Что такое ременная передача? Расчет ременной передачи

Клиноременная передача: расчет, применение. Ремни клиновые

Современная промышленность, машиностроение и прочие отрасли применяют в своей работе разнообразные механизмы. Они обеспечивают работу агрегатов, транспортных средств, моторов и т. д. Одним из востребованных, часто применяемых устройств является клиноременная передача .

Представленный механизм включает в себя несколько категорий конструкций. Они отличаются геометрическими параметрами, назначением, подходом к выполнению возложенных на механизм задач. Что собой представляют представленные приборы, будет рассмотрено далее.

Ременные передачи

Ременные передачи

Ременные передачи — это передачи механической энергии с помощью гибкого элемента, приводного ремня, за счет сил трения или сил зацепления. Ременные передачи могут иметь как постоянное, так и переменное передаточное число. Вот о том, какими бывают ременные передачи, мы и поговорим в этой статье.

Ременная передача (клиноременная) – что это такое?

Воздушные фильтры для легковых автомобилей

Автомобильная механика включает в себя довольно большое число механизмов, которые передают различные вращательные или поступательные движения на другие устройства. Одним из таких устройств является клиноременная передача. В этой статье мы постараемся как можно подробнее рассказать, что такое ременная передача, для чего она нужна и как работает?

Ременная передача

Что такое ременная передача? Расчет ременной передачи

Ременная передача – это механизм переноса энергии с помощью приводного ремня, использующего силы трения или зацепления. Величина передаваемой нагрузки зависит от натяжения, угла обхвата и коэффициента трения. Ремни огибают шкивы, один из которых ведущий, а другой – ведомый.

Преимущества и недостатки ременной передачи: нюансы от специалистов

Когда дело доходит до электронных велосипедов, существует два основных вида приводных систем: ременные и цепные приводы. Какой из них лучше, и каковы плюсы и минусы каждого из них? Какой из них вам больше подходит?

Вело с ременной передачей

Цепи дешевле, легче заменяются и более эффективны при низкой выходной мощности. Однако они также требуют большего обслуживания и быстрее изнашиваются. С другой стороны, ременные передачи стоят дороже и их труднее заменить. Однако они более тихие и не требуют технического обслуживания.

Общая характеристика

Устройство клиноременной передачи предполагает использование особого способа приведения в действие всего механизма. При этом применяется энергия, производимая в процессе вращательного момента. Это обеспечивает ременная передача. Она использует механическую энергию, которую впоследствии передает другому механизму.

Клиноременная передача

Такая конструкция состоит из ремня и минимум двух шкивов. Первый из названных конструкционных элементов изготавливается чаще всего из резины. Ремень клиноременной передачи изготавливается из материала, который прошел специальную обработку. Это позволяет представленному элементу быть устойчивым к средним и небольшим механическим воздействиям, повышенным температурам.

Среди ременных передач клиноременная является самой востребованной. Эту конструкцию сегодня достаточно часто применяют при производстве автомобилей, а также прочих разновидностей транспортных средств.

Что такое клиноременная передача (ременная)

Что такое клиноременная передача

Ременная передача – это способ передачи вращающей механической энергии от его источника на другой механизм. В данном случае, такой энергией выступает вращающий момент. Любая ременная передача состоит из одного ремня и двух шкивов как минимум.

Ремень, как правило, изготавливается из резины, прошедшей специальную обработку, которая позволяет ей стойко переносить не слишком сильные механические воздействия на растяжение и некоторые термические отклонения. Существует множество разновидностей ременных передач, но мы остановимся на самом распространенном варианте – клиноременной, которая получила достаточно широкое распространение в автомобилестроении.

Схема ременной передачи

Клиноременная передача выполнена в виде ремня клинообразной формы и соответствующих шкивов. Шкив клиноременной передачи представляет собой металлический диск со специальными ответвлениями по окружности, предназначенными для самого ремня. Ремень, в свою очередь имеет два варианта исполнения: зубчатый ремень или гладкий.

