механической трансмиссии, передающей движение и мощность от ведущего вала к ведомому через промежуточный гибкий компонент - трансмиссионный ремень. Он обычно используется в тех случаях, когда два вала находятся на значительном расстоянии друг от друга.
По сравнению с другими механическими передачами, ременная передача имеет более простую конструкцию и низкую стоимость, что делает ее широко применяемым видом механической передачи.
Ременная передача обычно состоит из ведущего шкива, ведомого шкива, передаточного ремня, натянутого на оба шкива, и рамы машины, как показано на рис. 8-1.
1- Приводной шкив
2- Приводной шкив
3- Приводной ремень
По принципу действия ременные передачи можно разделить на фрикционные и зацепляющиеся. В этой статье рассматриваются в основном вопросы, связанные с фрикционными ременными передачами.
2.1. Фрикционные ременные приводы передают движение и мощность за счет силы трения, возникающей между приводным ремнем, который плотно прилегает к шкиву, и контактной поверхностью шкива. В зависимости от формы поперечного сечения приводного ремня их можно разделить на плоские, клиновые, многоклиновые и круглые ремни.
2.1.1 Поперечное сечение плоского ремня прямоугольное, а его внутренняя поверхность, соприкасающаяся со шкивом, является рабочей поверхностью. В основном он используется для передачи на большие расстояния между двумя параллельными валами, вращающимися в одном направлении.
2.1.2 Поперечное сечение клинового ремня трапециевидное, две стороны, соприкасающиеся с канавкой шкива, служат рабочими поверхностями. Паз шкива также имеет трапециевидную форму. Анализ силы на поверхности клина показывает, что при равных условиях натяжения и коэффициента трения сила трения, создаваемая клиновым ремнем, больше, чем у плоского ремня.
Поэтому клиновой ремень обладает большей передаточной способностью и более компактной структурой, благодаря чему он широко используется в механических передачах. В зависимости от ширины и высоты клиновые ремни можно разделить на такие типы, как обычные, узкие, широкие, автомобильные, зубчатые и клиновые с большим углом наклона. В настоящее время наиболее широко используются обычные клиновые ремни.
2.1.3 Многоклиновой ремень, представляющий собой гибрид плоского и клинового ремней, сочетает в себе преимущества обоих и часто используется в крупных системах передачи энергии, где требуется компактная конструкция.
2.1.4 Поперечное сечение круглого ремня является круглым и используется только в низкоскоростных, маломощных передачах, таких как швейные машины и инструменты.
2.2 Ременная передача с зацеплением передает движение и мощность за счет зацепления зубьев ремня с зубьями шкива. Сайт синхронный ремень Привод, как показано на рисунке 8-3, является типичным примером.
Синхронные ремни не только сохраняют преимущества фрикционной передачи, но и обеспечивают высокую мощность, точные передаточные числа и часто используются в ситуациях, требующих плавной передачи и высокой точности, например, в магнитофонах, пищевых миксерах, станках с ЧПУ и текстильном оборудовании. Поперечное сечение синхронного ремня прямоугольное, внутренняя поверхность ремня зубчатая.
В отличие от структуры ремня фрикционной передачи, прочностной слой синхронного ремня состоит в основном из стальных канатов, что приводит к меньшей деформации под нагрузкой. Кромка синхронного шкива также изготавливается с эвольвентной формой зуба, соответствующей внутренней поверхности ремня, полученной с помощью процесса генерации эвольвентной передачи режущие инструменты. Поэтому размеры зубьев шкива зависят от размера используемого режущего инструмента.
Ремень обладает хорошей эластичностью, что позволяет ему амортизировать и поглощать вибрацию, обеспечивая плавную передачу с минимальным уровнем шума. При перегрузке проскальзывание между ремнем и шкивом может предотвратить повреждение других деталей, выступая в качестве средства защиты. Структура ременной передачи проста, ее легко изготовить, установить и обслуживать, при этом она не требует больших затрат.
Во время работы ремень может испытывать упругое скольжение, поэтому передаточное отношение не может быть строго выдержано. Размер контура ременной передачи велик, что приводит к снижению эффективности передачи. Поэтому с помощью ременной передачи обычно передается мощность ≤ 50 кВт, скорость движения ремня составляет 5-25 м/с, а передаточное отношение не превышает 5. КПД составляет примерно 0,92-0,97.
