Ременная передача для станков с ЧПУ

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.

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.

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.

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 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.

Обслуживание

Своевременное обслуживание любой техники в соответствии с рекомендациями ее производителя обеспечит ее нормальное функционирование, паспортную производительность и выработку планового ресурса.

Обслуживание разбивается на несколько видов

  • текущее обслуживание;
  • диагностика;
  • планово-предупредительный ремонт;
  • внеплановый ремонт;
  • аварийный ремонт.

При условии проведения текущего обслуживания и планово-предупредительных ремонтов в соответствии с графиками удается значительно снизить риски выхода оборудования из строя.

Диагностика проводится с заданной периодичностью и призвана выявить негативные изменения в работе оборудования на ранней стадии и минимизировать потери времени и средств на внеплановые ремонты.

Конструктивные особенности ременной передачи

Велосипед с ременным приводом использует нейлоновый зубчатый синхронный ремень, усиленный шнурами из углеродного волокна, для привода заднего колеса. Ремень используется вместо традиционной велосипедной цепи. Ремни соединены с прочными зубьями из нержавеющей стали и кольцами из сплава. В результате получается невероятно прочная, чистая и долговечная система привода, которая требует очень небольшого технического обслуживания. Это та же технология ремня, которая используется в мотоциклах с ременным приводом и двигателях для автогонок.

Чтобы подытожить особенности конструкции, следует рассмотреть преимущества и недостатки ременной передачи.

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

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.

Преимущества

Вело с ременной передачей

  1. Легкие. Как упоминалось выше, ремни изготавливаются из легких синтетических материалов, обычно армированных сверхлегким и прочным углеродным волокном. Они также используют один зубец и цепное кольцо, что также экономит вес. Однако внутренние ступицы передач тяжелее, чем переключатели. Когда вы путешествуете на велосипеде, вам не нужно будет носить с собой смазку, обезжириватель, цепной инструмент и запасные звенья для ремонта и технического обслуживания
  2. Простота в обслуживании – ременные приводы не требуют смазки или регулировки. Это уменьшает адгезию грязи, существенно устраняя необходимость в регулярной очистке. Для поддержания идеальной работы достаточно быстрой протирки для удаления грязи и пыли. Внутренняя передача означает, что эти компоненты защищены кожухом.
  3. Чистые. Потому что нет смазки, они чище. Меньше масляных следов на руках, одежде или ногах
  4. Долговечные детали. В среднем ременные передачи служат в четыре раза дольше, чем цепные, прежде чем их потребуется заменить (20 000 против 5000 миль). Кроме того, меньше движущихся частей, а это означает, что меньше вещей, которые могут пойти не так. Это потенциально экономит ваши деньги в долгосрочной перспективе
  5. Тихо. Они намного тише цепей, потому что нет трения металла о металл. Ременные передачи также не скрипят из-за отсутствия технического обслуживания
  6. Переключение передач при остановке. Внутренние ступицы передач позволяют переключаться между передачами без педалирования, чтобы сделать переключение, как в традиционном цепном приводе

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.

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.

Классификация механических передач

Машиностроителями принято несколько классификаций в зависимости от классифицирующего фактора.

По принципу действия различают следующие виды механических передач:

  • зацеплением;
  • трением качения;
  • гибкими звеньями.

По направлению изменения числа оборотов выделяют редукторы (снижение) и мультипликаторы (повышение). Каждый из них соответственно изменяет и крутящий момент (в обратную сторону).

По числу потребителей передаваемой энергии вращения вид может быть:

  • однопотоковый;
  • многопотоковый.

По числу этапов преобразования – одноступенчатые и многоступенчатые.

По признаку преобразования видов движения выделяют такие типы механических передач, как

  • Вращательно-поступательные. Червячные, реечные и винтовые.
  • Вращательно-качательные. Рычажные пары.
  • Поступательно-вращательные. Кривошипно-шатунные широко применяются в двигателях внутреннего сгорания и паровых машинах.

Для обеспечения движения по сложным заданным траекториям используют системы рычагов, кулачков и клапанов.

Основные показатели для выбора механических передач

Выбор типа передачи — сложная конструкторская задача. Нужно подобрать вид и спроектировать механизм, наиболее полно удовлетворяющий техническим требованиям, сформулированным для данного узла.

При выборе конструктор сопоставляет следующие основные факторы:

  • опыт предшествующих аналогичных конструкций;
  • мощность и момент на валу ;
  • число оборотов на входе и на выходе;
  • требуемый К.П.Д.;
  • массогабаритные характеристики;
  • доступность регулировок;
  • плановый эксплуатационный ресурс;
  • себестоимость производства;
  • стоимость обслуживания.

При высоких передаваемых мощностях обычно выбирают многопоточный зубчатый вид. При необходимости регулировки числа оборотов в широком диапазоне разумно будет выбрать клиноременной вариатор. Конечное решение остается за конструктором.

ДОМОСТРОЙСантехника и строительство

Большинство современных рабочих машин требует регулирования скорости рабочих органов в зависимости от условий осуществления технологического процесса. Для этого машины снабжают ступенчатыми коробками передач с большим числом зубчатых пар, например, в коробке передач автомобилей их 4 — 6 пар, станков 5 — 16 лишь в механизме главного движения. Применение в машинах вариаторов (бесступенчатых передач)значительно упрощает конструкцию, позволяет установить оптимальный скоростной режим и регулировать скорость на ходу. Все это существенно повышает производительность машины, качество продукции и, кроме того, вызывает уменьшение шума и вибрации.

Простейший вариатор, называемый
лобовым (рис.10), состоит из ролика 1 и диска 2. Изменение скорости ведомого вала происходит за счет осевого перемещения ролика. Лобовой вариатор допускает реверсивные вращения ведомого вала при одностороннем вращении ведущего. Ведущим звеном в лобовой передаче может быть либо ролик, либо работающий торцом диск. Ролик можно смещать вдоль оси. Это позволяет плавно регулировать величину и направление угловой скорости выходного звена.
Рис.10. Лобовой вариатор

Передаточное число лобового вариатора

Основной кинематической характеристикой вариатора является диапазон регулированияугловой скорости (передаточного числа) ведомого вала при постоянной угловой скорости ведущего вала:

На рис. 11 показана схема вариатора с коническими катками 1и 3 и промежуточным цилиндрическим катком 2, зажатым между коническими катками с помощью пружины 4.

При вращении маховика 5 винт 6, перемещающийся в подшипниках 7, передвигает промежуточный каток 2, свободно вращающийся на оси винта. При постоянной угловой скорости ведущего катка 1 значение угловой скорости ведомого катка 3 изменяется. Если промежуточный каток 2 перемещается влево, то угловая скорость ведомого катка 1 увеличивается.

Рис.11. Вариатор с коническими катками

Контрольные вопросы

1.Мощность механической передачи определяется по формуле …

2.КПД механической передачи определяется по формуле …

3.Механическая передача является повышающей и называется мультипликатором при …

4.Механическая передача является понижающей и называется редуктором при …

5.Коэффициент полезного действия (КПД) механического привода определяется по формуле …

Заключение

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

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий