Каким образом и с какой целью осуществляют натяжение ремня

Детали машин

При монтаже и эксплуатации ременной передачи в ней возникают силовые факторы, так или иначе снижающие долговечность машины, агрегата или отдельных узлов и деталей. Основные нагрузки на детали и узлы вызываются натяжением ремня, которое неизбежно присутствует как в неработающей передаче, так и при ее холостом и рабочем ходе.

Предварительное натяжение ремня

Для создания трения между ремнем и шкивами ремню, после установки на передачу создают предварительное натяжение силой F₀ . Чем больше сила F₀ , тем выше тяговая способность передачи и ее КПД, но меньше долговечность ремня.
В состоянии покоя или холостого хода передачи каждая ветвь ремня натянута одинаково с силой F₀ (см. рис. 1а) .

Натяжение ремня в передачах осуществляют регулировочными устройствами, позволяющими перемещать шкивы относительно друг друга, при помощи пружин или сил тяжести узлов, натяжными роликами, установкой двигателя на качающуюся плиту, а также устройствами, позволяющими автоматически изменять натяжение ремня в зависимости от нагрузки в передаче.

Рабочее натяжение ремня

При приложении рабочего вращающего момента Т₁ происходит перераспределение сил натяжения в ветвях ремня: ведущая ветвь дополнительно натягивается до силы F₁ , а натяжение ведомой ветви уменьшается до силы F₂ (см. рис. 1б) . Из условия равенства моментов относительно оси вращения получим уравнение:

где F_t = 2×10 3 Т₁/d₁ – окружная сила на шкиве, Н. Здесь Т₁ – в Н×м; d – в мм.

Общая геометрическая длина ремня не зависит от нагрузки и во время работы передачи остается неизменной. Дополнительное удлинение ведущей ветви компенсируется равным сокращением ведомой ветви. Следовательно, насколько возрастает сила натяжения ведущей ветви ремня, на столько же снижается сила натяжения ведомой ветви, т. е.

Решая совместно уравнения (1) и (2) , получаем:

Натяжение ремня центробежной силой

При обегании ремнем шкивов на него действует центробежная сила F_v :

где: А – площадь сечения ремня, м 2 , ρ – плотность материала ремня, кг/м 3 , v – скорость ремня, м/сек.

Сила F_v отбрасывает ремень от шкива, понижая тем самым силы трения и нагрузочную способность передачи.

Таким образом, силы натяжения ведущей и ведомой ветвей ремня будут равны:
— при работе передачи: (F₁ + F_v) и (F₂ + F_v) ;
— на холостом ходу: (F₀ + F_v) .

Нагрузка на валы и подшипники в ременной передаче

Силы натяжения ветвей ремня нагружают валы и подшипники. Из треугольника Оab (см. рис. 2) суммарная сила F_n , действующая на валы в неработающей передаче,

где α₁ – угол обхвата.

Направление силы F_n принимают по линии центров шкивов передачи. Обычно F_n в 2…3 раза больше окружной силы F_t , что является существенным недостатком ременных передач.

Скольжение ремня по шкивам

В ременной передаче различают два вида скольжения ремня: упругое скольжение и буксование.

Упругое скольжение

В процессе обегания ведущего шкива ремнем сила его натяжения уменьшается от F₁ до F₂ (см. рис.3) . А так как деформация ремня пропорциональна силе натяжения, то при уменьшении последней ремень под действием силы упругости укорачивается, преодолевая сопротивления силы трения в контакте ремня со шкивом.
При этом ремень отстает от шкива – возникает упругое скольжение ремня по шкиву.
На ведомом шкиве также происходит скольжение, но здесь сила натяжения возрастает от F₂ до F₁ , ремень удлиняется и опережает шкив.

Упругое скольжение происходит не на всей дуге обхвата α , а лишь на части ее – дуге скольжения α_c , которая всегда расположена со стороны сбегания ремня со шкива.
Длину дуги скольжения определяет условие равновесия сил трения на этой дуге и разность сил натяжения ветвей, т. е. окружная сила F_t = F₁ – F₂ .
При нормальной работе ременной передачи α_c1 = (0,5…0,7) α .

Со стороны набегания ремня на шкив имеется дуга покоя α_n , на которой сила в ремне не меняется, оставаясь равной силе натяжения набегающей ветви, а сам ремень движется совместно со шкивом без скольжения. Сумма дуг α_c и α_n равна дуге обхвата α .

