Расчет ременной передачи по тяговой способности, КПД передачи

Тяговая способность повышается с увеличением угла охвата коэффициента трения f ремня на шкиве, силы начального натяжения F ₀, уменьшается с ростом скорости ремня v ₁ из-за действия центробежных сил, отрывающих ремень от шкива. Однако с ростом силы нагрузка на валы возрастает, а долговечность ремня уменьшается. Это ограничивает предельное значение силы .

Расчет на тяговую способность основан на использовании кривых скольжения (рис. 14.8), которые строят в координатах коэффициент тяги – относительное скольжение. Коэффициент тяги

(14.24)

Рис. 14.8

характеризует уровень нагруженности передачи вращающим моментом и не зависит от ее размеров. Отсюда можно определить напряжения в ремне от окружной силы .

Относительное скольжение выражают из (14.9):

(14.25)

Кривые скольжения получают экспериментально: при постоянных F ₀ и v ₁ постепенно повышают полезную нагрузку - окружную силу на шкивах F_t и измеряют относительное скольжение. Испытания ременных передач проводят при типовых условиях: v ₁=10 м/с, a ₁=180⁰. До некоторого критического значения коэффициента тяги j _k кривая скольжения имеет прямолинейный характер, т.к. скольжение вызывается упругими деформациями ремня, которые пропорциональны коэффициенту тяги.

При дальнейшем росте нагрузки, кроме упругого скольжения, возникает дополнительное проскальзывание, и суммарное скольжение возрастает быстрее, чем нагрузка. Затем кривая скольжения резко поднимается вверх и при предельном значении коэффициента тяги j _max наступает полное буксование (т.е. шкив вращается при неподвижном ремне. При этом величина угла достигает значения угла охвата .

При работе передачи возникают потери: на упругий гистерезис; на скольжение ремня по шкивам в окружном направлении; на преодоление аэродинамических сопротивлений; на трение в подшипниках. В клиноременной передаче из-за значительной высоты профиля добавляются потери на радиальное скольжение и на поперечное сжатие ремня в канавке. Наибольшая доля потерь приходится на гистерезис при изгибе, особенно для клиноременных передач. Потери при изгибе и аэродинамические не зависят от нагрузки на передачу, поэтому КПД передачи при малых нагрузках низок. КПД достигает максимума при критическом коэффициенте тяги j _k (рис. 14.8), затем начинает падать в связи с потерями на буксование. Кривую изменения КПД получают экспериментально.

Кривые скольжения и КПД показывают, что оптимальная нагрузка ременной передачи лежит в зоне критического коэффициента тяги, где наибольший КПД. При меньших нагрузках передача недоиспользуется. Переход за критическое значение коэффициента тяги допустимо только при кратковременных перегрузках. Работа в этой области связана с повышенным износом ремня, потерями энергии в передаче и снижением скорости на ведомом шкиве. Средние значения , полученные из испытаний при типовых режимах, для клиновых ремней ~ 0,7, для плоских синтетических ~ 0,5, для прорезиненных ~ 0,6. Оптимальные значения окружной силы и передаваемой мощности:

;

(14.26)