Приводной ремень представляет собой упругое тело, которое растягивается при натяжении, и величина этого растяжения зависит от величины натяжения. Во время работы натяжение со стороны натяжения (F1) превышает натяжение со стороны провисания (F2), поэтому упругое растяжение со стороны натяжения больше, чем со стороны провисания.
Упругое проскальзывание - уникальное явление, присущее ременному приводу и неизбежное в процессе работы приводного ремня. Когда натянутая сторона приводного ремня входит в ведущий шкив в точке A, скорость ремня v равна окружной скорости v1 шкива 1. Но по мере вращения шкива 1 от точки A к точке B сила натяжения приводного ремня постепенно уменьшается от F1 к F2, а его упругое расширение также уменьшается. Другими словами, приводной ремень постепенно укорачивается, вызывая незначительное относительное проскальзывание назад вдоль торца шкива 1, что приводит к скорости ремня v, которая меньше окружной скорости v1 шкива 1.
Аналогично, во время процесса, когда приводной ремень приводит ведомый шкив 2 во вращение от точки входа C до точки выхода D за счет трения, сила натяжения приводного ремня постепенно увеличивается от F2 до F1, и упругое удлинение приводного ремня также увеличивается. Это означает, что приводной ремень постепенно удлиняется. В это время на торце шкива 2 происходит незначительное относительное проскальзывание вперед, в результате чего скорость ремня v становится больше скорости v2 шкива 2. Явление проскальзывания ремня по поверхности шкива из-за упругой деформации приводного ремня называется упругим проскальзыванием.
Упругое проскальзывание может привести к износу приводного ремня, что сокращает срок его службы, а также к снижению скорости вращения ведомого шкива, что влияет на передаточное отношение.
Основными причинами отказов при работе ременной передачи являются: проскальзывание ремня на шкиве, износ ремня и усталостное разрушение.
4.2.1 Проскальзывание
Ременные передачи работают на основе трения. Когда начальная сила натяжения F₀ постоянна, если эффективная окружная сила F превышает предельную силу трения между ремнем и поверхностью колеса, ремень будет испытывать очевидное, полномасштабное скольжение по поверхности колеса, явление, известное как проскальзывание.
При проскальзывании ремня, хотя ведущий шкив продолжает вращаться, как ведомый шкив, так и ремень значительно теряют скорость или даже полностью останавливаются. Проскальзывание - пагубное явление, поскольку оно приводит к поломке привода и усиливает износ ремня. При нормальной работе следует избегать проскальзывания.
Упругое скольжение и проскальзывание - это два совершенно разных понятия. Их различия описаны в таблице 8-1.
Таблица 8-1 Различия между упругим скольжением и скольжением
| Артикул | Эластичное скольжение | Скольжение |
| Феномен | Скольжение местного ремня по поверхности местного колеса | Относительное скольжение происходит между ремнем и поверхностью колеса по всей дуге контакта |
| Причины возникновения | Разница в натяжении с обеих сторон ремня | Эффективное тяговое усилие достигает или превышает предельную силу трения между ремнем и поверхностью колеса |
| Заключение | Неизбежное | Можно избежать |
4.2.2 Усталостное разрушение пояс
Нагрузка на трансмиссионный ремень изменяется по мере его работы, образуя переменную нагрузку. Чем выше скорость вращения и короче ремень, тем чаще он оборачивается вокруг шкива в единицу времени, что приводит к более частым изменениям напряжения. Со временем повторяющееся воздействие переменных напряжений может привести к расслаиванию и разрыву ремня, что в конечном итоге приведет к усталостному разрушению, а значит, к выходу трансмиссии из строя.
Передаточный ремень, установленный на шкив, должен иметь определенное натяжение для обеспечения нормальной работы ременной передачи. Однако после эксплуатации в течение определенного времени пластическая деформация ремня может привести к его провисанию, постепенно уменьшая первоначальное натяжение и снижая несущую способность ремня.
Чтобы контролировать начальное натяжение ремня трансмиссии и обеспечить работоспособность ременного привода, необходимо использовать соответствующее натяжное устройство. Несколько часто используемых натяжных устройств показаны на рис. 8-11.
В горизонтально расположенных или умеренно наклонных ременных передачах можно использовать натяжное устройство, как показано на рис. 8-11(a). Положение двигателя, оснащенного шкивом, регулируется с помощью винта для увеличения центральное расстояниеТаким образом, достигается натяжение. Метод регулировки заключается в установке двигателя на направляющую, и во время первоначального натяжения ремня двигатель перемещается в нужное положение с помощью регулировочного винта.
