Кліноременная передача: розрахунок, застосування. Ремені клинові

Сучасна промисловість, машинобудування та інші галузі застосовують у своїй роботі різноманітні механізми. Вони забезпечують роботу агрегатів, транспортних засобів, двигунів і т. д. Одним із затребуваних, часто застосовуваних пристроїв є кліноременная передача . Представлений механізм включає в себе кілька категорій конструкцій. Вони відрізняються геометричними параметрами, призначенням, підходом до виконання покладених на механізм завдань. Що собою являють представлені прилади, буде розглянуто далі.

Загальна характеристика

Пристрій клинопасової передачі передбачає використання особливого способу приведення в дію всього механізму. При цьому використовується енергія, вироблена в процесі обертального моменту. Це забезпечує ремінна передача. Вона використовує механічну енергію, яку згодом передає іншим механізмом. Така конструкція складається з ременя і мінімум двох шківів. Перший з названих конструкційних елементів виготовляється найчастіше з гуми. Ремінь клинопасової передачі виготовляється з матеріалу, який пройшов спеціальну обробку. Це дозволяє представленому елементу бути стійким до середніх і невеликих механічних впливів, підвищених температур. Серед пасових передач кліноременная є найбільш затребуваною. Цю конструкцію сьогодні досить часто застосовують при виробництві автомобілів, а також інших різновидів транспортних засобів.

Особливості конструкції

Конструкція представленої різновиди передачі механічної енергії включає в себе кліноременним шківи і ремінь. Останній з цих елементів має клиноподібною формою. Шківи виконані у вигляді дисків з металу. Вони мають відгалуження, рівномірно розподілені по колу. Вони утримують ремінь в необхідному положенні на поверхні шківів.


Стрічка може бути двох типів. Вона може мати зуби або володіє абсолютно гладкою поверхнею. Вибір залежить від призначення механізму. Раніше представлена конструкція застосовувалася в багатьох системах різних категорій транспортних засобів. Сьогодні представлений тип передачі механічної енергії застосовується у водяних насосах і генераторах машин. У важкої автомобільної техніки подібна система встановлюється з метою приведення в рух гідропідсилювачів керма. Ця система має гідронасосом. Саме в ньому використовується подібна конструкція. Також кліноременним передачі встановлюють у компресорах повітряного типу. Вони призначені для підсилювачів системи гальм транспортного засобу.

Вимоги до елементів конструкції

Ремені клинові мають відносно невеликою товщиною. Це дозволяє значно скоротити габарити, займані системою. Однак цей факт вимагає особливого підходу до організації геометрії шківа. Щоб стрічка з нього не зіскакував, зовнішня поверхня дисків має спеціальні канавки. Вони утримують ремінь в пазах. Розмір самого шківа підбирається у відповідності з передавальним співвідношенням. Якщо необхідно створити знижувальну передачу, ведений шків буде більше провідного елемента конструкції. Існує і зворотне співвідношення.
При виготовленні стрічки ременя застосовуються спеціальні м'які матеріали, які не повинні втрачати своїх експлуатаційних якостей при будь-яких погодних умовах. У мороз і спеку ремінь залишається гнучким. Саме з цієї причини не допускається встановлення замість спеціальної стрічки іншого матеріалу. Це призведе до поломки агрегату.

Різновиди

Кліноременная передача може бути виконана в декількох конфігураціях. Розрізняють кілька популярних типів представлених механізмів. Однією з найпростіших є відкрита система. Шківи при цьому обертаються в одному напрямку, осі переміщаються паралельно. Якщо ж диски будуть рухатися в протилежних сторони при збереженні паралельності смуг, з'являється перехресна різновид системи. Якщо ж осі перехрещуються, це буде полуперекрестная різновид. Якщо осі перетинаються, виникає кутова передача. Вона застосовує ступінчасті шківи. Така конструкція дозволяє впливати на швидкість під кутом веденого вала. Швидкість ведучого шківа при цьому залишається постійною. Передача з холостим шківом дозволяє припинити рух веденого шківа при продовження обертання ведучого вала. Передача з натяжним роликом сприяє самостійному натягу ременя.

Ремінь

Ремені клинові відносяться до категорії тягових елементів конструкції. Він повинен забезпечити віддачу необхідної енергії без пробуксовки. Стрічка повинна володіти підвищеною міцністю, зносостійкістю. Полотно має добре зчіплюватися з зовнішньою поверхнею дисків.
Ширина ременів може значно відрізнятися. При виготовленні застосовуються прогумовані бавовняні, вовняні матеріали, шкіра. Вибір залежить від умов експлуатації техніки. Стрічка може бути виконана з кордтканини або кордшнура. Це найбільш надійні, гнучкі і швидкохідні різновиди. Сучасне машинобудування сьогодні часто застосовує зубчасті ремені. Їх ще називають поліамідними. На їх поверхні передбачено 4 виступу. Вони зчіплюються з відповідними елементами на шківах. Вони добре себе зарекомендували в високошвидкісних передачах, механізмах з невеликою відстанню між шківами.

Розрахунковий діаметр шківа

Розрахунок клинопасової передачі починають з визначення діаметру шківа. Для цього необхідно взяти два ролика циліндричної форми. Діаметр їх становить величину Д. Це значення встановлюється для кожного розміру перерізу канавки. При цьому контакт роликів проходить на рівні діаметру. Два ролика представленого типу необхідно помістити в канавку. Поверхні повинні стикнутися. Між дотичними площинами, які утворюють ролики, необхідно заміряти відстань. Вони повинні проходити паралельно щодо шківа. Для розрахунку діаметра диска застосовується особлива формула. Вона виглядає так: Д = РК – 2Х, де РК – відстань, яка заміряється між роликами, мм; Х – відстань від діаметра диска до дотичної, відповідною до ролика (проходить паралельно осі диска).

