Плоскоремённые передачи. 
Конструкция автомобилей и тракторов

Типичными схемами плоскоремённых передач, представленными на рис. 101, являются: д-открытая, когда оси валов параллельны и шкивы вращаются в одном направлении; б-перекрестная, когда оси валов параллельны, а шкивы вращаются в противоположных направлениях; в — полу перекрестная с перекрещивающимися осями валов; г — угловая с направляющими роликами и с пересекающимися или с перекрещивающимися осями валов; д — с о ступенчатыми шкивами, позволяющая регулировать частоту вращения ведомого вала; е-с холостым шкивом, применяющимся для пуска и остановки ведомого шкива при непрерывном вращении ведущего шкива; ж — с натяжным роликом (применяется при малых межосевых расстояниях, увеличивающих при этом угол обхвата и автоматически обеспечивающих постоянное натяжение ремня).

Рис. 101. Схемы плоскоременных передач: а-открытая; б — перекрёстная; в — полуперекрёстная; г — угловая; д — со ступенчатыми шкивами; е — с холостыми шкивами; ж — с натяжным роликом.

Наибольшее применение нашли открытые плоскоремённые передачи, так как по сравнению с другими они обладают более высокой нагрузочной способностью, КПД и долговечностью ремней. Коэффициент полезного действия плоскоремённых передач ti = 0,93… 0,98.

Материал ремней. Ремни должны иметь достаточно высокое сопротивление усталости, большую статическую прочность и износостойкость, высокий коэффициент трения, должны быть эластичными, а также недефицитными и недорогими.

Кожаные ремни обладают большой тяговой способностью и эластичностью; хорошо работают при переменных и ударных нагрузках на шкивах с малыми диаметрами. Их изготовляют одинарными и двойными шириной от 10 до 560 мм; допускаемая скорость ремня V- 45 м/с. Но из-за дороговизны и дефицитности применение кожаных ремней ограничено.

Шерстяные ремни состоят из нескольких слоев шерстяной тканой основы, прошитых хлопчатобумажными нитями и пропитанными специальным составом. Эти ремни дороги, но хорошо противостоят химически активным средам и сырости. Шерстяные ремни хорошо работают при переменных и ударных нагрузках и допускают скорости до 30 м/с.

Хлопчатобумажные ремни состоят из нескольких слоев хлопчатобумажной ткани, пропитанной специальным составом. Они применяются при небольших мощностях и скоростях ремня до 25 м/с, но непригодны при работе на открытом воздухе, в сырых помещениях, при температуре более 45° и опасности воздействия кислот.

Резинотканевые ремни имеют наибольшее применение. Они состоят из тканевого каркаса с резиновыми прослойками между прокладками. Наиболее прочны ремни с каркасом из синтетических тканей. Резинотканевые ремни обладают хорошей тяговой способностью, прочностью, эластичностью, малочувствительны к влаге и колебаниям температуры, однако их нельзя применять в сырых помещениях с нефтепродуктами.

Ремни изготавливают двух видов: общего назначения для температур от -25 до +60°С и морозостойкие для температур от -45 до +60°С. Ремни изготавливают конечными и бесконечными от 20 до 1200 мм с числом прокладок от 3 до 6. Резинотканевые ремни допускают скорость до 30 м/с.

Синтетические ремни изготавливают из синтетических материалов, обладающих высокой статической прочностью, эластичностью и долговечностью. Они могут передавать мощности в тысячи киловатт при скорости ремня до 60 м/с. Плёночные ремни малой толщины от 0,4 до 1,2 мм передают мощности до 15 кВт, при скоростях ремня до 100 м/с и на шкивах малых диаметров.

Расчет плоскоремённых передач. Проектный расчёт плоскоремённой передачи ведётся в следующей последовательности.

1. В зависимости от условий работы выбирают тип ремня.

2. Определяют диаметр меньшего шкива в метрах по эмпирической формуле

где N- передаваемая мощность, Вт;

со — угловая скорость малого шкива.