Изначально таким ремнем приводилось большое количество различных механизмов автомобиля. Основными и по сей день остаются генератор и водяной насос. На грузовых и многих других современных автомобилях с помощью такого ремня приводятся в движение специальные гидравлические насосы для гидроусилителя руля и воздушные компрессоры для усилителей тормозной системы автомобиля.

Главной особенностью шкива клиноременной передачи должна быть специальная канава для ремня. Без нее, данный ремень попросту соскочит с механизма, так как имеет сравнительно малую толщину. Такой подход позволяет сократить место, занимаемое ременным приводом за чет уменьшения его габаритов.

Размеры шкивов зависят от передаточного соотношения. Если передача понижающая, то ведущий шкив должен быть меньше ведомого и наоборот.

Ремень же должен обладать определенной мягкостью в различных погодных условиях. Так как автомобиль предназначен для эксплуатации в зимний и летний период, а значит, ремень не должен терять своих эластичных свойств не при каких обстоятельствах. Применение любого другого ремня в клиноременной передаче недопустимо.

Достоинства и недостатки ременных передач

Основными плюсами, которые имеют ременные передачи, являются следующие: несложная конструкция и невысокая стоимость; возможность обеспечения трансляции вращательного момента на большие расстояния; простота в эксплуатации и обслуживании; безударность работы и плавность хода.

В то же самое время ременные передачи имеют и целый ряд недостатков, к которым следует отнести: относительно большие размеры не позволяющие использовать их в ряде случаев; недолговечность при использовании на быстроходных механизмах; невозможность обеспечения постоянного передаточного отношения ввиду проскальзывания ремня; большие нагрузки на опоры и валы.

Следует также подчеркнуть, что надежность ременных передач существенно ниже, чем трансмиссий других типов, поскольку не исключены и достаточно часто случаются обрывы ремней и их соскакивания со шкивов. Именно поэтому ременные передачи требуют большего внимания с точки зрения обслуживания, и за ними нужно постоянно следить.

Особенности конструкции

Конструкция представленной разновидности передачи механической энергии включает в себя клиноременные шкивы и ремень. Последний из этих элементов обладает клинообразной формой. Шкивы выполнены в виде дисков из металла. Они имеют ответвления, равномерно распределенные по окружности. Они удерживают ремень в требуемом положении на поверхности шкивов.

Лента может быть двух типов. Она может иметь зубья или обладает абсолютно гладкой поверхностью. Выбор зависит от назначения механизма. Раньше представленная конструкция применялась во многих системах различных категорий транспортных средств.

Расчет клиноременной передачи

Сегодня представленный тип передачи механической энергии применяется в водяных насосах и генераторах машин. В тяжелой автомобильной технике подобная система устанавливается с целью приведения в движение гидроусилителей руля. Эта система обладает гидронасосом. Именно в нем используется подобная конструкция. Также клиноременные передачи устанавливают в компрессорах воздушного типа. Они предназначены для усилителей системы тормозов транспортного средства.

Типы плоскоременных передач

В зависимости от того как расположены оси шкивов, а так же от их назначения плоскоременные передачи разделяются на следующие типы: открытые передачи, передачи со ступенчатыми шкивами, перекрестные передачи и передачи с натяжным роликом.

Открытые передачи, характеризуются параллельными осями и тем, что шкивы вращаются в одном и том же направлении.

Передачи со ступенчатыми шкивами обеспечивают возможность изменения угловой скорости вращения ведомого вала при постоянной скорости ведущего вала.

У перекрёстных передач шкивы вращаются в противоположных направлениях, а их оси параллельны.

Передачи с натяжным роликом обеспечивают натяжение ремня в автоматическом режиме и увеличение угла обхвата шкива с небольшим диаметром.

Основными материалами для изготовления плоских ремней являются кожа, шерстяные, прорезиненные и хлопчатобумажные ткани, причем они могут иметь различную ширину. Какие именно из них используются в каждом конкретном случае, зависит от назначения ремня и условий его эксплуатации. Кроме того, немаловажное значение имеет и та нагрузка, которую будет испытывать ремень во время функционирования передачи.

