Нейтральный слой ремня что это

Нейтральный слой ремня что это

Работы по переборке электродвигателя подходят к завершению. Приступаем к расчёту шкивов ремённой передачи станка. Немного терминологии по ремённой передаче.

Главными исходными данными у нас будут три значения. Первое значение это скорость вращения ротора (вала) электродвигателя 2790 оборотов в минуту. Второе и третье это скорости, которые необходимо получить на вторичном валу. Нас интересует два номинала 1800 и 3500 оборотов в минуту. Следовательно, будем делать шкив двухступенчатый.

Заметка! Для пуска трёхфазного электродвигателя мы будем использовать частотный преобразователь поэтому расчётные скорости вращения будут достоверными. В случае если пуск двигателя осуществляется при помощи конденсаторов, то значения скорости вращения ротора будут отличаться от номинального в меньшую сторону. И на этом этапе есть возможность свести погрешность к минимуму, внеся поправки. Но для этого придётся запустить двигатель, воспользоваться тахометром и замерить текущую скорость вращения вала.

Наши цели определены, переходим выбору типа ремня и к основному расчёту. Для каждого из выпускаемых ремней, не зависимо от типа (клиноременный, поликлиновидный или другой) есть ряд ключевых характеристик. Которые определяют рациональность применения в той или иной конструкции. Идеальным вариантом для большинства проектов будет использование поликлиновидного ремня. Название поликлиновидный получил за счет своей конфигурации, она типа длинных замкнутых борозд, расположенных по всей длине. Названия ремня происходит от греческого слова «поли», что означает множество. Эти борозды ещё называют по другому – рёбра или ручьи. Количество их может быть от трёх до двадцати.

Поликлиновидный ремень перед клиноременным имеет массу достоинств, таких как:

Принимая во внимание все достоинства поликлиновидных ремней, мы будем использовать именно этот тип в наших конструкциях. Ниже приведена таблица пяти основных сечений самых распространённых поликлиновидных ремней (PH, PJ, PK, PL, PM).

Рисунок схематичного обозначения элементов поликлиновидного ремня в разрезе.

Как для ремня, так и для ответного шкива имеется соответствующая таблица с характеристиками для изготовления шкивов.

Минимальный радиус шкива задаётся не спроста, этот параметр регулирует срок службы ремня. Лучше всего будет если немного отступить от минимального диаметра в большую сторону. Для конкретной задачи мы выбрали самый распространённый ремень типа «РК». Минимальный радиус для данного типа ремней составляет 45 миллиметров. Учтя это, мы будем отталкиваться ещё и от диаметров имеющихся заготовок. В нашем случае имеются заготовки диаметром 100 и 80 миллиметров. Под них и будем подгонять диаметры шкивов.

Начинаем расчёт. Приведём ещё раз наши исходные данные и обозначим цели. Скорость вращения вала электродвигателя 2790 оборотов в минуту. Ремень поликлиновидный типа «РК». Минимальный диаметр шкива, который регламентируется для него, составляет 45 миллиметров, высота нейтрального слоя 1,5 миллиметра. Нам нужно определить оптимальные диаметры шкивов с учётом необходимых скоростей. Первая скорость вторичного вала 1800 оборотов в минуту, вторая скорость 3500 оборотов в минуту. Следовательно, у нас получается две пары шкивов: первая 2790 на 1800 оборотов в минуту, и вторая 2790 на 3500. Первым делом найдём передаточное отношение каждой из пар.

Формула для определения передаточного отношения:

Первая пара 2790 / 1800 = 1.55
Вторая пара 2790 / 3500 = 0.797

Далее по следующей формуле определяем диаметр большего шкива:

D2 = 45×1.55 + 2×1.5x(1.55 – 1) = 71.4 мм

Для удобства расчётов и подбора оптимальных диаметров шкивов можно использовать онлайн калькулятор.

Инструкция как пользоваться калькулятором. Для начала определимся с единицами измерений. Все параметры кроме скорости указываем в милиметрах, скорость указываем в оборотах в минуту. В поле «Нейтральный слой ремня» вводим параметр из таблицы выше столбец «PК». Вводим значение h0 равным 1,5 миллиметра. В следующем поле задаём скорость вращения валя электродвигателя 2790 оборотов в минуту. В поле диаметр шкива электродвигателя вводим значение минимально регламентируемое для конкретного типа ремня, в нашем случае это 45 миллиметров. Далее вводим параметр скорости, с которым мы хотим, чтобы вращался ведомый вал. В нашем случае это значение 1800 оборотов в минуту. Теперь остаётся нажать кнопку «Рассчитать». Диаметр ответного шкива мы получим соответствующем в поле, и оно составляет 71.4 миллиметра.