Полученное значение диаметра D округляют до ближайшего диаметра по ГОСТу.

3. Определяют диаметр ведомого шкива по формуле.

Полученное значение Г>г округляют до ближайшего меньшего диаметра по ГОСТу.

4. Толщину ремня 6 находят, учитывая следующее неравенство:

Отношение определяет величину изгибающих напряжений в ремне, появляющихся при огибании малого шкива. Минимальное отношение составляет: для кожаного и хлопчатобумажного ремней — 25; для резинотканевого — 30; для шерстяного — 20.

Полученную толщину ремня округляют до стандартных размеров.

5. Определяют скорость ремня по формуле.

Оптимальное значение скорости ремня находится в пределах V- 10… 20 м/с. При меньших значениях следует увеличить диаметры шкивов.

6. Межцентровое расстояние находят из выражений:

или.

7. Длину ремня рассчитывают по формуле.

В случае, если ремень сшивной, то к длине ремня прибавляют на сшивку в пределах 150…200 мм.

8. Угол обхвата ремнём малого шкива рассчитывают по формуле.

Значение, а должно быть не менее 150°. Если это условие не выдерживается, то изменяют межцентровое расстояние.

9. В зависимости от фактического отношения и типа ремня, по табл. 1 выбирают допускаемое приведенное полезное напряжение /С*,.

Таблица 1.

Значения допускаемого приведенного полезного напряжения /С*,.

Тип ремня Допускаемое приведенное полезное напряжение /См, Н/мм при.

10. Рассчитывают допускаемое полезное напряжение по формуле.

где С₀ — коэффициент, зависящий от рода передачи и угла наклона к горизонту;

С_а — коэффициент, учитывающий угол обхвата;

Су — коэффициент, учитывающий скорость ремня;

С_р — коэффициент, учитывающий режим работы передачи.

Значения коэффициента Со выбирают из табл. 2.

Таблица 2.

Значения коэффициента С₀_.

Коэффициент С_а определяют по формуле Коэффициент Су определяют по формуле.

Коэффициент С_р принимают из следующих показателей:

• — при постоянной нагрузке С_р = 1,0… 0,9;
• — при незначительных колебаниях нагрузки С_р = 0,9… 0,8;
• — при значительных колебаниях нагрузки С_р = 0,8… 0,7;
• — при очень неравномерной нагрузке С_р = 0,7… 0,6.
• 11. Определяют требуемую площадь поперечного сечения ремня по формуле

где b — ширина ремня, мм;

F_{ — окружное усилие, Н.

Окружное усилие определяют исходя из мощности по формуле.

12. По найденному значению площади поперечного сечения ремня находят ширину ремня по формуле.

Найденное значение округляют до стандартного значения.

Выбор шкивов. Шкивы изготавливают из чугуна, стали, древесины, пластиков и силумина. Наибольшее применение нашли чугунные шкивы. Из обычного чугуна применяют шкивы при скоростях V й 30 м/с, при скоростях V й 45 м/с — из высокопрочного или модифицированного чугуна.

Рис. 102. Конструкция шкивов плоскоремённой передачи: а — со сплошным диском; б — со спицами.

Шкивы малых диаметров до 300… 350 мм выполняют со сплошными дисками или с отверстиями в них (рис. 102, а) для уменьшения массы и удобства крепления, а шкивы больших диаметров — со спицами (рис. 102, б). Спицы обычно имеют эллиптическое сечение 0 — I). вытянутое в плоскости вращения и переменное по длине.

Ширина шкива зависит от ширины ремня и определяется по формуле ?*(1,1… 1,3 )Ь. Для лучшего удержания ремня рабочая поверхность шкива делается выпуклой.

Количество спиц шкива определяется по формуле где D — диаметр шкива, м.

При / < 4 шкивы изготавливаются со сплошными дисками.

Толщина края обода колеса (м) принимается равной Диаметр ступицы рассчитывается по формуле где d — диаметр вала.

Длина ступицы определяется по формуле.