Конструкция плоскоременной передачи относительно несложная, ее можно с успехом применять тогда, когда требуется высокие скоростные характеристики кинематических механизмов и большие расстояния между осями шкивов.

Области использования

  1. Привод ременной передачи с плоским ремнем применяется на станках, пилорамах, генераторах, вентиляторах, а также везде, где требуется повышенная гибкость и допускается проскальзывание. Для высоких скоростей используются синтетические материалы, для меньших – кордтканевые или прорезиненные.
  2. Ременная передача с клиновыми ремнями применяется для сельскохозяйственной техники и автомобилей (вентиляторная), в тяжелонагруженных и высокоскоростных приводах (узкая и нормального сечения).
  3. Вариаторы нужны там, где скорость вращения промышленных машин регулируется бесступенчато.
  4. Приводы с зубчатыми ремнями обеспечивают наилучшие характеристики передач в промышленности и в бытовой технике, где требуются долговечность и надежность.
  5. Круглоременные применяются для малых мощностей.

привод ременной передачи

Требования к элементам конструкции

Ремни клиновые обладают относительно небольшой толщиной. Это позволяет значительно сократить габариты, занимаемые системой. Однако этот факт требует особого подхода к организации геометрии шкива. Чтобы лента с него не соскакивала, внешняя поверхность дисков имеет специальные канавки. Они удерживают ремень в пазах.

Размеры клиноременной передачи

Размер самого шкива подбирается в соответствии с передаточным соотношением. Если необходимо создать понижающую передачу, ведомый шкив будет больше ведущего элемента конструкции. Существует и обратное соотношение.

При изготовлении ленты ремня применяются специальные мягкие материалы, которые не должны терять своих эксплуатационных качеств при любых погодных условиях. В мороз и жару ремень остается гибким. Именно по этой причине не допускается установка вместо специальной ленты иного материала. Это приведет к поломке агрегата.

Преимущества и недостатки

Как и все механизмы, ременная передача тоже имеет свои преимущества и недостатки, решить все из которых, к сожалению, не удается, что позволяет применять этот механизм только в определенной деятельности.

Достоинства:

  • Повышенная плавность работы. Так как резина обладает достаточной эластичностью, это позволяет ей снижать ударные нагрузки и уменьшать вибрации, возникающие при передаче вращающего момента.
  • Возможность неточной установки шкивов. Эластичный ремень допускает небольшой перекос, что не повлияет на общую работу механизма. Именно поэтому, данная передача имеет возможность изменения передаточного соотношения на ходу и так широко применяется на вариаторных коробках передач.
  • Отсутствие шума. Всегда и везде ременная передача славилась отсутствием шума. Это и заставило разработчиков ВАЗ 2105 выпустить именно с ременным приводом ГРМ.
  • Полное отсутствие перегрузок. Дело в том, что ремень в процессе своей работы может проскальзывать, что снижает нагрузку на механизм и защищает от износа дорогостоящие металлические детали устройства. Так, например, при слишком быстром вращении коленчатого вала, шкив генератора не получает такого же вращающего момент, а крутится со своей скоростью, полученной изначально, так как увеличив тягу, ремень начинает проскальзывать относительно второго шкива. Кроме того, в мотоблоках ременная передача используется в качестве привода сцепления, так как работает намного мягче и плавно.
  • Экономическая целесообразность. Дело в том, что шкивы и ремни стоят довольно дешево и не так часто нуждаются в замене. Пожалуй, ремневой привод является самым экономичным из всех.
  • Ременную передачу не нужно смазывать. Мало того, смазка негативно скажется на работе ремня, так как он начнет проскальзывать чаще и не сможет передать требуемый вращающий момент.
  • В случае повреждения ремня, он просто без последствий слетает с механизма, в отличие от цепи, которая ломает, все что «достанет». на достаточно большое расстояние. Мало того, некоторые ремни имеют способность к растяжению, что делает их со временем еще мягче.

