Классификация передач. В зависимости от формы поперечного сечения ремня передачи бывают: плоскоременные, клиноременные, круглоременные, поликлиноременные (рис. 69). Плоскоременные передачи по расположению бывают перекрестные и полуперекрестные (угловые), рис. 70. В современном машиностроении наибольшее применение имеют клиновые и поликлиновые ремни. Передача с круглым ремнем имеет ограниченное применение (швейные машины, настольные станки, приборы).

Разновидность ременной передачи является Зубчатоременная, передающая нагрузку путем зацепления ремня со шкивами.

А	Б
Рис. 69. Виды приводных ремней: а – плоский, б – клиновой, в – поликлиновой, г - круглый.

Рис. 70. Виды плоскоременных передач: а – перекрестная, Б – полуперекрестная (угловая)

Назначение. Ременные передачи относится к механическим передачам трения с гибкой связью и применяют в случае если необходимо передать нагрузку между валами, которые расположены на значительных расстояниях и при отсутствии строгих требований к передаточному отношению. Ременная передача состоит из ведущего и ведомого шкивов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга и соединенных ремнем (ремнями), надетым на шкивы с натяжением. Вращение ведущего шкива преобразуется во вращение ведомого благодаря трению, развиваемому между ремнем и шкивами. По форме поперечного сечения различают Плоские, Клиновые, Поликлиновые и Круглые приводные ремни. Различают плоскоременные передачи - Открытые, которые осуществляют передачу между параллельными валами, вращающимися в одну сторону; Перекрестные, Которые осуществляют передачу между параллельными валамиПри вращении шкивов в противоположных направлениях; в Угловых (полуперекрестных) плоскоременных передачах шкивы расположены на скрещивающихся (обычно под прямым углом) валах. Для обеспечения трения между шкивом и ремнем создают натяжение ремней путем предварительного их упругого деформирования, путем перемещения одного из шкивов передачи или с помощью натяжного ролика (шкива).

Преимущества. Благодаря эластичности ремней передачи работают плавно, без ударов и бесшумно. Они предохраняют механизмы от перегрузки вследствие возможного проскальзывания ремней. Плоскоременные передачи применяют при больших межосевых расстояниях и, работающие при высоких скоростях ремня (до 100М/с). При малых межосевых расстояниях, больших передаточных отношениях и передаче вращения от одного ведущего шкива к нескольким ведомым предпочтительнее клиноременные передачи. Малая стоимость передач. Простота монтажа и обслуживания.

Недостатки. Большие габариты передач. Изменение передаточного отношения из-за проскальзывания ремня. Повышенные нагрузки на опоры валов со шкивами. Необходимость устройств для натяжения ремней. Невысокая долговечность ремня.

Сферы применения. Плоскоременная передача проще, но клиноременная обладает повышенной тяговой способностью и вписывается в меньшие габариты.

Поликлиновые ремни - плоские ремни с продольными клиновыми выступами-ребрами на рабочей поверхности, входящими в клиновые канавки шкивов. Эти ремни сочетают достоинства плоских ремней - гибкость и клиновых - повышенную сцепляемость со шкивами.

Круглоременные передачи применяют в небольших машинах, например машинах швейной и пищевой промышленности, настольных станках, а также различных приборах.

По мощности ременные передачи применяются в различных машинах и агрегатах при 50КВТ, (в некоторых передачах до 5000КВт), при окружной скорости - 40М/с, (в некоторых передачах до 100М/с), по передаточным числам 15, КПД передач: плоскоременные 0,93…0,98, а клиноременные – 0,87…0,96.

Рис. 71 Схема ременной передачи.

Силовой расчет. Окружная сила на ведущем шкиве

. (12.1)

Расчет ременных передач выполняют по расчетной окружной силе с учетом коэффициента динамической нагрузки И режима работы передачи:

, (12.2)

Где - коэффициент динамической нагрузки, который принимается =1 при спокойной нагрузке, =1,1 – умеренные колебания нагрузки, =1.25 – значительные колебания нагрузки, =1,5 – ударные нагрузки.