Примечание: Если необходимо выполнить оценочный расчёт для плоского ремня или клиновидного, то значением нейтрального слоя ремня можно пренебречь, выставив в поле «ho» значение «0».

Теперь мы можем (если это нужно или требуется) увеличить диаметры шкивов. К примеру, это может понадобится для увеличения срока службы приводного ремня или увеличить коэффициент сцепления пара ремень-шкив. Также большие шкивы иногда делают намеренно для выполнения функции маховика. Но мы сейчас хотим максимально вписаться в заготовки (у нас имеются заготовки диаметром 100 и 80 миллиметров) и соответственно подберём для себя оптимальные размеры шкивов. После нескольких переборов значений мы остановились на следующих диаметрах D1 – 60 миллиметров и D2 – 94,5 миллиметров для первой пары.

D2 = 60×1.55 + 2×1.5x(1.55 – 1) = 94.65 мм

Для второй пары D1 – 75 миллиметров и D2 – 60 миллиметров.

D2 = 75×0.797 + 2×1.5x(0.797 – 1) = 59.18 мм

Далее мы приступаем к изготовлению шкивов. Всем удачной работы!

Дополнительная информация по шкивам:

Мы начали первые экспиременты и уже подготовили первую часть материала: Тест ремённого привода. Поликлиновидный ремень. Так же выпустили обучающий короткометражный видеофильм.

Источник

Всё о клиновых ремнях: виды и применение

Ременные передачи являются одним из основных видов приводов для промышленного оборудования, сельхозтехники, транспортных средств. В них используются плоские и клиновые ремни разных типов из резины и полиуретана с тканевым и кордовым армированием. В общем сортаменте РТИ ремни клиновые занимают особое положение благодаря своей универсальности.

Клиновые ремни являются составным элементом привода, приводящего в действие машины и механизмы. Предназначены они для передачи момента от движущегося шкива к другим деталям или устройствам. Ремни, имеющие в разрезе вид клина (трапеции), обеспечивают более прочное сцепление с валом по сравнению с плоскоременными изделиями. Клиновые ремни позволяют снизить нагрузки на взаимодействующие детали.

Что такое клиновой ремень

К клиновым ремням относят изделия, имеющие трапециевидное поперечное сечение. Угол схождения их боковых сторон в зависимости от вида составляет 26°, 32°, 34°, 40° с установленными для них допусками в большую или меньшую сторону. Ремень клиновой на фото в разрезе позволяет рассмотреть его многослойную структуру, куда входят:

Для слоёв растяжения и сжатия используются разные сорта резины. В них также могут применяться армирующие материалы. Все слои ремня собираются в единое целое способом вулканизации. Клиновые ремни в отличие от плоских изделий изготавливают только бесконечными, то есть замкнутого контура.

Клиновые ремни применяются в производстве

Клиновые ремни могут быть различных типов:

В сечении изделия имеют форму трапеции. Рабочими поверхностями являются боковые плоскости. Профиль деталей, которые взаимодействуют благодаря ремню, также имеет соответствующий размер и форму в виде трапеции. Передача крутящего момента осуществляется посредством силы трения. Ремень изготавливается из нескольких слоёв, обеспечивающих тягу, растяжение, сжатие и прочность. В зависимости от предназначения ремни имеют различные размеры.

Клиновые ремни просты в установке, их замена легко производится в процессе технического обслуживания.

Продукция РТИ по ГОСТ 1284.1-89

Ремни клиновые по ГОСТ 1284.1-89 с углом схождения 40° используют в приводах станков, промышленного оборудования и установок, стационарных и движущихся сельхозмашин. Они маркируются латинскими и в скобках русскими буквами, которые указывают на вид сечения ремня. Ответы на вопрос, чем отличаются клиновые ремни А, Б, В и с другой маркировкой, мы предоставим в виде таблицы:

Обозначение клинового ремня по сечению

Поперечник ремня по расчётной ширине (Wp) и высоте (Т) в мм

Расчётная длина по уровню нейтральной линии (Lp) в мм

Величина усилия для контроля натяжения ремней в кгс

Источник

Детали машин

Характеристика ременных передач разных типов

Плоскоременные передачи

Способы соединения концов ремней конечной длины:

1. Склеивание прорезиненных ремней. Концы ремня расслаивают и срезают ступеньками длиной около 0,6 ширины ремня каждая и склеивают резиновым клеем с последующим прикатыванием роликом и вулканизацией.