Скорости прямолинейных ветвей v₁ и v₂ равны окружным скоростям шкивов, на которые они набегают. Потерю скорости (v₁ — v₂ ) определяет скольжение на ведущем шкиве, где направление скольжения не совпадает с направлением движения шкива (см. рис. 3) .

Таким образом, упругое скольжение ремня неизбежно в ременной передаче, оно возникает в результате разности сил F₁ и F₂ , нагружающих ведущую и ведомую ветви ремня. Упругое скольжение приводит к снижению скорости и, следовательно, к потере части мощности, а также вызывает электризацию, нагревание и изнашивание ремня, сокращая его долговечность.

Упругое скольжение ремня характеризуется коэффициентом скольжения ξ :

где v₁ и v₂ – окружные скорости ведущего и ведомого шкивов.

При нормальном режиме работы обычно ξ = 0,01…0,02.

Буксование ремня

По мере роста окружной силы F_t = F₁ – F₂ уменьшается дуга покоя α_n1 , следовательно, уменьшается и запас сил трения.
При значительной перегрузке дуга скольжения α_c1 достигает значения дуги обхвата α₁ и ремень скользит по всей поверхности касания с ведущим шкивом, т. е. буксует. При буксовании ремня на ведущем шкиве ведомый шкив останавливается – передача становится неработоспособной.

Кривые скольжения ремня и КПД ременной передачи

Кривая скольжения ремня (см. рис. 4) устанавливает связь между полезной нагрузкой и относительным скольжением ξ в передаче. Она отражает явления, происходящие в ременной передаче, и совместно с КПД характеризует ее работу в данных условиях.

Если величина коэффициента относительной нагрузки (коэффициента тяги) φ находится в пределах от нуля до критического значения φ_к , в передаче имеет место только упругое скольжение.
Одновременно с увеличением φ возрастает и КПД передачи η .
При дальнейшем увеличении коэффициента тяги работа передачи становится неустойчивой (частичное буксование) и при достижении предельного значения возникает полное буксование ремня по ведущему шкиву.

Значение коэффициента тяги φ установлены для каждого типа ремня. Рабочую нагрузку рекомендуется выбирать вблизи критического значения.

КПД ременных передач зависит от степени загруженности передачи, от потерь на скольжение ремня по шкивам, на сопротивление воздух движению ремня и шкивов, на трение в подшипниках.
Наибольшая доля потерь приходится на внутреннее трение в ремне при изгибе, особенно для клиноременных передач. Эти потери не зависят от нагрузки, поэтому КПД ременных передач при малых нагрузках невысок (велики относительные потери) .
Максимального значения КПД передачи достигает в зоне критического значения коэффициента тяги φ_к .

При нормальных условиях работы принимают:
— для передачи с плоским ремнем η = 0,95…0,97;
— для клиноременных и поликлиновых передач η = 0,92…0,95.

КПД клиноременных и поликлиновых передач ниже из-за повышенных потерь на внутреннее трение в ремне и на скольжение ремней по шкивам.

• Общие сведения о ременных передачах
• Расчет ременных передач
• Типы ременных передач

Натяжение ремней

Для удовлетворительного переноса мощности и достижения максимальной долговечности ремней важным фактором является напряжение ремней. Слишком малое или слишком большое натяжение является очень часто причиной преждевременного разрушения (аварии) ремня. Слишком большое натяжение вызывает также ускоренный износ подшипников в ведомой или рабочих машинах.

Оказалось, что вообще известный способ проверки натяжения так называемый метод « нажима большого пальца» слишком мало точный для определения оптимального натяжения ремня. Черезмерного или слишком малого натяжения ремня можно избежать, если натяжение будет вычислено, изготовлено и проверяно согласно с данным ниже методом или конструкционными данными в техическо-пусковой документации передачи. После монтажа передачи и регулировки напряжения ремня передача не нуждается практически в содержании. Во время первых часов работы надо следить за поведением ремней согласно опыту после 0,5 до 5 часов работы с полной нагрузкой все ремни подтянуть, таким образом учтено начальное растяжение. Через ок. 24 часа работы следует проверить и если необходимо подтянуть ремни. Следующие периоды контроля могут значительно удлиниться, после несколько сот, а даже после тысячи часов работы, в случае необходимости подтянуть ремни.