Начальную силу натяжения ремня FO (предварительное натяжение) принимают такой, чтобы ремень мог сохранять это натяжение достаточно длительное время, не подвергаясь большой вытяжке и не теряя требуемой долговечности. Соответственно этому начальное напряжение в ремне для плоских стандартных ремней без автоматических натяжных устройств =1,8МПа; с автоматическими натяжными устройствами = 2МПа; для клиновых стандартных ремней =1,2...1,5МПа; для полиамидных ремней = 3...4МПа.

Начальная сила натяжения ремня

, (12.3)

Где А - Площадь поперечного сечения ремня плоскоременной передачи либо площадь поперечного сечения всех ремней клиноременной передачи.

Силы натяжения ведущей И ведомой S2 Ветвей ремня в нагруженной передаче можно определить из условия равновесия шкива (рис. 72).

Рис. 72. Схема к силовому расчету передачи.

Из условия равновесия ведущего шкива

(12.4)

С учетом (12.2) окружная сила на ведущем шкиве

. (12.5)

Натяжение ведущей ветви

, (12.6)

Натяжение ведомой ветви

. (12.7)

Давление на вал ведущего шкива

. (12.8)

Зависимость между силами натяжения ведущей и ведомой ветвей приближенно определяют по формуле Эйлера, согласно которой натяжений концов гибкой, невесомой, нерастяжимой нити, охватывающей барабан связаны зависимостью

, (12.9)

Где - коэффициент трения между ремнем и шкивом, - угол обхвата шкива.

Среднее значение коэффициента трения для чугунных и стальных шкивов можно принимать: для резинотканевых ремней =0,35, для кожаных ремней = 0,22 и для хлопчатобумажных и шерстяных ремней = 0,3.

При определении сил трения в клиноременной передаче в формулы вместо – коэффициента, трения надо подставлять приведенный коэффициент трения для клиновых ремней

, (12.10)

Где - угол клина ремня .

При совместном рассмотрении приведенных силовых соотношений для ремня получим окружную силу на ведущем шкиве

, (12.11)

Где - коэффициент тяги, который определяется по зависимости

. (12.12)

Увеличение окружного усилия на ведущем шкиве можно достичь увеличением предварительного натяжения ремня либо повышением коэффициента тяги, который повышается с увеличением угла обхвата и коэффициента трения.

В таблицах со справочными данными по характеристикам ремней указаны их размеры с учетом необходимых коэффициентов тяги.

Геометрический расчет. Расчетная длина ремней при известном межосевом расстоянии и диаметрах шкивов (рис.71):

(12.13)

Где . Для конечных ремней длину окончательно согласовывают со стандартными длинами по ГОСТ. Для этого выполняют геометрический расчет согласно схемы показанной на рис.73.

Рис.73. Схема к геометрическому расчету ременной передачи

По окончательно установленной длине плоскоременной или клиноременной открытой передачи действительное межосевое расстояние передачи пои условии, что

Расчетные формулы без учета провисания и начальной деформации ремня.

Угол обхвата ведущего шкива ремнем в радианах:

, (12.14)

В градусах .

Для плоскоременной передачи рекомендуется , а для клиноременной .

Порядок выполнения проектного расчета. Для ременной передачи при проектном расчете по заданным параметрам (мощность, момент, угловая, скорость и передаточное отношение) определяются размеры ремня и приводного шкива, которые обеспечивают необходимую усталостную прочность ремня и критический коэффициент тяги при максимальном КПД. По выбранному диаметру ведущего шкива из геометрического расчета определяются остальные размеры:

Проектный расчет плоскоременной передачи по тяговой способности производят по допускаемому полезному напряжению, Которое определяют по кривым скольжения. В результате расчета определяется ширина ремня по формуле:

, (12.15)

Где - окружная сила в передаче; - допустимая удельная окружная сила, которая соответствует максимальному коэффициенту тяги, которая определяется при скорости ремня =10 м/с и угле обхвата =1800; - коэффициент расположения передачи в зависимости от угла наклона линии центров к горизонтальной линии: =1,0, 0,9, 0,8 для углов наклона =0…600, 60…800, 80…900; - коэффициент угла обхвата шкива ; - скоростной коэффициент: ; - коэффициент режима работы, который принимается: =1,0 спокойная нагрузка; =0,9 нагрузка с небольшими изменениями, =0,8 – нагрузка с большими колебаниями, =0,7 – ударные нагрузки.