Недостатки:

  • Шкивы ременного привода имеют намного больший размер, чем шкивы каких-либо других передач. Это делает данную конструкцию слишком большой, хотя нагрузка на оба вида передач абсолютно одинаковая.
  • Малая прочность ремня и ускоренный износ. При перетяжке ремень постоянно нагревается и обрывается, что вызывает остановку механизма.
  • Нарушение передаточного соотношения вследствие проскальзывания ремня относительно других шкивов. Данная проблема почти полностью отсутствует в зубчатом варианте ремня.
  • Нужда в дополнительных устройствах: устройство натяжения ремня, устройства, гасящие колебания и удерживающее ремень в канавках.
  • Слишком небольшая несущая способность.

Вот и все, что собой представляет клиноременная передача. В современном машиностроении она играет далеко не последнюю роль, поэтому не стоит ее недооценивать.

Клиноременная передача

Основным признаком клиноременной передачи является то, что ее приводной ремень имеет трапециевидное сечение с углом профиля, равным 40 °. По сравнению с ремнем плоского типа она способна передавать достаточно большие тяговые усилия, однако КПД ее существенно ниже.

Главная функция любого приводного ремня – это передача тягового усилия, и поэтому ему необходимо быть прочными, износостойкими, долговечными, обеспечивать хорошее сцепление со шкивами и при этом быть относительно недорогими.

Основная сфера использования клиноременных передач – машины и механизмы с малыми межосевыми расстояниями и большими передаточными отношениями. Оси валов при этом чаще всего располагаются в вертикальной плоскости.

Материалы

Материалы подбираются к условиям эксплуатации, где основное значение имеют нагрузка и тип. Они бывают следующими:

  • плоские – кожаные, прорезиненные со сшивкой, цельнотканевые из шерсти, хлопчатобумажные или синтетические;
  • клиновые – армирующий слой в центре с резиновой сердцевиной и тканая лента наружи;
  • зубчатые – несущий слой из металлического троса, полиамидного шнура или стекловолокна в основе из резины или пластмассы.

Поверхности ремней покрываются тканями с пропиткой для повышения износостойкости.

Использование

Агрегаты с ЧПУ, оснащенные передачей плоскоременного типа, применяются в качестве станков, пилорам, генераторов, вентиляторов, а также в других сферах, где необходима работа приборов с повышенным уровнем гибкости и возможностью проскальзывания. Если оборудование используется на высоких скоростях, применяются синтетические материалы. На более низких скоростях используются кордтканевые и прорезиненные ремни.

Аналоги клинового типа применяются в сельскохозяйственной отрасли. Передача различного сечения способна выдержать высокие нагрузки и большую скорость. Машины промышленного класса предполагают использование вариаторов. Наилучшими характеристиками обладают зубчатые ремни. Их применяют как в промышленной, так и в бытовой области. Круглоременная передача применяются для маломощных приборов.

Основным минусом ременной передачи с ЧПУ является качество ремня. Даже самым качественным изделиям свойственно растягивание. Быстрее всего растягиваются длинные виды. Инструмент на растянутых ремнях не может обеспечить высокую точность обработки. Эффект растяжения можно снизить, закрепив два ремня друг на друга. Растягивается лишь определенный отрезок, поэтому этот недостаток не столь опасен.

Передача этого типа обеспечивает мягкие движения, при отсутствии резонанса. Пыль и стружка не способны негативно повлиять на ее работу. Предусмотрена возможность осуществлять натяжку ремня.

станок на Ардуино с ременной передачей

Используя станок с ЧПУ следует запомнить несколько факторов:

  • зубчатые ремни обеспечивают перемещение подвижных частей агрегата;
  • ремни делятся на замкнутые и незамкнутые;
  • ремни из полиуретана более износостойкие;
  • на станках с ЧПУ допускается использование армированных ремней.

