Шкивы и натяжные устройства

Шкивы. Основные конструктивные элементы шкива ременной передачи: обод, несущий ремень; ступица, насаживаемая на вал; диск или спицы, соединяющие обод со ступицей.

Материалами для шкивов ременных передач могут быть: чугун, сталь, легкие сплавы, пластмассы и дерево.

Чугунные шкивы наиболее распространены; они изготовляются из серого чугуна методом отливки и применяются при окружных скоростях до 30 м/с; для шкивов из модифицированного чугуна эта скорость может быть выше (до 45 м/с).

Стальные шкивы могут быть литыми, сварными или точены­ми. Стальное литье может применяться при окружных скоростях до 45 м/с; сварные шкивы допускают скорость до 60 м/с.

Шкивы из алюминиевых сплавов имеют среди метал­лических шкивов минимальную массу и могут использоваться при скоро­стях до 100 м/с, так как малая плотность этих сплавов значительно сни­жает центробежные нагрузки.

Неметаллические шкивы имеют малую массу, высокий коэффициент трения ремня о шкив, но теплопроводность и износостойкость их ниже, чем у металлических шкивов.

Рисунок 6.12 - Типы шкивов с посадочным отверстием двух исполнений — цилиндрическим и коническим

Шкивы, работающие с окружной скоростью свыше 5 м/с, подвергаются статической балансировке.

Основные размеры, конструктивные особенности и технические ус­ловия для шкивов плоскоременных передач регламентированы ГОСТом. Стандарт устанавливает три типа шкивов с посадочным отверстием двух исполнений — цилиндрическим и коническим (рис. 6.12). Шкивы имеют гладкую рабочую поверхность обода. На поверхности обода шкивов, ра­ботающих с окружной скоростью свыше 4Q м/с, должны быть проточены кольцевые канавки, обеспечивающие выход воздуха из-под ремня, во из­бежание образования воздушного клина, ухудшающего сцепление между ремнем и шкивом. Для предупреждения сползания плоского ремня со шкивов один из них (обычно ведомый) делают выпуклым, очерченным в осевом сечении дугой окружности (тип /), или с цилиндрической поверх­ностью в середине и коническими по краям (тип ///), величина стрелы выпуклости h обода шкива возрастает с увеличением диаметра шкива. Допускается изготовлять шкивы с буртиками на ободе и конусностью посадочного отверстия 1:5. Для уменьшения изнашивания ремня в ре­зультате упругого скольжения шероховатость поверхности обода шкива не должна превышать Ra = 2,5 мкм. Ширина b обода шкива принимается по таблицам ГОСТа в зависимости от ширины b ремня из стандартного ряда (мм): 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 71; 80; 90; 100 и т. д. до 250 (для открытых передач 5 = 1,16 + 10 мм).

В приложении к стандарту даны рекомендуемые сочетания основных параметров и присоединительных размеров шкивов для плоских привод­ных ремней. Основные размеры шкивов для клиноременных пере­дач и технические требования к этим шкивам стандартизованы. Стан­дарт устанавливает три типа конструкций шкивов (рис. 6.13): а — моно­литных с расчетным диаметром до 100 мм; б — с диском с расчетным диаметром от 80 до 400 мм; в — со спицами и расчетным диаметром от 180 до 1000 мм. Шкивы могут изготовляться с цилиндрическим или ко­ническим посадочным отверстием, число канавок у стандартных шкивов не превышает восьми. В шкивах со спицами ось шпоночного паза должна совпадать с продольной осью спицы (рис. 6.13, в).

Рисунок 6.13 - Типы конструкций шкивов:

(а) моно­литные; (б) с диском; (в) со спицами

Для снижения изнаши­вания ремня за счет упругого скольжения шероховатость рабочих поверхностей канавок должна быть Ra ≤ 2,5 мкм. Угол а профиля канавок для клиновых ремней зави­сит от расчетного диаметра d_р шкивов и колеблется в пределах α = 34…40° (рис.6.14, а).

Это связано с тем, что при огибании шкива ремень изгибается; эпюра напряжений изгиба и положение нейтральной оси (Н. О.) показаны на рис. 6.14, б. В зоне Растянутых волокон поперечные размеры ремня уменьшаются, а в зоне сжатых волокон — увеличиваются, в результате чего угол клина ремня при огибании шкива становится меньше своего первоначального значения φ₀ = 40±1°. Чем меньше диаметр шкива, тем больше напряжение изгиба и изменение угла клина ремня. Для обеспечения полного прилегания боковых поверхностей ремня к боковым поверхностям канавки шкива соблюдается условие α < φ₀.

Рисунок 6.14 - Эпюра напряжений изгиба и положение нейтральной оси при огибании шкива ремнем

Натяжные устройства. Необходимым условием работы ременных передач трением является предварительное натяжение ремня, которое должно сохраняться во время эксплуатации. Для компенсации отклоне­ний от номинала по длине ремня, его удлинения во время эксплуатации, а также для свободной установки новых ремней и создания их предварительного натяжения в передачах предусматривается регулировка межосе­вого расстояния и установка натяжных устройств.

В конструкциях передач наименьшее значение межосевого расстоя­ния должно соответствовать длине ремня, уменьшенной на 2% при длине ремня до 2 м и на 1% при длине ремня свыше 2 м; наибольшее значение устанавливается из расчета длины ремня, увеличенной на 5,5%.

Натяжные устройства можно классифицировать следующим обра­зом: устройства периодического действия, в которых натяже­ние ремня регулируется винтами; устройства постоянного дейст­вия, в которых натяжение поддерживается постоянным за счет силы тя­жести или усилия упругого элемента; устройства автоматические, обеспечивающие регулирование натяжения ремня в зависимости от нагрузки. Натяжные устройства периодического действия показаны на рис. 6.15: а — регулировка межосевого расстояния осуществляется переме­щением

электродвигателя по салазкам с помощью винта; б —- регулиров­ка осуществляется перемещением электродвигателя, установленного на качающейся платформе, регулируемой винтом.

Если в конструкции (рис. 6.15, б) удалить регулировочный винт, то получится натяжное устройство постоянного действия за счет веса электродвигателя.

Рисунок 6.15 - Натяжные устройства периодического действия с регулировкой межосевого расстояния переме­щением электродвигателя:

(а) по салазкам с помощью винта; (б) на качающейся платформе, регулируемой винтом.

Натяжные ролики применя­ют в основном в нереверсивных плоскоременных передачах с большими передаточными числами и малыми межосевыми расстояниями (без на­тяжного ролика у таких передач угол обхвата малого шкива α₁ < 150°). Применение натяжного ролика увеличивает угол обхвата малого шкива и, следовательно, тяговую способность передачи, но долговечность ремня при этом уменьшается, так как он изгибается в двух направлениях; кроме того, значительно повышаются требования к соединениям концов ремня и возрастает стоимость передачи. Диаметр D₀ натяжного ролика прини­мают равным D₀ = (0,8...1,0) D_1, где D₁ — диаметр малого шкива; натяж­ной ролик устанавливается на ведомой ветви ремня ближе к малому шкиву.

В клиноременных передачах, допускающих значительно меньший угол обхвата малого шкива, натяжные ролики применяют лишь при не­возможности регулировки межосевого расстояния; ролик рекомендуется располагать с внутренней стороны ремня, в противном случае ремень будет изгибаться в двух направлениях и возникнет необходимость применения ремня шестигранного (сдвоенного клинового) сечения.

Устройства с автоматической регулировкой натяжения ремня в зави­симости от передаваемого вращающего момента улучшают условия экс­плуатации ремня и передачи, однако такие натяжные устройства сложны, дороги и поэтому широкого применения не имеют.

Таблица 6.2