Для расчета предварительно по эмпирическим формулам определяется диаметр ведущего шкива

, (12.16)

Где - передаваемая мощность в кВт, - частота вращения.

Диаметр ведущего шкива округляется до ближайшего стандартного.

Принимается тип ремня, по которому определяется допустимая удельная окружная сила по таблице 12.1.

Таблица 12.1

Параметры плоских приводных ремней

Параметры	Марка ткани для прокладок ремня
	Б-800	БКНЛ-65	ТК-150	ТК-200-2	ТК-300
Допустимая действующая сила на прокладку, Н/мм	3	3	10	13	20
Расчетная толщина тканевой прокладки Δ мм	1,5	1,5	1,3	1,4	1,5
Число прокладок Zn	3…6	3…6	3,4 3…5, при b = 355мм	3,4	3,0 b = 180…315мм

Расчетную ширину ремня округляют до ближайшей стандартной ширины по табл.12.2.

Таблица 12.2 Стандартная ширина плоских приводных ремней

1-й ряд	20, 25,32, 40, 50, 63, 71, 80, 90, 110, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280…
2-й ряд	30, 60, 70, 115, 300…

Таблица 12.3 Ширина обода шкива плоскоременной передачи.

B	В	B	В	B	В
40	50	100	112	200	224
50	63	112	125	224	250
63	71	125	140	250	280
71	80	140	160	280	315
80	90	160	180	315	355
90	100	180	200	355	400
				400	450

Проектный расчет клиноременной передачи по тяговой способности производят по допускаемой мощности передаваемой одним ремнем выбранного поперечного сечения, которое также определяют по кривым скольжения. В результате расчета определяется количество ремней выбранного сечения по формуле:

, (12.17)

Где - допускаемая мощность, передаваемой одним поперечного сечения; - коэффициент угла обхвата шкива: ; - коэффициент длины ремня: ; - коэффициент, который учитывает неравномерность нагружения между ремнями .

Для расчета по формуле (12.17) предварительно по эмпирическим зависимостям определяется тип поперечного сечения ремня (рис.74), а по нему предварительно принимается диаметр ведущего шкива по передаваемой мощности и частоте вращения, согласно таблице 12.3.

Таблица 12.4

Мощность N0, которая передается одним клиновым ремнем при α=180o, длине ремня ℓ0 спокойном нагружении и передаточном отношении U = 1

Сечение ремня	Диаметр d1, мм	Р0 (кВт) при скорости ремня υ, м/с
3	5	10	15	20	25
Z l0=1320мм	63 71 80 90 100	0,31 0,37 0,40 0,44 0,46	0,49 0,56 0,62 0,67 0,70	0,82 0,95 1,07 1,16 1,24	1,03 1,22 1,41 1,56 1,67	1,11 1,37 1,60 1,73 1,97	- 1,40 1,65 1,90 2,10
А l0=1700мм	90 100 112 125 140	0,56 0,62 0,70 0,74 0,80	0,84 0,95 1,05 1,15 1,23	1,39 1,60 1,82 2,00 2,18	1,75 2,07 2,39 2,66 2,91	1,88 2,31 2,74 3,10 3,44	- 2,29 2,82 3,27 3,70
В l0=2240мм	125 140 160 180 200 224	0,92 1,07 1,20 1,30 1,40 1,47	1,39 1,61 1,83 2,01 2,15 2,26	2,26 2,70 3,15 3,51 3,79 4,05	2,80 3,45 4,13 4,66 5,08 5,45	- 3,38 4,73 5,44 6,00 6,50	- - 4,88 5,76 6,43 7,05
С l0=3750мм	200 224 250 280	1,85 2,08 2,28 2,46	2,77 3,15 3,48 3,78	4,58 5,35 6,02 6,63	5,80 6,95 7,94 8,86	6,33 7,86 9,18 10,4	- 7,95 9,60 11,1
D l0=6000мм	355 400 450 500	4,46 4,94 5,36 5,70	6,74 7,54 8,24 8,80	11,4 13,3 14,4 15,5	14,8 17,2 19,3 21,0	16,8 20,0 22,3 25,0	17,1 21,1 24,6 27,5

Перевод системы обозначений сечений клиновых ремней по ГОСТ 1284 в международные стандарты: О – Z, А – A, Б – B, В – C, Г – D, Д – E, Е – E0

Межосевое расстояние может быть задано в исходных данных, либо приниматься в диапазоне

,

,

Где - высота, выбранного сечения ремня.

В результате геометрического расчета передачи уточняются значения параметров определяются расчетная длина ремня , которая округляется до ближайшего стандартного значения, согласно таблице 12.5.Таблица 12.5

Стандартная длина клиновых ремней

Длина , мм	Сечение ремня
	Z	A	B	C
400; 425; 450; 475; 500; 530	*
560; 600; 630; 670; 710; 750	*	*
800; 850; 900; 950; 1000; 1060	*	*	*
1120; 1180; 1250; 1320; 1400; 1500; 1600; 1700; 1800; 1900; 2000; 2120; 2240; 2360;2500	*	*	*	*
2650; 2800; 3000; 3150; 3350; 3550; 3750; 4000		*	*	*
4250; 4500; 4750; 5000; 5300; 5600; 6000			*	*
6300; 6700; 7100; 7500; 8000; 8500; 9000; 9500; 10000; 10600				*

Расчетное число клиновых ремней округляют до ближайшего большего целого числа.

Проверочный расчет на долговечность. Долговечность ремня определяется его сопротивлением усталости при циклическом нагружении. Сопротивление усталости определяется числом циклов нагружений, которое возрастает с увеличением при скорости ремня и уменьшении его длины. Для обеспечения долговечности ремня в пределах 1000…5000 часов работы проверяется число пробегов ремня в секунду, которое соответствует числу нагружений в секунду

, (12.18)

Где - скорость ремня, - длина ремня; - допустимое число пробегов ремня в секунду. Рекомендовано для плоских ремней =5 с-1, а для клиновых ремней =15 с-1.

Таблица 12.6

Размеры канавок шкива клиноременной передачи

 

Сечение ремня	c	e	t		Расчетные диаметры при угле φо
					34	36	38	40
Z	2,5	7,5	12,0	8,0	63-71	80-100	112-160	180
A	3,3	9,0	15,0	10,0	90-112	125-160	180-400	450
B	4,2	11,0	19,0	12,5	125-160	180-224	250-500	560
C	5,7	14,5	22,5	17,0	-	200-315	355-630	710
D	8,1	20,0	37,0	24,0	-	315-450	600-900	1000
E	9,6	23,5	44,5	29,0	-	500-560	630-1120	1250
E0	12,5	31,0	58,0	38,0	-	-	800-1400	1600

Таблица 12.7  Размеры и параметры клиновых ремней

Таблица 12.7

Размеры и параметры клиновых ремней

 

Тип	Обозначение сечения	Размеры сечения, мм				F, мм2	L, м		Dmin, мм	М1, Нм
		b	bp	h	y0
Нормального сечения	Z	10	8,5	6	2,1	47	0,4-2,5		63	≤30
	A	13	11	8	2,8	81	0,56-4,0		90	15-60
	B	17	14	10,5	4	138	0,8-6,3		125	50-150
	C	22	19	13,5	4,8	230	1,8-10		200	120-600
	D	32	27	19	6,9	476	3,15-15		315	450-2400
	E	38	32	23,5	8,3	692	4,5-18		500	1600-6000
	E0	50	42	30	11	1170	6,3-18		800	≥4000
Узкие	УО	10	8,5	8	2,0	56	0,63	3,55	63	≤150
	УА	13	11	10	2,8	95	0,80	4,50	90	90	400
	УБ	17	14	13	3,5	158	1,25	8,00	140	300	2000