В вертикальных или почти вертикальных ременных передачах можно использовать натяжное устройство, показанное на рис. 8-11(b). Регулируя положение поворотной рамы (центр вала двигателя), можно увеличить межосевое расстояние для достижения натяжения. Метод регулировки включает в себя регулировку гайки на винте, заставляя основание машины качаться вокруг фиксированного опорного вала для регулировки начального натяжения. После регулировки положения гайка должна быть заблокирована.
На рис. 8-11(c) показано автоматическое натяжное устройство, в котором двигатель, оснащенный шкивом, установлен на плавающей качающейся раме. Используя вес двигателя и качающейся рамы, шкив и двигатель качаются вокруг неподвижного опорного вала, автоматически регулируя межосевое расстояние для достижения натяжения. Этот метод обычно используется для ременных передач с малой передаваемой мощностью и почти вертикальным расположением.
На рис. 8-11(е) показано натяжное колесо, автоматически нажимающее на ремень под действием веса и обеспечивающее тем самым натяжение. Этот метод часто используется в плоских ременных передачах с большим передаточным отношением и малым межосевым расстоянием, и он оказывает значительное влияние на срок службы ремня.
Если межосевое расстояние ременной передачи невозможно отрегулировать, для натяжения ремня можно использовать натяжной ролик, как показано на рис. 8-11(d). Натяжной ролик, как правило, устанавливается с внутренней стороны провисания, чтобы ремень мог подвергаться однонаправленному изгибу. Чтобы предотвратить чрезмерное уменьшение угла обхвата малого шкива, натяжной ролик следует устанавливать как можно ближе к большому шкиву.
1. Линейная скорость клинового ремня не должна превышать 25 метров в секунду, а линейная скорость плоского ремня обычно составляет 10-20 метров в секунду. В особых случаях она может быть уменьшена. Линейная скорость ремня может быть рассчитана по следующей формуле:
V = πDn / 60 x 1000 (метров в секунду)
Где
2. Количество прохождений малого шкива плоским ремнем в секунду, C, не должно превышать 3-5 раз, а для клинового ремня - не более 20 раз.
C = V / L (раз/секунду)
Где L - длина ремня (м)
3. Угол поворота малого клинового шкива должен быть не менее 120° (150° для плоского ремня), в противном случае следует уменьшить разницу в диаметре между двумя шкивами, увеличить межосевое расстояние или установить прижимной шкив.
4. Диаметр малого шкива не должен быть слишком маленьким, чтобы избежать чрезмерного изгиба ремня, который сокращает срок его службы.
Для плоских ременных приводов диаметр малого шкива должен быть больше толщины тканевой ленты более чем в 25-30 раз.
Минимальный диаметр малого плоского шкива, D_min, можно рассчитать по формуле:
Dмин = C³√N / n1 (мм)
Где
Для клиноременных передач диаметр малого клинового шкива должен быть не меньше следующих значений. В противном случае угол наматывания будет недостаточным, и ремень может проскользнуть и повредиться.
| Модель клинового ремня | O | A | B | C | D | E | F |
| Минимальный диаметр малого шкива (мм) | 70 | 100 | 148 | 200 | 315 | 500 | 800 |
5. Межосевое расстояние плоских шкивов должно быть более чем в два раза больше суммы двух диаметров колес; межосевое расстояние клиновых шкивов должно быть более половины суммы двух диаметров колес, но не должно превышать удвоенной суммы.
6. Длина ремня L может быть рассчитана по следующей формуле:
L=2A + π/2(D1+D2) + (D2-D1)²/4A [мм (открытая передача)]
В формуле A обозначает межосевое расстояние между двумя шкивами (мм), а D2 и D1 - диаметры большого и малого шкивов (мм), соответственно.
7. Первоначальное натяжение ремня должно осуществляться с усилием около 16-18 кг на квадратный сантиметр площади поперечного сечения ремня.
1. Для плоской ременной передачи площадь поперечного сечения ремня может быть рассчитана исходя из мощности, используемой для передачи, и линейной скорости ремня.
