Кинематические и геометрические параметры передачи
Движение ремня по шкиву сопровождается упругим скольжением.
Причину этого явления можно понять из рассмотрения деформации упругого ремня на заторможенном шкиве. Предположим, что к обоим концам ремня подвешены одинаковые груза, создающие
в ремне силы F1(рис. 23.6 а). В результате между шкивом и ремнем возникнут некоторые контактные давления, а спадающие ветви ремня получат относительные удлинения , где ЕA – жесткость сечения ремня при растяжении. Если теперь на одном конце, например, правом, несколько уменьшить груз и тем самым силу в ветви до значения F2 (рис. 23.6 б), то относительное удлинение правого конца уменьшится до значения , а относительное удлинение левого конца останется прежним. Относительное сокращение длины ( ) элемента правой спадающей ветви распространится вдоль ремня по дуге обхвата от точки С к точке А, вызывая скольжение ремня по шкиву справа налево. Так как ремень прижат к шкиву, то скольжение вызовет силы трения qf , направленные навстречу относительному скольжению. Скольжение ремня и изменение деформаций прекратятся в некоторой точке В дуги обхвата. Ее положение можно определить из равенства разности сил F1 и F2 суммарной силе трения. На дуге ВА ремень будет находиться в покое. Сумма длин дуг АВ и ВС равна длине дуги обхвата шкива ремнем (АС), определяемой углом обхвата α . Угол αc , соответствующий дуге ВС, называют углом скольжения. По мере уменьшения силы F2 (или увеличения силы F1) дуга упругого скольжения растет за счет уменьшения дуги покоя. Так как скольжение ремня связано с его упругими свойствами, то его называют упругим.
Полезная нагрузка (окружная сила) Ftпередачи, развиваемая в основном за счет сил трения на дуге скольжения:
(23.1)
где d1 – диаметр ведущего шкива; T1 – вращающий момент; F1 – сила натяжения ведущей ветви, набегающей на ведущий шкив ; F2– сила натяжения ведомой ветви, сбегающей с ведущего шкива.
Положение точки В на шкиве также зависит от нагрузки и условий трения.
Кинематика передачи. При вращении ведущего шкива с угловой скоростью его окружная скорость (здесь – скорость ведущей ветви ремня). В результате упругого скольжения ремень сбегает с ведущего шкива в точке С со скоростью . Коэффициент упругого скольжения
(23.2)
где и –угловая скорость и диаметр ведомого шкива.
Передаточное отношение
(23.3)
В расчетах на основании экспериментов принимают ε = 0,01 – для плоскоременных передач; ε = 0,015-0,020 – для клиноременных передач.
Основные геометрические параметры.
Минимальное межосевое расстояние в плоскоременных передачах
(23.4)
В клиноременных передачах (на основании практики)
(23.5)
а максимальное межосевое расстояние
(23.6)
Требуемая длина ремня для передачи при заданном (или желательном) межосевом расстоянии a и угле обхвата αопределяется как сумма прямолинейных участков и дуг обхвата:
(23.7)
Угол обхвата меньшего шкива
(23.8)
23.3. Усилия и напряжения в ремнях.
Тяговая способность и КПД передачи
Начальное натяжение ремня – необходимое условие работы ременной передачи. Сила Fнач (начального натяжения ремня) вызывает в его ветвях силы , где γ – угол наклона ветви ремня к линии центров передачи. При действии вращающего момента T1 силы в ветвях будут равны F1 и F2.
Рис. 23.7
Напряжения в сечениях ведущей и ведомой ветвей ремня от начального натяжения
(23.9)
и при действии внешней нагрузки
(23.10)
где А – площадь поперечного сечения ремня.
Наибольшие напряжения испытывают наружные волокна в зоне контакта ремня с малым шкивом. Здесь к основным растягивающим напряжениям от полезной нагрузки добавляются дополнительные напряжения растяжения и соответственно от центробежных сил и изгиба ремня (как стержня) вокруг шкива, следовательно,
(23.11)
Фактическую тяговую способность передачи характеризует окружная сила Ft или вращающий момент T1, который может развить ведущий шкив.
(23.12)
где – коэффициент тяги.
Из равенства (23.12) видно, что тяговая способность передачи возрастает при увеличении силы Fо начального натяжения ветвей ремня и коэффициента тяги . С увеличением силы Fо возрастает сила натяжения F1 ведущей ветви под нагрузкой и существенно снижается долговечность ремня.
Для получения высокой тяговой способности передач с плоским ремнем рекомендуется обеспечивать α≥1500.
Благодаря хорошему сцеплению ремня со шкивом клиноременные передачи хорошо работают при углах обхвата α≥1200.
Коэффициент тяги
(23.13)
Экспериментально установлено, что коэффициенты тяги и упругого скольжения ремня ε взаимосвязаны (кривая скольжения, рис. 23.9).
Рис.23.9. Кривая скольжения и зависимость
КПД от коэффициента тяги в клиноременной
передаче
КПД передач. При работе плоскоременной передачи часть энергии расходуется на упругий гистерезис при циклическом деформировании ремня (растяжение, сдвиг, изгиб), на скольжение ремня по шкивам, аэродинамическое сопротивление движению ремня и шкивов, а также трение в подшипниках валов передачи.
В клиноременной передаче к этим потерям добавляются потери на трение при радиальном перемещении ремня в процессе входа его в канавку и выхода из нее.
КПД ременной передачи
(23.14)
зависит от коэффициента тяги (см. соотношение (23.12)) и соответствующего ему коэффициента относительного скольжения ремня ε (см. рис. 23.9). Наибольший КПД соответствует некоторому значению на линейном участке кривой скольжения. Когда , КПД снижается из-за нарастания потерь на трение.
При оптимальной нагрузке = 0.97-0.98 – для плоскоременной передачи и 0.92-0.97 – для клиноременной передачи.
Дата добавления: 2021-12-14; просмотров: 293;