1 Контроль натяжения ремня путем измерения изгиба тяготной ветви ремня

Этот метод позволяет косвенно определить статическую силу в тяготной ветви ремня Ts путем измерения прогиба измерительного отрезка ремня под воздействием проверочной силы. Статическая сила Ts это минимальная сила выступающая в тяготной ветви ремня, которая позволяет перенести номинальную мощность в приводе при скольжении, которое не превышает допустимого.

Этот метод может применяться для ремней сечения: SPZ, SPA, SPB, SPC, Z, А, В, 20, С, 25, D. Ts — минимальная сила выступающая в тяготной ветви ремня в статическом

Немного о ременных передачах

Ременные передачи служат для передачи вращающего момента от ведущего вала к ведомому одним или несколькими приводными ремнями, надетыми с натяжением на закрепленные на этих валах шкивы. Ременные передачи применяют при средних и больших межосевых расстояниях.

Схемы и способы натяжения ременных передач

Различают передачи с одним ведомым шкивом (см. рис. 9.1.1, а, б) и передачи с несколькими ведомыми шкивами (см. рис. 9.1.1, в-д). По способу натяжения ремней передачи подразделяются на самонатяжные и натяжные.

Самонатяжные передачи применяют при малых межосевых расстояниях. Этот вид передач с автоматическим натяжением в наибольшей степени отвечает современным требованиям. К самонатяжным относят передачи с переменным и постоянным натяжением. В первых натяжение автоматически регулируется, возрастая с ростом передаваемого момента. Это создает наилучшие условия для работы ремня и увеличивает КПД передачи. В таких передачах долговечность ремней высокая.

В передаче с автоматическим натяжением ремня под действием реактивного момента на корпусе качающегося электродвигателя (см. рис. 9.1.2, а) сила натяжения зависит от эксцентриситета е оси качения двигателя относительно оси шкива. На рис. 9.1.2, б показан способ натяжения ремня пружиной растяжения. В натяжных передачах натяжение осуществляется периодическим перемещением одного из валов (см. рис. 9.1.2, в, г). Натяжение ремня в вертикальной передаче (см. рис. 9.1.2, в) регулируется установочным винтом при отпущенных винтах крепления плиты к станине. В натяжных устройствах также используют винтовые стяжки с правой и левой резьбой (см. рис. 9.1.2, г).

Конструкции и материалы плоских ремней

Плоские резинотканевые ремни (см. рис. 9.2.1) состоят из нескольких слоев хлопчатобумажной кордткани (бельтинга), связанных вулканизированной резиной. Преимущественное распространение из ремней этой группы имеют нарезные ремни типа А как наиболее гибкие и позволяющие реализовывать высокие скорости. Кордшнуровые ремни (см. рис. 9.2.2) являются наиболее совершенными из прорезиненных ремней. Их несущий слой представляет собой лавсановый кордшнур, расположенный в слое резины. Капроновые ремни с полиамидным покрытием (см. рис. 9.2.3) являются синтетическими. Такие ремни прочны и долговечны, обеспечивают высокое трение со шкивом.

Клиновые и поликлиновые ремни

Клиновые и поликлиновые ремни благодаря клиновому действию отличаются повышенными силами сцепления со шкивами, а следовательно, повышенной тяговой способностью. В табл. 9.3.1 приведены размеры сечений и расчетные длины клиновых ремней нормальных сечений по ГОСТ 1284.1-89 при угле профиля ремня в недеформированном состоянии 40°. Основными размерами ремня являются высота hр расчетная ширина bр, отсчитываемая на уровне нейтрального слоя. В качестве несущего элемента может быть применена кордткань или кордшнуры.

Поликлиновой ремень (см. рис. 9.3.2) имеет общий несущий слой, расположенный выше рабочих поверхностей и занимающий полную ширину ремня. По сравнению с передачей с несколькими клиновыми ремнями передача с поликлиновым ремнем более компактна и обеспечивает равномерную работу всех рабочих поверхностей (выступов) ремня. В табл. 9.3.2 даны размеры сечений и расчетные длины поликлиновых ремней.

Клиновые вариаторные ремни

Эти ремни применяют в ременных вариаторах. Конструктивно различают гладкие (см. рис. 9.4.2, а) и зубчатые (см. рис. 9.4.2, б) клиновые ремни. Зубчатые ремни обладают большей изгибной податливостью. В табл. 9.4.1 даны размеры вариаторных ремней.