F=P/K (см²)
В этой формуле,
K представляет собой фактическое эффективное напряжение, кг/см². Для резиновых лент K может быть выбрано в диапазоне 10-25 кг/см². Если линейная скорость высока, воздействие нагрузки велико, пусковая нагрузка велика, время непрерывной работы велико, а угол обхвата мал, можно выбрать меньшее значение; в противном случае можно выбрать большее значение.
На основе рассчитанной площади поперечного сечения можно определить ширину и толщину ленты. Если толщина каждого слоя ленты составляет примерно 1,2 мм, можно приблизительно определить количество слоев в плоской ленте.
2. Для передачи клинового ремня см. следующую таблицу, чтобы определить тип клинового ремня в зависимости от передаваемой мощности.
Диапазон мощности, применимый к различным типам клиновых ремней.
| Передаваемая мощность (кВт) | 0.4-0.75 | 0.75-2.2 | 2.2-3.7 | 3.7-7.5 | 7.5-20 | 20-40 | 40-75 | 75-150 | выше 150 |
| Рекомендуемая модель | O | O、A | O, A, B | A,B | B,C | C,D | D,E | E,F | F |
Количество клиновых ремней, Z, можно рассчитать по следующей формуле:
Z = N / (Z0 * C1 * C2) ^ 0,5
Где:
| Угол обхвата ремня a° | 180 | 170 | 160 | 150 | 140 | 130 | 120 | 110 | 100 |
| C1 | 1.0 | 0.97 | 0.94 | 0.91 | 0.88 | 0.85 | 0.82 | 0.79 | 0.76 |
C2 - Коэффициент условий труда; 0,6-0,7.
Размеры канавки шкива клинового ремня (см. рисунок) приведены в таблице ниже.
Мощность (в кВт), передаваемая одним клиновым ремнем.
| Модель | Малый диаметр шкива D1 (мм) | Скорость ремня (м/с) | |||
| 5 | 10 | 15 | 20 | ||
| O | 50～63 | 0.31 | 0.59 | 0.88 | 1.07 |
| 80 | 0.38 | 0.74 | 1.04 | 1.29 | |
| ＞90 | 0.42 | 0.82 | 1.14 | 1.40 | |
| A | 80～90 | 0.59 | 1.04 | 1.32 | 1.33 |
| 100 | 0.66 | 1.18 | 1.51 | 1.64 | |
| ＞125 | 0.81 | 1.47 | 1.87 | 2.21 | |
| B | 125 | 1.02 | 1.84 | 2.43 | 2.58 |
| 140 | 1.12 | 2.06 | 2.80 | 3.10 | |
| ＞180 | 1.32 | 2.41 | 3.28 | 3.94 | |
| C | 2OO | 1.98 | 3.60 | 4.80 | 5.52 |
| 250 | 2.41 | 4.45 | 6.14 | 7.00 | |
| ＞280 | 2.67 | 4.95 | 6.77 | 7.72 | |
| D | 315 | 3.98 | 7.00 | 9.20 | 9.95 |
| 400 | 5.07 | 9.10 | 12.30 | 14.40 | |
| ＞450 | 5.45 | 9.95 | 13.30 | 15.40 | |
Габаритная диаграмма канавок клинового шкива
При расчете передаточного отношения диаметр шкива относится к позиции D на диаграмме, а не к внешнему краю колеса. Кроме того, учитывайте, что ремень имеет проскальзывание 1%.
Размеры канавки шкива клинового ремня:
| Размеры канавки (мм) | Модель | ||||||
| O | A | B | C | D | E | F | |
| a | 10 | 13 | 17 | 22 | 32 | 38 | 50 |
| ι | 10 | 13 | 17 | 22 | 30 | 36 | 48 |
| c | 3 | 4 | 5 | 7 | 9 | 12 | 16 |
| t | 12 | 16 | 21 | 27 | 38 | 44 | 58 |
| s | 9 | 12 | 15 | 18 | 23 | 26 | 32 |
| Соответствующий угол наклона щели φ | Минимальный диаметр клинового шкива (в миллиметрах) | ||||||
| 34° | 70 | 100 | 148 | 200 | 315 | 500 | 800 |
| 36° | 90 | 125 | 180 | 250 | 400 | 710 | 1000 |
| 38° | ≥112 | ≥160 | ≥225 | ≥315 | ≥500 | ≥800 | ≥1250 |
Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.
RU 
EN 
DE 
ES 
FR 
IT 
NL 
PT 