4. Соединение металлическими соединителями двух типов:

Клиноременная передача

Стандартизированы следующие расчетные (по нейтральной линии) длины ремней: 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000,. 2240, 2500, 2800, 3150, 3550, 4000, 4500, 5000, 5600, 6300, 7100, 8000, 9000, 10 000, 11200, 12 500, 14 000, 16 000, 18 000.

Шкивы имеют в ободе канавки под клиновой ремень. Угол канавок варьируется в диапазоне от 34° до 40° и зависит от диаметра шкива.

Недостатками являются большие напряжения изгиба вследствие значительной высоты ремня, большие потери на внешнее и внутреннее трение, большая стоимость изготовления шкивов и неодинаковая работа ремней в комплекте вследствие отклонений в их длине.

Передачи клиновыми ремнями рекомендуют применять при малых межосевых расстояниях, больших передаточных числах, вертикальном расположении осей валов. Их можно встретить в приводах станков, промышленных установок, вентиляторов, в транспортных, дорожно-строительных и сельскохозяйственных машинах.
Клиновые передачи применяют для мощностей до 200 кВт.

Поликлиноременная передача

Достоинства и недостатки поликлиновых ремней

Рабочая поверхность расположена по всей ширине ремня, что обусловливает высокую нагрузочную способность: при одинаковой передаваемой мощности ширина b поликлинового ремня существенно меньше ширины комплекта клиновых ремней нормальных сечений.
Поликлиновую передачу применяют при мощностях до 1000кВт.
Малая масса ремня способствует снижению уровня его колебаний.

К недостаткам поликлиноременных передач относится высокая чувствительность к относительному осевому смещению шкивов и отклонению от параллельности осей валов.

Зубчатоременная передача

Зубчатое зацепление ремня со шкивом устраняет скольжение и необходимость в большом предварительном натяжении, уменьшает влияние угла обхвата (межосевого расстояния) на тяговую способность, что позволяет уменьшить габариты передачи и реализовать большие передаточные числа.

В соответствии с ОСТ 38 05246-81 ремни изготовляются замкнутой длины из неопрена или полиуретана и армируются металлическим тросом.
Зубья ремней имеют трапецеидальную или полукруглую форму.
Во избежание схода ремня шкивы имеют по одному ограничительному диску с разных сторон либо малый шкив имеет два диска с обеих сторон.

Достоинства передач зубчатым ремнем

Недостатки передач зубчатым ремнем

Круглоременная передача

Круглоременная передача применяется для передачи малых мощностей. В таком типе передач применяют кожаные, хлопчатобумажные, текстильные или прорезиненные ремни диаметром 4. 8 мм.
Шкив имеет канавку полукруглой или клиновидной формы с углом 40°.

Рекомендации по конструированию ременных передач

2. Для создания предварительного натяжения ремня и компенсации его удлинения при эксплуатации в конструкции ременной передачи должно быть предусмотрено устройство для натяжения ремня. Обычно это устройство используют и для установки нового ремня в передаче.

3. Рекомендуется ведомую ветвь передачи располагать сверху для увеличения угла обхвата α₁ при провисании ремня. При установке натяжного ролика его следует располагать на ведомой ветви внутри контура передачи.

4. На поверхности обода шкивов плоскоременных передач, работающих со скоростью более 40 м/сек, необходимо протачивать кольцевые канавки для выхода из-под ремня воздуха, вовлекаемого в зазор между набегающей ветвью и шкивом и снижающего их сцепление.

5. Во избежание повышенного изнашивания ремней шероховатость рабочей поверхности шкива не должна быть больше R_а 2,5 мкм.

6. Клиновые ремни не должны выступать за пределы наружного диаметра шкивов, в противном случае кромки канавок быстро разрушат ремень.

Источник

Краткие сведения о ременных передачах

Ременные передачи являются передачами с гибкой связью, в которых (рисунок 1) вращательное движение от ведущего шкива к ведомому шкиву передается путем трения между ремнем и шкивами.

Конструктивно ременные передачи чаще всего выполняют в открытом исполнении, когда шкивы расположены на консолях валов с одной стороны, что делает доступными торцы шкивов для выверки их плоскостности. По условиям безопасности шкивы и ремни должны быть надежно ограждены или закрыты кожухом и защищены от попадания масла.

