Скольжение в передаче.

Исследования Н. Е. Жуковского показали, что в ременных передачах следует различать два вида скольжения ремня по шкиву: упругое скольжение и буксование. Упругое скольжение наблюдается при любой нагрузке передачи, а буксование - только при перегрузке.

Природа упругого скольжения может быть установлена из опи­санного ниже опыта. На рис. изображен ремень на заторможен­ном шкиве (момент торможения ). В начале опыта к концам ремня подвешивают равные грузы . Под действием этих грузов между шкивом и ремнем возникают некоторое давление и соответству­ющие ему силы трения. В этом состоянии левую ветвь ремня нагружают добавочным грузом . Если груз больше сил трения между ремнем и шкивом, то равновесие нарушится и ремень со­скользнет со шкива. В противном случае состояние равновесия сохранится. Однако при любом малом грузе левая ветвь ремня получит некоторое дополнительное удлинение. Величина относи­тельного удлинения, постоянная для свободной ветви ремня, будет постепенно уменьшаться на дуге обхвата и станет равной нулю в некоторой точке С. Положение точки Сопределяется по условию равенства груза и суммарной силы трения, приложенной к ремню на дуге АС. Дополнительное упругое удлинение ремня сопровожда­ется его скольжением по шкиву. Это скольжение принято называть упругим скольжением, а дугу АС - дугой упругого скольжения. На дуге ВСремень останется в покое. Эту дугу называют дугой покоя. Сумма дуг упругого скольжения и покоя равна дуге обхвата, опре­деляемой углом . Чем больше тем больше дуга упругого скольжения и меньше дуга покоя. При увеличении , до значения, равного запасу сил трения, дуга покоя станет равной нулю, а дуга упругого скольжения распространится на весь угол обхвата - рав­новесие нарушится (буксование).

По аналогии с этим в работающей ременной передаче роль грузов выполняет сила натяжения ве­домой ветви ,а роль дополнительного груза -окружная сила . Разность натяжения ведомой и ведущей ветвей, создаваемая нагрузкой, вызывает упру­гое скольжение в ременной передаче. При этом дуги упругого скольжения располагаются со стороны сбегающей ветви (рис.).

Отметим некоторый участок ремня длиной в ненагруженной передаче и затем дадим нагрузку (рис. 12.10). При прохождении ведущей ветви отмеченный участок удлинится до , а на ведомой сокра­тится до . Определяя окружные скорости шкивов по совместному перемеще­нию с ремнем на участках дуг покоя, получаем:

для ведущего шкива

для ведомого шкива

или

где - время набегания отмеченного участка ремня на шкивы. Разность скоростей учитывается в формулах (коэффициентом скольжения . По мере увеличения нагрузки (увели­чивается ) разность окружных скоростей возрастает, а передаточ­ное отношение изменяется. Упругое скольжение является причиной некоторого непостоянства передаточного отношения в ременных передачах и увеличивает потери на трение.

Расчет тяговой способности и долговечности.Тяговая способ­ность передачи характеризуется величиной максимально допусти­мой окружной силы , или полезного напряжения .

Учитывая формулу, нетрудно убедиться, что по условию отсутствия буксования допустимая величина , возрастает с увели­чением напряжения от предварительного натяжения

.

Однако практика показывает значительное снижение долговеч­ности ремня с увеличением .

Величина полезного напряжения (величина нагрузки) влияет на долговечность примерно так же, как и . При указанных вели­чинах допустимое напряжение , не превышает 2,0...2,5 МПа.

Для наиболее распространенных на практике среднескоростных ( <20 м/с) и тихоходных ( <10 м/с) ремен­ных передач влияние напряжений от центробежных сил несущест­венно.

В отличие от и , увеличение не способствует повышению тяговой способности передачи. Более того, напряжения изгиба, как периодически изменяющиеся, являются главной причиной усталостного разрушения ремней.

Долговечность ремня зависит не только от величин напряжений, но также от характера и частоты цикла изменения этих напряжений (рис. 12.8). Частота цикла напряжений равна частоте пробегов ремня:

,

где - окружная скорость; - длина ремня.

Чем больше ,тем меньше долговечность ремня. Поэтому введены ограничения на частоту пробегов ремня:

для плоских ремней с^-1

» клиновых » с^-1.

Допускаемые значения косвенно ограничивают минимальную длину ремня или межосевое расстояние.

Снижение долговечности при увеличении частоты пробегов свя­зано не только с усталостью, но и с термостойкостью ремня. В результате гистерезисных потерь при деформации ремень нагре­вается тем больше, чем больше частота пробегов. Перегрев ремня приводит к снижению прочности.

Практика эксплуатации позволила установить, что при соблюдении указанных рекомендаций по выбору основных параметров пе­редачи средняя долговечность ремней составляет 2000...3000 ч.

Нагрузка на валы и опоры.Силы натяжения ветвей ремня (за исключением Р_у) передаются на валы и опоры (рис. 12.15). Равно­действующая нагрузка на вал

.

Обычно в 2...3 раза больше окружной силы ,(см. пример расчета), и это, как указывалось выше, относится к недостаткам ременной передачи (в зубчатой передаче ).

Способы натяжения ремней. Натяжение ремня существенно влияет на долговечность, тяговую способность и к.п.д. передачи. Чем выше предварительное натяжение ремня F_o , тем больше тяговая способность и к.п.д., но меньше долговечность ремня.

1) 2) 3)

Натяжение ремня в передачах осуществляется:

1. Устройствами периодического действия, где ремень натягивается винтами. Ремень периодически подтягивается по мере вытяжки. Требуется систематическое наблюдение за передачей, иначе возможно буксование и быстрый износ ремня.

2. Устройствами постоянного действия, где натяжение создаётся грузом, весом двигателя или пружиной. Часто натяжение происходит за счёт массы двигателя на качающейся плите. К таким устройствам относятся натяжные ролики. Натяжение ремня автоматически поддерживается постоянным.

3. Устройствами, автоматически регулирующими натяжение в зависимости от нагрузки с использованием сил и моментов, действующих в передаче. Шкив 1 установлен на качающемся рычаге, который также является осью ведомого колеса зубчатой передачи. Натяжение ремня 2F_o равно окружной силе на шестерне и пропорционально передаваемому моменту.