Зубчатый ремень имеет в качестве несущего силового элемента канатики (тросы) из стали или стекловолокна. Связующий материал (резина, пластмасса) образует зубья на рабочей стороне ремня и удерживает канатики. По сравнению с обычными ременными передачами зубчато-ременные передачи имеют меньшие габаритные размеры, обеспечивают постоянство передаточного числа, зубчатый ремень мало вытягивается и может работать при скоростях до 40 м/с. Зубчато-ременные передачи успешно заменяют цепные. Они характеризуются малым боковым зазором между зубьями и впадинами шкива. В отличие от зубчато-ременной передачи с трапецеидальным профилем зубьев в зубчато-ременной передаче с полукруглым профилем зубьев более равномерное распределение нагрузки между зубьями и меньшая концентрация напряжений у их основания. Однако у ремней с полукруглым профилем зубьев более высокая изгибная жесткость (примерно в 1,7 раза), чем у ремней с трапецеидальным профилем зубьев, что снижает их долговечность.

Шкивы плоскоременных передач

Для плоских резинотканевых ремней с ростом числа силовых слоев (что приводит к росту изгибной жесткости ремня) и увеличением окружной скорости ремня минимальный допустимый диаметр шкива возрастает (см. табл. 9.6.1). Один из шкивов плоскоременной передачи делают выпуклым для самоустановки ремня на шкиве. Размер выпуклости h (см. табл. 9.6.4) зависит от диаметра и ширины шкива. При скоростях v > 40 м/с на поверхности обода шкива делают кольцевые канавки для выхода воздуха из-под ремня. Материал шкива выбирают в зависимости от скорости v. При v > 5 м/с шкивы балансируют.

Допустимый статический дисбаланс шкивов составляет, г — см: 6 при v от 5 до 10 м/с; 3 при v = 10. 15 м/с; 2 при v = 15. 20 м/с; 1,6 при v = 20. 25 м/с; 1 при v = 25. 40 м/с и 0,5 при v > 40 м/с.

Шкивы клиновых и поликлиновых ременных передач

В табл. 9.7.1 указаны минимальные расчетные диаметры шкивов для клиновых ремней разных сечений, а также размеры, необходимые для изготовления канавок шкивов. Уменьшение диаметров шкивов по сравнению с указанными в табл. 9.7.1 недопустимо, так как это приведет к быстрому выходу ремня из строя. Угол клина канавки зависит от расчетного диаметра шкива и изменяется в пределах от 34° (для шкивов малого диаметра) до 40° (для шкивов большого диаметра).

В ГОСТ 20889-88 даются также нормы точности для изготовления шкивов: допускаемое отклонение от номинального значения расчетного диаметра шкивов — по h11; предельное отклонение угла канавки шкивов, обработанных резанием, — не более +1° для шкивов ремней сечений Z, А, В и +30′ для шкивов ремней сечений C, D, E.

Допуск биения конусной рабочей поверхности канавки шкива в заданном направлении на каждые 100 мм его расчетного диаметра относительно оси вращения должен быть не более, мм: 0,20 при частоте вращения шкива nш < 500 мин-1, 0,15 при nш = 500. 1000 мин-1 и 0,10 при nш >1000 мин-1.

Каждый шкив при скоростях свыше 5 м/с должен быть сбалансирован. Допустимый дисбаланс, г — см: 6 при v от от 5 до 10 м/с; 3 при v свыше 10 до 15 м/с; 2 при v свыше 15 до 20 м/с и 1 при v свыше 20 до 30 м/с.

Значение параметра шероховатости рабочих поверхностей канавок шкива должно быть Ra < 2,5 мкм.

Шкивы клиноременных вариаторов

У вариаторов с изменяемым межосевым расстоянием один шкив имеет постоянный диаметр (см. рис. 9.8.1). У вариаторов с постоянным межосевым расстоянием диаметр шкивов регулируется принудительным перемещением полушкивов (см. рис. 9.8.2) либо автоматическим поджатием полушкивов пружинами (см. рис. 9.8.3).