Для возникновения сил трения в исходном состоянии передачи создают предварительное натяжение ремней. Натяжение ремней осуществляют одним из способов: изменением межосевого расстояния путем перемещения одного из шкивов или с помощью специального натяжного или оттяжного ролика. В передачах от электродвигателя применяют конструкцию, предусматривающую периодическое перемещение ведущего шкива вместе с электродвигателем, устанавливаемым на салазках, с помощью двух винтов.

К достоинствам ременных передач следует отнести:

— конструктивную простоту и относительно малую стоимость;

— способность работать с высокими скоростями;

— плавность и бесшумность работы;

— допускают кратковременные перегрузки, после снятия которых ра- ботоспособность передачи восстанавливается;

— возможность передачи движения на значительные расстояния.

Недостатки ременных передач, присущие всем передачам трения:

— большие нагрузки на валы и опоры, усилие натяжения ветвей ремня в два-три раза больше полезного окружного усилия;

— необходимость в специальных натяжных устройствах для ремня;

— низкая долговечность ремней;

— невозможность получения постоянных передаточных отношений из-за переменности величины упругого скольжения ремня относи- тельно шкивов, передаточное отношение возрастает с увеличением рабочей нагрузки, передаваемой ремнем;

— значительные геометрические размеры передачи;

— опасность электризации ремней, что исключает использование таких передач во взрывоопасных помещениях.

В качестве гибкой связи в силовых передачах применяют ремни плоские, клиновые или поликлиновые. В настоящее время наибольшее распространение имеют клиноременные передачи, в которых используют клиновые ремни.

Клиноременные передачи требуют более сложных шкивов с точно изготовленными по углу и диаметрам клиновыми канавками, работают без недопустимого нагрева ремней лишь при скоростях не более 30…35 м/с. Клиновые ремни более жестки, поэтому испытывают повышенные напряжения изгиба на шкивах.

Следует отметить, что недостатки клиноременных передач с успехом перекрываются их существенным преимуществом – повышенной тяговой способностью, обусловленной тем, что клиновой ремень работает своими боковыми сторонами. При прочих равных условиях тяговая способность клиноременной передачи теоретически примерно в три раза выше, чем плоскоременной. В связи с повышенным сцеплением клиновых ремней со шкивами в клиноременных передачах оказывается возможным уменьшение углов обхвата шкивов ремнем, что позволяет уменьшить межосевое расстояние передач и расширить диапазон передаточных отношений.

Отмеченные достоинства клиноременных передач обусловили их преимущественное распространение среди других типов ременных передач. Приводные ремни должны обладать достаточной прочностью, выносливостью, хорошей износостойкостью и гибкостью (малым модулем упругости), высоким коэффициентом трения при работе на шкивах. Повышенная жесткость ремня приводит к дополнительным потерям энергии, вызывает повышенные напряжения в ремне от изгиба на шкивах, что в значительной мере определяет выносливость и долговечность ремня.

Для обеспечения требуемой долговечности ремней рекомендуется увеличивать диаметры шкивов передачи: диаметр меньшего шкива должен быть не менее некоторого минимального значения, которое зависит от толщины ремня.

Отечественная промышленность выпускает в виде бесконечных колец по ГОСТ 1284.1 … ГОСТ 1284.3 клиновые ремни (рисунок 2) семи нормальных сечений: О, А, Б, В, Г, Д, Е, которые в международной системе обозначают соответственно: Z, A, B, C, D, E, EO.

Кроме того по ТУ 38-40534-75 и ТУ 38-105161-84 изготавливают клиновые узкие ремни с сечением УО, УА, УБ и УВ.

Боковые стороны клинового ремня являются рабочими. Расчетные длины ремней измеряют по нейтральному слою в натянутом состоянии. Ряд длин подчиняется предпочтительному ряду чисел . Ремни, благодаря клиновому эффекту, отличаются повышенными силами сцепления со шкивами. Трапециевидная форма сечения ремня из-за его большой высоты неблагоприятна вследствие больших деформаций при изгибе на шкивах, уменьшающих усталостную прочность ремня и коэффициент полезного действия. Это компенсируют тем, что ремень изготавливают из материала с малым модулем упругости, кроме основного несущего слоя, имеющего малую толщину и расположенного по нейтральному слою ремня. В узких клиновых ремнях несущий слой образован стальными жгутами.

