EN
Многоручьёвый клиновой ремень — это ремень круглой формы, имеющий ряд продольных треугольных ручьёв, прикреплённых к основанию плоского ремня (см. рис. 1). Рабочей поверхностью такого ремня служат боковые грани ручьёв, что делает его новой разновидностью передаточного ремня. Объединив достоинства как плоских, так и клиновых ремней, а также устранив их недостатки, многоручьёвые клиновые ремни в последние годы всё шире применяются в промышленности.
I. Характеристики многоручьёвых клиновых передач
1. По сравнению с традиционными клиновыми передачами многоручьёвые клиновые передачи обладают следующими преимуществами:
(1) Многоручьёвые клиновые ремни используются для равномерного распределения давления по всем контактным поверхностям за счёт несжимаемости резины (см. рисунок 2). Уровень эффективности контакта на клиновой поверхности ремня и в пазе шкива приближается к 100 %. В результате многоручьёвые клиновые ремни той же ширины, что и обычные клиновые ремни, способны передавать на 30–50 % большую нагрузку по сравнению со стандартными клиновыми ремнями.
(2) Благодаря своей малой толщине многоручьёвый клиновой ремень допускает минимальный эффективный диаметр шкива (demin), составляющий одну треть или одну пятую от диаметра шкива обычного клинового ремня. Поэтому его конструкция менее громоздка, а стоимость снижена (значения demin приведены в таблице 2).
(3) Приводы с многоручьёвыми клиновыми ремнями эффективно устраняют недостатки приводов с несколькими клиновыми ремнями, включая вибрации, неравномерную нагрузку и нестабильность передаточного отношения из-за изменения длины ремней.
(4) Многоручейковые ремни обладают низким удлинением и не ползут при перегрузке. Относительное перемещение между клиньями и канавками шкивов минимально, поэтому трением выделяется меньше тепла, а ресурс рабочих поверхностей ремня и шкива увеличивается.
(5) Многоручейковые ремни отличаются высокой гибкостью и малым весом, поэтому при передаче мощности потери на изгиб и центробежные силы отсутствуют, что обеспечивает высокий КПД передачи.
2. Они обладают такой же гибкостью, как приводы с плоскими ремнями, что позволяет устанавливать натяжные шкивы как с внутренней, так и с внешней стороны многоручейкового ремня. В отличие от плоских ремней, многоручейковые ремни не соскальзывают со шкивов во время работы. Их следует применять в высокоскоростных передачах; скорость может достигать 10 000 об/мин, а передаточное отношение — 1:10.
3. Шкивы для многоручьевых клиновых ремней также проще изготавливать и обрабатывать, поскольку для их производства не требуются специальные инструменты или оборудование, в отличие от приводов с зубчатыми ремнями. Требования к монтажу таких шкивов ниже, чем у зубчатых ремней, что облегчает их внедрение на многих заводах. Замена зубчатых ремней на многоручьевые клиновые ремни может быть весьма экономически выгодной там, где допускаются незначительные отклонения в передаточных отношениях механической передачи.
II. Введение в многоручьевые клиновые ремни и шкивные системы
1. Модели многоручьевых клиновых ремней и их поперечные размеры
Многоручьёвые ремни классифицируются по материалу изготовления на резиновые и полиуретановые. Резиновые клиновые ремни обладают более высокой теплостойкостью и несущей способностью по сравнению с полиуретановыми аналогами и применяются чаще. Резиновые клиновые ремни относятся к типу PH согласно стандарту ISO/DP 9982-1988, как указано в таблице 1. Ремни типа PH используются преимущественно в офисной технике и приборах для передачи движения. Ремни типа PK предназначены специально для автомобильных применений, например, для привода вентилятора, генератора и водяного насоса. Ремни типов PJ, PL и PM широко применяются в системах передачи общепромышленных машин и оборудования. В некоторых странах, таких как США и Великобритания, маркировка многоручьёвых ремней включает обозначения H, J, K, L, M; при этом базовые размеры ремней практически совпадают с приведёнными в таблице 1. Наиболее распространёнными являются ремни типов J и L. Несмотря на незначительные различия в поперечных размерах ремней в разных странах, это не препятствует их универсальной взаимозаменяемости. Что касается многоручьёвых ремней типа M, то угол клина у них во всех странах одинаков и составляет 40°, однако расстояние между клиньями различается. В результате многоручьёвые ремни типа M различных стран не всегда совместимы друг с другом.
Маркировка ремня по стандарту ISO состоит из номера клина, типа поперечного сечения ремня и его эффективной длины. В качестве примера ремень типа PM, состоящий из 10 клиньев и имеющий эффективную длину 3550 мм, маркируется как 10PM3550, однако в Великобритании и США он маркируется как 550M10.