Шкивы зубчато-ременных передач

В табл. 9.9.1 приведены размеры впадин шкивов передачи с зубчатым ремнем полукруглого профиля. Полукруглый профиль обеспечивает более равномерное распределение напряжений в ремне, более плавный вход зубьев в зацепление. В табл. 9.9.2 даны размеры шкивов передачи с зубьями трапецеидального профиля.

Наши филиалы Выберите который ближе к Вам

Приобрести или заказать всю нашу продукцию Вы можете в наших филиалах. Кроме того мы осуществляем бесплатную доставку до транспортных компаний и по Екатеринбургу

Регулировка натяжения ремней

После покупки зубчатого приводного ремня, его необходимо правильно установить. Рассмотрим этапы работы по монтажу на устройстве. От того, какой продукт Вы выберите и как его установите, зависит срок эксплуатации, надёжность и коэффициент полезного действия в целом всего оборудования. При неправильном монтаже возможна аварийная ситуация, к которой приведёт постепенное разрушение материала.

Рекомендации по правильному натяжению зубчатого приводного ремня

Специалисты нашей компании выделяют ряд важных этапов при установке, которыми не следует пренебрегать. Во-первых, предварительно проверьте работоспособность и целостность всех элементов узла, особенно шкива. Во-вторых, установку следует произвести специалистами или под их контролем. По окончании проверьте правильное натяж-е ремешка, что также следует согласовать со специалистами. И, конечно же, продукт следует приобретать только у надёжных поставщиков и наша компания является таковой.

В настоящее время многие компании предлагают различные ремни. Также многие и сами производят эту продукцию, но качество изделий может отличаться в разы. Они могут внешне выглядеть одинаково, но невысокое качество проявится через некоторое время во время эксплуатации. Достоинства приводного зубчатого ремня зависят от материалов, из которых он изготовлен, от технологии вулканизации ремня. Наша компания ответственно выбирает изготовителей ременной продукции, все они выпускают качественную продукцию долгие годы.

Монтаж

• При установке, обратите внимание на шкивы, используемые в процессе. Они должны иметь работоспособные подшипники, в хорошем состоянии валы без люфта и биения. Также проверьте целостность на сколы, выбоины и другие дефекты. Зубья не должны быть изношены и потерять форму. При необходимости надо исправить выявленные недостатки, заменить детали. Если имеется шпонка, то следует проверить и её состояние.
• Далее приступаем непосредственно к установке элемента, обеспечьте ему свободное расположение на валу, без натяга. Зубья вала и продукта должны совпадать, поэтому заказывайте его с теми параметрами, которые предусмотрены изготовителями оборудования. При монтаже нельзя допускать перегибов, а при движении — касания посторонних предметов. Затем предварительно натяните ремешок и попробуйте повернуть шкив привода. При правильном монтаже весь узел зубчато-ременной передачи будет вращаться без дополнительных усилий. Сила, прикладываемая к вращению шкивов на полном обороте, должна быть везде равномерная. Если установлено несколько изделий на один вал, то всем им следует обеспечить одинаковое усилие нагрузки.
• От натяжения зависит срок службы и КПД оборудования. При монтаже обратите внимание на то, чтобы не было провисания. В процессе работы действует несколько факторов: периферийное усилие, радиус вала, предварительное натяжение.

Способы проверки

Один из самых надёжных и правильных вариантов проверки является использование измерительного прибора, определяющего частоту колебаний. Методика измерения заключается в следующем: расположив сенсорные датчики вдоль изделия, Вы касаетесь его и создаёте собственные колебания. Частота этих колебаний высвечивается на экране прибора. При помощи предварительного натяжения, Вы добиваетесь минимальных колебаний, которые можно записать на будущее. Для контроля в процессе эксплуатации, можно проводить такие измерения периодически.

Второй метод простой, заключается в продавливании продукта и оно должно быть более 3 мм на 1 м при ширине 20мм и 4 — при ширине более 20мм. Существуют приборы, определяющие по моменту силы нужное, равное усилие. Это актуально, если на одном валу много ременных передач. При огибании угол выставляется не менее 120 град.

Получить консультацию, заказать и купить качественную продукцию, Вы можете в нашем интернет-магазине. Возможен выезд специалиста. Гарантия.

Офис фирмы находится в городе Минск, Республика Беларусь, работаем со всеми организациями из России, Казахстана, Украины и других стран СНГ. У нас быстрая и несложная доставка транспортными компаниями.