Ременные и цепные передачи (стр. 2 из 5)
Рис.
где dFn – нормальная сила реакции, действующая на элемент ремня от шкива; f –коэффициент трения ремня по шкиву. Из имеем:
Подставим значение
в пренебрегая членом 
в связи с его малостью. Тогда
и 
После потенцирования имеем:
где e – основание натурального логарифма, b - угол, на котором происходит упругое скольжение, при номинальной нагрузке
.Полученная зависимость показывает, что отношение F1/F2 сильно зависит от коэффициента трения ремня на шкиве и угла
. Но эти величины являются случайными, в условиях эксплуатации могут принимать весьма различные значения из числа возможных, поэтому силы натяжения ветвей в особых случаях уточняют экспериментально.Обозначая
и учитывая, что 
, имеем 
и 
Ремни обычно неоднородны по сечению. Условно их рассчитывают по номинальным (средним) напряжениям, относя силы ко всей площади поперечного сечения ремня и принимая справедливым закон Гука.
Нормальное напряжение от окружной силы Ft:
где A – площадь сечения ремня, мм2.
Нормальное напряжение от предварительного натяжения ремня
.Нормальные напряжения в ведущей и ведомой ветвях:
и 
.Центробежная сила вызывает нормальные напряжения в ремне, как во вращающемся кольце:
где s ц – нормальные напряжения от центробежной силы в ремне, МПа; v1 – скорость ремня, м/с;
- плотность материала ремня, кг/м3.При изгибе ремня на шкиве диаметром d относительное удлинение наружных волокон ремня как изогнутого бруса равно 2y/d, где y – расстояние от нейтральной линии в нормальном сечении ремня до наиболее удаленных от него растянутых волокон. Обычно толщина ремня
. Наибольшие напряжения изгиба возникают на малом шкиве и равны: 
Максимальные суммарные напряжения возникают на дуге сцепления ремня с малым (ведущим) шкивом:
Рис.
Эти напряжения используют в расчетах ремня на долговечность, так как при работе передачи в ремне возникают значительные циклические напряжения изгиба и в меньшей мере циклические напряжения растяжения из-за разности натяжения ведущей и ведомой ветвей ремня.
1.5 Геометрия
Основные геометрические параметры
и 
— диаметры ведущего и ведомого шкивов; а — межосевое расстояние; В — ширина шкива; L — длина ремня; 
— угол обхвата; 
— угол между ветвями ремня (рис.6). 
Рис. Основные геометрические параметры ременных передач
Углы
и 
, соответствующие дугам, по которым происходит касание ремня и обода шкива, называют углами обхвата. Перечисленные геометрические параметры являются общими для всех типов ременных передач.1.5.1 Расчет геометрических параметров
1. Межосевое расстояние
где L — расчетная длина ремня; D1 и D2 — диаметры ведущего и ведомого шкивов.
Для нормальной работы плоскоременной передачи должно соблюдаться условие:
при этом а должно быть не более 15 м.
2. Расчетная длина ремня
на сшивку добавляют еще 100—300 мм.
3. Диаметр ведущего шкива (малого), мм
где
— мощность на ведущем валу, кВт; 
— угловая скорость ведущего вала, рад/с.4. Диаметр ведомого шкива
(5)где и — передаточное число;
— коэффициент скольжения.При диаметре D > 300 мм шкивы изготовляют с четырьмя—шестью спицами. Для шкивов, имеющих отклонения от стандартных размеров, производят расчет на прочность. Обод рассчитывают на прочность как свободно вращающееся кольцо под действием сил инерции; спицы рассчитывают на изгиб.
1.5.2 Допускаемые углы обхвата ременных передач
Вследствие вытяжки и провисания ремня при эксплуатации углы обхвата
измеряются приближенно: 
В формуле выражение
где
— угол между ветвями ремня (для плоскоременной передачи ( < 30°)). Угол между ветвями ремня влияет на величину углов обхвата ( и ). Рекомендуется принимать также значение диаметров шкивов ( и ), чтобы соблюдалось условие 
где для плоскоременной передачи
= 150°, для клиноременной — = 120°.1.6 Расчет долговечности ремня
Ремень испытывает переменные циклические напряжения
, приводящие к усталостным повреждениям ремня и выходу его из строя. Кривые усталости Велера для ремней приближенно имеют вид 
,где m и C – постоянные, определяемые экспериментально; max – максимальные нормальные напряжения в ремне; NE – эквивалентное число циклов нагружения за срок службы ремня.
Здесь zш –число шкивов в передаче; Lh – ресурс ремня, ч.; i – коэффициент, учитывающий разную деформацию изгиба ремня на меньшем и большем шкивах; L – длина ремня, м. При передаточном отношении
, с увеличением передаточного отношения влияние изгиба на большем шкиве уменьшается, а 
увеличивается, приближаясь к значению zш. Расчет ремней на долговечность требует накопления экспериментальных данных о параметрах кривых усталости, в связи с чем в настоящее время этот расчет пока применяют не для всех типов передач.2.Цепные передачи
2.1 Общие сведения
Цепные передачи – это передачи зацеплением и гибкой связью, состоящие из ведущей 1 и ведомой 2 звездочек и охватывающей их цепи 3. В состав передачи также часто входят натяжные и смазочные устройства, ограждения. Возможно применение нескольких ведомых звездочек. Цепь состоит из соединенных шарнирно звеньев, за счет чего обеспечивается гибкость цепи. Передачи используют в сельскохозяйственных, подъемно-транспортных, текстильных и полиграфических машинах, мотоциклах, велосипедах, автомобилях, нефтебуровом оборудовании.