Розрахунок передачі

Розрахунок клинопасової передачі проводиться за встановленою методикою. При цьому визначається показник переданої потужності механізму. Вона розраховується за наступною формулою: М = Мном. * До, де Мном. – номінальна потужність, яку споживає привід при роботі, кВт; К – коефіцієнт динамічної навантаження. При проведенні розрахунків до уваги береться показник, ймовірність розподілу якого в стаціонарному режимі складає не більше 80%. Коефіцієнт навантаження і режиму представлені в спеціальних таблицях. При цьому можна визначити швидкість для ременя. Вона буде становити: СР = ? * Д1 * ЧВ1/6000 = ? * Д2 * ЧВ2/6000 де Д1 Д2 – діаметр меншого і більшого шківа (відповідно); ЧВ1 ЧВ2 – частота обертання меншого і більшого диска. Діаметр меншого шківа не повинен перевищувати розрахункову гранично допустиму швидкість ременя. Вона становить 30 м/с.

Приклад розрахунку

Щоб вникнути в методику розрахунку, необхідно розглянути технологію проведення цього процесу на конкретному прикладі. Припустимо, необхідно визначити передаточне число клинопасової передачі. При цьому відомо, що потужність провідного диска становить 4 кВт, а його швидкість (кутова) дорівнює 97 радий./с. При цьому ведений шків має цей показник на рівні 475 радий./с. Діаметр меншого шківа становить 20 мм, а більшого – 25 мм. Щоб визначити передаточне відношення, необхідно брати до уваги ремені з нормальним показником перерізу, виготовлені з кордтканини (розмір А). Розрахунок виглядає так: ПЧ = 97/475 = 204 Визначивши по таблиці діаметр шківів, було встановлено, що менший вал має рекомендований розмір 125 мм. Більший вал при ковзанні ременя 002 буде дорівнює: Д2 = 204*125(1-002) = 250 мм Отриманий результат повністю відповідає вимогам Госту.

Приклад розрахунку довжини ременів

Довжина ременя клинопасової передачі також може бути визначена при використанні поданого розрахунку. Спочатку потрібно розрахувати відстань між осями дисків. Для цього застосовується формула: Р = З*Д2 З = 12 Звідси можна знайти відстань між валами: Р = 12 * 250 = 300 мм Далі можна визначити довжину ременя: Д = (2*300 + (250-125)2+157(250+125))/4*300 = 1205 см Внутрішня довжина ременя при розмірі А згідно ГОСТу дорівнює 118 див. При цьому розрахункова довжина стрічки повинна становити 1213 див.

Розрахунок експлуатації системи

Визначаючи розміри клинопасової передачі, необхідно розрахувати основні показники її експлуатації. Для початку необхідно встановити швидкість, з якої буде обертатися стрічка. Для цього застосовується певний розрахунок. Дані для нього були наведені вище. З = 97 * 0125 /2 = 606 м/с При цьому шківи будуть обертатися з різною швидкістю. Менший вал буде обертатися з таким показником: СВм = 30 * 97 /314 = 916 хв - 1 Виходячи з представлених розрахунків у відповідних довідниках, визначається гранична потужність, яку можна передати при використанні представленого ременя. Цей показник дорівнює 15 кВт. Щоб перевірити матеріал на довговічність, необхідно провести простий розрахунок: Е = 606/1213 = 5. Отриманий показник припустимо ГОСТом, за яким виготовляється представлений ремінь. Його експлуатація буде досить тривалою.

Недоліки конструкції

Привід клинопасової передачі застосовується в багатьох механізмах і агрегатах. Ця конструкція має масу достоїнств. Проте у неї є і цілий перелік недоліків. Вони відрізняються великими розмірами. Тому не для всіх агрегатів підходить представлена система. При цьому ремінна передача відзначена малою несучою здатністю. Це впливає на експлуатаційні характеристики всієї системи. При використанні навіть найсучасніших матеріалів термін експлуатації ременя залишає бажати кращого. Він стирається, розривається. Передаточне число є величиною непостійною. Це пов'язано з ковзанням ременя плоскої форми. На вали при використанні поданої конструкції виявляється високе механічне вплив. Також навантаження діє на їх опори. Це обумовлено необхідністю натягувати попередньо ремінь. При цьому застосовуються додаткові елементи в конструкції. Вони гасять коливання лінії, утримуючи смугу на поверхні шківів.

Позитивні сторони

Кліноременная передача володіє масою достоїнств, тому її сьогодні застосовують в різних агрегатах досить часто. Подібна конструкція забезпечує високу плавність роботи. Система функціонує практично безшумно. При неточності при установці шківів це відхилення компенсується. Це особливо помітно по куту перехрещення, який визначається між дисками. Навантаження компенсується в процесі прослизання ременя. Це дозволяє продовжити термін експлуатації системи. Передача ремінного типу компенсує пульсації, які виникають при роботі двигуна. Тому можна обійтися без установки пружної муфти. Чим простіше конструкція, тим краще. Змащувати представлений механізм не потрібно. Економія виявляється у відсутності необхідності купувати витратні матеріали. Шківи і ремінь можна легко замінити. Вартість представлених елементів залишається прийнятною. Змонтувати систему просто. При використанні цієї системи виходить створити регульоване передавальне відношення. Механізм має можливість працювати на високих швидкостях. Навіть при обриві стрічки інші елементи системи залишаються цілими. Вали при цьому можуть знаходитися на значній відстані один від одного. Розглянувши, що собою являє кліноременная передача, можна відзначити її високі експлуатаційні характеристики. Завдяки цьому, представлену систему нині використовують у багатьох агрегатах.