Клиновые ремни бывают кордтканевые применяемые при нестесненных габаритных размерах передач, и кордшнуровые используемые при наличии ограничений на ее размеры. Необходимую расчетную длину ремня назначают в зависимости от межосевого расстояния ременной передачи, а также диаметров ведущего и ведомого шкивов. Все клиновые ремни в поперечном сечении имеют форму трапеции с углом профиля в недеформированном состоянии.

В кортканевых ремнях в зоне их нейтрального слоя расположены несколько рядов ткани. Выше и ниже корда находятся резиновые прослойки, снаружи ремень завернут в два-три слоя прорезиненной ткани.

Кордшнуровые клиновые ремни являются более совершенными, в них корд состоит из одного слоя толстых шнуров. Эти ремни обладают большей гибкостью и долговечностью, они предназначены для быстроходных передач.

Слабым звеном клиноременной передачи является ремень, который выходит из строя из-за усталостного разрушения: ремень расслаивается, ткани перетираются. Таким образом, усталостное разрушение ремня предопределяет его долговечность.

Основными критериями работоспособности ременных передач являются тяговая способность и усталостная прочность ремня. Тяговая способность передачи зависит от величины сил трения между ремнем и шкивом. Рациональность режима работы ремня оценивают коэффициентом тяги , величину которого определяют на основании испытания ремней в базовых передачах. Под коэффициентом тяги понимают отношение максимального окружного усилия , передаваемого ремнем в передаче, к сумме предварительного натяжения обеих ветвей ремня.

.

По результатам испытания ремней в базовых передачах (рисунок 3) устанавливают взаимосвязь между коэффициентом тяги , упругим скольжением ремня и коэффициентом полезного действия передачи. Испытания ременных передач проводят при типовых условиях: скорость ремня на ведущем шкиве м/с, угол обхвата ремнем ведущего шкива , усилие предварительного натяжения ремня постоянно.

Кривую, представляющую собой зависимость коэффициента скольжения от коэффициента тяги , называют кривой скольжения. Кривая скольжения, как видно из графика, линейно возрастает на начальном участке, при этом одновременно плавно повышается коэффициент полезного действия.

Для клиноременных передач коэффициент тяги и коэффициент полезного действия, соответствующие экстремальному значению, равны:

полезного действия клиноременной передачи

В работающей ременной передаче в зависимости от передаваемой нагрузки возможны два вида скольжения ремня относительно шкивов: упругое скольжение или буксование. Упругое скольжение ремня происходит не на всей дуге обхвата шкива, а лишь на её части – дуге скольжения. Длина дуги скольжения обусловлена условием равновесия окружного усилия и сил трения на этой дуге. Дуга скольжения располагается со стороны сбегания ремня со шкива. Со стороны набегания ремня на шкив имеется дуга покоя, на которой усилие в ремне не изменяется, а остается равным натяжению набегающей ветви, и ремень движется со шкивом без скольжения.

Упругое скольжение ремня относительно шкивов является неизбежным, оно возникает в результате разности натяжения ведущей и ведомой ветвей. Упругое скольжение приводит к снижению скорости, потере части мощности, вызывает электризацию, нагревание и износ ремня, сокращая его долговечность. По мере увеличения нагрузки дуга скольжения на ведущем шкиве увеличивается и, когда она достигает значения угла обхвата , наступает буксование: ремень скользит по всей поверхности касания с ведущим шкивом, ведомый шкив останавливается, коэффициент полезного действия передачи падает до нуля.

Упругое скольжение характеризуют коэффициентом скольжения , который представляет собой относительную потерю скорости на шкивах:

где и — окружные скорости ведущего и ведомого шкивов, м/с.

В настоящее время основным проектным расчетом ременных передач является расчет по тяговой способности. Проверочный расчет передачи заключается в определении расчетной долговечности ремня, которой управляют путем выбора основных параметров передачи с учетом выработанных практикой рекомендаций.

Для выполнения расчета клиноременной передачи необходимо располагать следующими исходными данными:

— кинематической схемой привода (рисунок 4);

— номинальной мощностью на ведущем шкиве передачи , кВт;

— передаточным отношением проектируемой передачи ;

— режимом работы проектируемой ременной передачи с учетом типа машины и характера нагрузки;

— числом смен работы передачи;

— типом двигателя, применяемого в проектируемом приводе;

— требуемым ресурсом работы ремней , часов;

— способом создания предварительного натяжения ремней.

4 – клиновой ремень; 5 – редуктор.

Рисунок 4 – Кинематическая схема привода

Схема алгоритма расчета клиноременной передачи приведена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Схема алгоритма расчета клиноременной передачи

Источник