Передача данного типа на приборах с ЧПУ на высоких скоростях способна уменьшить уровень мощности и точности. Данный недостаток решается при помощи установки специального оборудования. После их установки может понадобиться настройка драйверов. Данное действие требуется для того, чтобы сгладить работу агрегата. Оно производится в настройках программы. Значение для шкивов, обеспечивающих правильно перемещение, зависит о того, какой модели выбран станок, или ШВП.

ременная передача на станке в работе

Для агрегатов с числовым программным управлением, использующих ременную передачу, не требуется специальных программоноситель. Программа составляется и разрабатывается в зависимости от того, для какого типа работ она необходима. Для того, чтобы устройство работало исправно в автономном режиме, следует периодически проверять его состояние. Программа не может решить проблему неисправного оборудования.

Разновидности

Клиноременная передача может быть выполнена в нескольких конфигурациях. Различают несколько популярных типов представленных механизмов. Одной из самых простых является открытая система. Шкивы при этом вращаются в одном направлении, оси перемещаются параллельно.

Устройство клиноременной передачи

Если же диски будут двигаться в противоположные стороны при сохранении параллельности полос, появляется перекрестная разновидность системы. Если же оси перекрещиваются, это будет полуперекрестная разновидность.

Если оси пересекаются, возникает угловая передача. Она применяет ступенчатые шкивы. Такая конструкция позволяет влиять на скорость под углом ведомого вала. Скорость ведущего шкива при этом остается постоянной.

Передача с холостым шкивом позволяет прекратить движение ведомого шкива при продолжении вращения ведущего вала. Передача с натяжным роликом способствует самостоятельному натяжению ремня.

Недостатки

Основные недостатки ременной передачи:

  1. Дорогие изначально ременные приводы по – прежнему являются довольно нишевыми продуктами. Процент велосипедов, построенных для ременных приводов, все еще довольно низок, и они требуют более сложных и дорогих компонентов. Низкий спрос означает более низкое предложение, следовательно, более высокую стоимость для потребителя
  2. Ограниченная совместимость в трансмиссиях и рамах. Они не совместимы с переключателями. Они должны использоваться в качестве односкоростных велосипедов с зубчатой коробкой передач или внутренней ступицей шестерни. Аналогичным образом, производители должны изготавливать рамы для ременных приводов. Они делают это, добавляя раскол в заднем треугольнике. Это связано с тем, что ремень является одним сплошным куском и не может быть разделен для установки, как цепь.
  3. Ограниченный размер шин или обода. Поскольку ремни шире цепей, вы можете столкнуться с проблемами с зазором, если хотите добавить более широкие диски или шины на свой велосипед.
  4. Новые детали стоят очень дорого. Новый ремень может стоить до 100 долларов, по сравнению с цепью, которая должна стоить около 10 долларов. Новая система ременной передачи также стоит значительно дороже, чем полностью новая цепная трансмиссия. Тем не менее, ременный привод прослужит гораздо дольше, что потенциально компенсирует дополнительные затраты
  5. Запчасти трудно найти. Многие небольшие велосипедные магазины не обслуживают ременные приводы и не перевозят запасные части. Это особенно актуально в развивающихся странах, что может привести к тому, что велосипедный тур будет прерван из-за невозможности получить детали для починки велосипеда в случае повреждения
  6. Ограниченные системы зубчато – цепных приводов имеют возможность предлагать более широкий диапазон передач, чем альтернативные ременные приводы. Это ограничение дальности передачи снижает их эффективность в горной местности

Вело с ременной передачей

Зубчатые ремни

Зубчатые ремни чаще всего изготавливаются из такого прочного и современного синтетического материала, как полиамид. В них довольно удачно сочетаются преимущества, которые имеют зубчатые зацепления и плоские ремни.

Эти ремни на своих рабочих поверхностях имеют небольшие выступы, которые во время работы входят в небольшие выемки, расположенные на шкивах. Они неплохо подходят для тех передач, которые передают вращение на высоких скоростях, а межосевое расстояние при этом невелико.