Для измерения эффективной длины (L) ремня используется специализированное оборудование. Каждая модель ремня имеет определённые значения эффективного диаметра шкива (d), соответствующие измеряемой длине. Следует отметить, что эффективная длина (L), используемая в стандартах ISO, и термин «длина шага» (Pitch Length), применяемый в таких странах, как Великобритания и США, фактически обозначают одну и ту же величину — окружность ремня при эффективном диаметре шкива d. Единые стандартные ряды длин шага установлены в Великобритании, США, Японии и других странах, но не в стандарте ISO/DP9982.
2. Типы шкивов и их поперечные размеры
Шкивы для многоручьевых клиновых ремней классифицируются на пять типов в соответствии со стандартом ISO/DP 9982, а их поперечные размеры приведены на Рисунке 4 и в Таблице 2.
Наружный диаметр (da) шкива может быть (в соответствии с требованиями ISO) равным или неравным эффективному диаметру (d.). Однако в других странах, таких как Великобритания, США и Япония, наружный диаметр шкива полностью совпадает с делительным диаметром. Следует отметить, что эффективный диаметр, определённый в стандартах ISO, и делительный диаметр, используемый в таких странах, как Великобритания и США, фактически представляют собой один и тот же диаметр. Как в отношении эффективной длины ремня, так и в отношении эффективного диаметра, их описание и технические характеристики в стандартах ISO строго определены и точны. Причина заключается в том, что фактический делительный диаметр (dp) шкива для многоручьевого клинового ремня должен находиться в нейтральном слое ремня после его установки на шкив и соответствующего натяжения, как показано на Рисунке 5.
На основе рисунка 5 можно заметить, что сила, действующая на делительный диаметр шкива, рассчитывается по следующему уравнению:
В таблице 2 указано эффективное линейное различие △e в формуле.
Окружная скорость (V) и передаточное отношение (i) ремня рассчитываются в основном на основе диаметра делительной окружности по следующему уравнению:
Где: dp1 — диаметр делительной окружности малого шкива, в миллиметрах; n1 — частота вращения малого шкива, в оборотах в минуту.
В уравнении индексы 1 и 2 относятся соответственно к малому и большому шкивам.
Чтобы избежать чрезмерных напряжений изгиба в ремне во время передачи и минимизировать срок его службы, стандарт ISO определил минимальный эффективный диаметр (dmin) для каждого типа ремня, как указано в таблице 2.
При механической обработке для регулирования глубины канавки в шкиве для многоручьевого клинового ремня необходимо определить наружный диаметр (d₂) измерительного стержня (или шарика), вставленного в канавку, как показано на рисунке 6. Формула расчёта имеет вид: d₂ = d + 2K.
Где: k и d₉ — параметры измерительного стержня (шарика), K и d₉ приведены в таблице 2.
Если шкив изготавливается с dₐ = d, то d₂ = dₐ + 2K. Предельное отклонение для d₂ составляет ±0,13 мм.
III. Применение приводов с многоручьевым клиновым ремнём
Многоручьёвые клиновые ременные передачи широко применяются во многих отраслях промышленности за рубежом, включая автомобилестроение, текстильную, химическую, оборонную промышленность, производство бытовой техники и офисного оборудования. Многоручьёвые клиновые ременные передачи наиболее целесообразно использовать для замены обычных клиновых ременных передач в оборудовании, где установлено множество клиновых ремней и которое подвергается значительным ударным нагрузкам. К такому оборудованию относятся машины для резки отходов (тканевых обрезков, отходов пряжи, верхов обуви), тяжёлые текстильные станки и поршневые насосы. Кроме того, в передачах, где ось колёсного вала перпендикулярна земле или расположена под углом (полуперекрёстное расположение), замена клиновых или плоских ремённых передач на многоручьёвые клиновые ремённые передачи даёт исключительно высокие преимущества.
Эксплуатационные параметры многоручьёвых клиновых ремённых передач в общих чертах следующие: частота вращения n₁ = 200–10 000 мин⁻¹; передаваемая мощность P₁ ≈ 0,2–300 кВт; передаточное отношение i ≤ 10; КПД передачи приближается к КПД плоскоремённых передач и составляет η ≈ 0,97.
Многоручьёвые клиновые ремни вызвали множество проблем с точки зрения перспектив их развития в Китае. Замена множества устаревших многоручьёвых клиновых ремней, используемых в импортном оборудовании, представляет собой особенно острый вопрос. Производство в Китае соответствующих многоручьёвых клиновых ремней не только позволило бы сэкономить значительные объёмы иностранной валюты, но и способствовало бы повсеместному внедрению новой технологии ремённых передач в различных отраслях промышленности. Это активно содействовало бы росту и развитию отечественной промышленности по производству ремней.