Напряжения в ремне

Наибольшие напряжения действуют в ведущей ветви ремня (рис 11.7):

1) ,

где - полезное напряжение; - напряжение от предварительного натяжения; - площадь поперечного сечения ремня;

2) - напряжение от центробежных сил;

3) s_и -изгибные напряжения, возникают в той части ремня, которая огибает шкив.

Согласно закону Гука изгибные напряжения определяются в виде

s_и = Ee.

Здесь E – модуль упругости материала ремня;

- относительное удлинение нагруженных волокон ремня при чистом изгибе,

где y – расстояние от нейтрального слоя, r – радиус кривизны нейтрального слоя.

Для ремня, огибающего шкив , , , тогда

.

Суммарное максимальное напряжение в ведущей ветви в месте набегания ремня на малый шкив .

Эпюра распределения напряжений по длине ремня имеет вид, показанный на рис. 11.7.

Критерии работоспособности ременных передач

Основные критерии работоспособности:

1) тяговая способность;

2) прочность;

3) усталостная долговечность.

Виды разрушений ремня:

1) буксование ремня сопровождается разогревом и износом;

2) усталостное разрушение ремня – разрыв за счет накопления усталости;

3) статическое разрушение – разрыв ремня.

Согласно формулам Эйлера, необходимое натяжение ремня

, отсюда .

Отношение называется коэффициентом тяги, тогда - критический коэффициент тяги.

Если j = j ₀, то ремень начинает буксовать. Это выражение теоретическое, а на практике j ₀ определяют опытным путем. Так как j и e ~ F _t, то e ~ j.

В настоящее время работоспособность ременной передачи характеризуют кривыми скольжения e = f (j) и КПД h = f (j) (рис.11.8). Также кривые являются результатом испытаний ремней различных типов. По оси ординат отложено относительное скольжение e и КПД, а по оси абсцисс – нагрузка передачи, которую выражают через коэффициент тяги j. На начальном участке кривой скольжения от 0 до j ₀ наблюдается только упругое скольжение. Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к частичному, а затем и полному буксованию. Рабочую нагрузку рекомендуется выбирать вблизи критического значения j ₀ слева от него. Этому значению соответствует и максимальное значение h = 0,96…0,97. Долговечность ремня зависит не только от величины напряжений, но и от характера и частоты цикла изменения этих напряжений.

Из рис.11.9 видно, что напряжения в ремне изменяются по пульсирующему знакопеременному циклу, что приводит к усталостному разрушению ремня. Частота цикла напряжений равна частоте пробегов ремня:

,

где V – окружная скорость, l – длина ремня.

Чем выше частота l _П, тем меньше долговечность ремня, поэтому введены ограничения на частоту пробегов ремня l _П=3…5 для плоских ремней и l _П=10…20 для клиновидных ремней. Кроме того с увеличением l _П увеличивается температура ремня. Это также приводит к снижению прочности.

Рис. 11.9