Что лучше цепная или ременная передача?

Для того, чтобы понять, какую систему выбрать: цепную или ременную передачу, следует еще внимательно оценить не только ременные передачи преимущества и недостатки, но и плюсы и минусы цепной передачи.

Расчетный диаметр шкива

Расчет клиноременной передачи начинают с определения диаметра шкива. Для этого необходимо взять два ролика цилиндрической формы. Диаметр их составляет величину Д. Это значение устанавливается для каждого размера сечения канавки. При этом контакт роликов проходит на уровне диаметра.

Передаточное число клиноременной передачи

Два ролика представленного типа необходимо поместить в канавку. Поверхности должны соприкоснуться. Между касательными плоскостями, которые образуют ролики, необходимо замерять расстояние. Они должны проходить параллельно относительно шкива.

Для расчета диаметра диска применяется особая формула. Она выглядит так:

Д = РК – 2Х, где РК – расстояние, которое замеряется между роликами, мм; Х – расстояние от диаметра диска до касательной, подходящей к ролику (проходит параллельно оси диска).

Пример расчета длины ремней

Длина ремня клиноременной передачи также может быть определена при использовании представленного расчета. Сначала нужно рассчитать расстояние между осями дисков. Для этого применяется формула:

Отсюда можно найти расстояние между валами:

Р = 1,2 * 250 = 300 мм

Далее можно определить длину ремня:

Д = (2*300 + (250-125)²+1,57(250+125))/4*300 = 120,5 см

Внутренняя длина ремня при размере А согласно ГОСТу равняется 118 см. При этом расчетная длина ленты должна составлять 121,3 см.

Заключение

Работоспособность ременных передач зависит от типа ремней и условий их эксплуатации. Правильный расчет позволит выбрать надежный и долговечный привод.

Расчет эксплуатации системы

Определяя размеры клиноременной передачи, необходимо рассчитать основные показатели ее эксплуатации. Для начала необходимо установить скорость, с которой будет вращаться лента. Для этого применяется определенный расчет. Данные для него были приведены выше.

С = 97 * 0,125 / 2 = 6,06 м/с

При этом шкивы будут вращаться с различной скоростью. Меньший вал будет оборачиваться с таким показателем:

СВм = 30 * 97 / 3,14 = 916 мин ¹

Исходя из представленных расчетов в соответствующих справочниках, определяется предельная мощность, которую можно передать при использовании представленного ремня. Этот показатель равняется 1,5 кВт.

Чтобы проверить материал на долговечность, необходимо произвести простой расчет:

Полученный показатель допустим ГОСТом, по которому изготавливается представленный ремень. Его эксплуатация будет достаточно продолжительной.

Положительные стороны

Клиноременная передача обладает массой достоинств, поэтому ее сегодня применяют в различных агрегатах достаточно часто. Подобная конструкция обеспечивает высокую плавность работы. Система функционирует практически бесшумно.

При неточностях при установке шкивов это отклонение компенсируется. Это особенно заметно по углу перекрещивания, который определяется между дисками. Нагрузка компенсируется в процессе проскальзывания ремня. Это позволяет несколько продлить срок эксплуатации системы.

Передача ременного типа компенсирует пульсации, которые возникают при работе двигателя. Поэтому можно обойтись без установки упругой муфты. Чем проще конструкция, тем лучше.

Смазывать представленный механизм не потребуется. Экономия проявляется в отсутствии необходимости приобретать расходные материалы. Шкивы и ремень можно легко заменить. Стоимость представленных элементов остается приемлемой. Смонтировать систему просто.

При использовании этой системы получается создать регулируемое передаточное отношение. Механизм имеет возможность работать на высоких скоростях. Даже при обрыве ленты остальные элементы системы остаются целыми. Валы при этом могут находиться на значительном удалении друг от друга.

Рассмотрев, что собой представляет клиноременная передача, можно отметить ее высокие эксплуатационные характеристики. Благодаря этому, представленную систему сегодня используют во многих агрегатах.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий