Ременные передачи

Ременные передачи появились еще в античные времена и вначале существовали в виде канатных передач, служивших, например, для подъема воды. На рис. 2.23 представлена инженерно проработанная перекрестная канатная передача XVI в., предложенная италъянским математиком и механиком Дж. Кардано (известного также по «карданной передаче»). Перекрестной эта передача выполнена не для того, чтобы изменить направление вращения, просто изобретатель старался увеличить угол обхвата шкивов канатом для увеличения силы трения и, как следствие несущей способности передачи. В XVII в. канат был заменен кожаным плоским ремнем, причем передача нередко выполнялась также перекрестной. Но скоро преобладающую роль получили «открытые» передачи, где сечения ремня оставались параллельными самим себе. При этом трение ремня о шкивы слабело, и в XVIII в. был предложен натяжной ролик, позволяющий увеличить как угол обхвата, так и натяжение ремня. Тогда же, в борьбе с соскакиванием плоского ремня со шкива, было принято парадоксальное на первый взгляд решение — делать ведомый шкив выпуклым (рис. 2.24). Вопреки ожиданию, что ремень будет соскакивать с такого шкива еще быстрее, первый занимал на нем устойчивое положение. В быстроходных плоскоременных передачах оба шкива — и ведомый, и ведущий — выполняют выпуклыми. Рис. 2.24. Выпуклый шкив ременной передачи

Рис. 2.23. Перекрестная веревочная передача Джеронимо Кардано (XVI в.): 1, 3 — шкивы, вращающиеся в противоположные стороны; 2 — канат

С целью дальнейшего повышения несущей способности ременной передачи рабочую поверхность ремня стали выполнять в виде клина, и сама передача получила название клиноременной. Сечение ремня получилось трапециевидным (в одиночных клиновых ремнях) или даже пилообразным (в поликлиновых ремнях). Внутри ремней проходит корд — несущий прочный слой в виде ткани или шнуров из синтетического материала, из-за чего ремни получили названия соответственно кордтканевые и кордшнуровые. Последние более гибки и долговечны. На рис. 2.25 изображены сечения кордтканевого (а) и кордшнурового (б) ремней, а также поликлинового кордшнурового ремня (в).

Рис. 2.25. Ремни:

а, б — клиновые; в — поликлиновой; 1 — прорезиненная ткань; 2 — слой кордткани (кордшнура); 3 — резина

Клиновые ремни, из-за их расклинивающего действия на шкив, прижимаются рабочими поверхностями к ручью шкива примерно в 3 раза сильнее, чем плоский ремень при том же натяжении. Этим обуславливается их повышенная несущая способность, малые габариты и углы обхвата по сравнению с плоскими ремнями. В настоящее время такие ремни имеют преимущественное применение в машиностроении, хотя все большие позиции завоевываются скоростными плоскими синтетическими ремнями.

Кроме упомянутых типов ремней, бывают еще ремни круглые, почти как канаты в передаче Кардано, применяемые для малых мощностей.

Зубчатые ремни (рис. 2.26) работают по принципу зацепления (как цепные передачи), а не трения (как все ремни с гладкой рабочей поверхностью). Поэтому передачи такими ремнями могут быть отнесены к ременным лишь условно; по сути дела — это «мягкие» цепные передачи.

Рис. 2.26. Зубчатый ремень:

1 — несущая часть ремня; 2 — зуб

Достоинства ременных передач (в сравнении с цепными): плавность работы; бесшумность; проскальзывание в случае перегрузок; отсутствие потребности в смазке; малая стоимость; легкий монтаж; возможность работы на высоких окружных скоростях.

Недостатки ременных передач (также в сравнении с цепными): большие габариты или малая несущая способность; неизбежное упругое проскальзывание (кроме зубчатых ремней); повышенные силы, действующие на опоры; малая долговечность, особенно быстроходных и клиновых ремней; необходимость специальных устройств для натяжения ремня.

Ременные передачи, как и цепные, в новых машинах применяют для малых и средних мощностей — от долей киловатта до...300 кВт, но чаще всего до 50 кВт.

КПД плоских и зубчатых ременных передач примерно такой же, как и у цепных — 0,94...0,98; у клиновых он ниже — 0,92...0,96.