Hyundai
 
GETZ


Эксплуатация   Двигатель   Системы   Кузов   Трансмиссия   Ходовая   Рулевое   Тормоза   Электрика   Электросхемы
 

Клиновые ремни в автомобилях

Конструкция клиновых ремней

Тяговые приводы в транспортных средствах. В тяговых приводах параллельно с плоскими кожаными ремнями появились вначале пеньковые тросики с круглым сечением, работающие в клиновидном пазе шкивов передачи (рис. 322, а). Вскоре заметили, что сечение тросика с течением времени начинает повторять форму паза и при этом уменьшается проскальзывание. Поэтому тросикам в сечении стали придавать форму, приближающуюся к форме клина, что увеличивало поверхность, соприкасающуюся со шкивом (рис. 322, б).

Основным достоинством такого привода было прекращение соскальзывания тяги со шкива, основным недостатком — быстрое удлинение тросика сверх допустимого предела. Чтобы устранить этот недостаток пеньку заменили на кожу, из которой изготавливали многослойный ремень с трапециевидным сечением. Тросик своими концами механически соединялся в замкнутый контур. Рабочая поверхность соприкасалась не только с боковыми поверхностями, но и с дном паза, что, хотя и исключало возможность слетания ремня со шкива, отнюдь не предотвращало проскальзывания.

Когда после первой мировой войны началось бурное развитие моторизации, проблема привода вентилятора воздуходувки тяговых двигателей приобрела особое значение. По мере роста величины оборотов в двигателях внутреннего сгорания и скорости автомобилей, росли также и требования, предъявляемые к этому приводу. Плоские ремни использовать в этом случае было уже нецелесообразно (рис. 323). Внимание привлекли клиновые ремни, которые стали предметом тщательных исследований и конструкции которых вследствие этого быстро совершенствовались [29, 43, 95].

Рис. 322. Привод при помощи пенькового канатика: а— круглого; б — клиновидного [142]

 

Профиль ремня. Было замечено, что ремень, имеющий в сечении форму клина (клиновой ремень) работает в оптимальном режиме, когда соприкасается со стенками паза, т. е. когда глубина паза больше высоты ремня (рис. 324).

Угол клинового ремня, влияющий на работоспособность передачи и долговечность ремня, стал предметом интенсивных исследований. Небольшой угол усиливает действие клина, т. е. вызывает усиленное трение между ремнем и пазом шкива, однако снижает работоспособность передачи, поскольку вынуждает прикладывать значительное усилие для того, чтобы отделять ремень от клиновидного паза. Большой угол устраняет угрозу защемления ремня в пазе, но уменьшает силу трения и увеличивает склонность к проскальзыванию.

В качестве оптимального был в конце концов определен угол ремня, равный 38—40°. Когда клиновой ремень огибает шкив, часть его сечения, находящаяся ниже нейтральной линии, подвергается вследствие сжатия известному прогибу. В это же время ширина верхней растягиваемой части ремня уменьшается. Уменьшается одновременно и угол ремня, причем тем больше, чем меньше диаметр шкива. Поэтому, чтобы обеспечить правильную работу ремня и шкива, угол паза должен быть пропорционален диаметру.

Многослойные ремни. Используя опыт, накопленный при производстве покрышек, для изготовления клиновых ремней стали использовать резину и ткани. Первые резинотканевые ремни сстояли.практически только из обрезиненной ткани, и только сверху их покрывала тонкая резиновая оболочка. Затем была внедрена обертка прорезиненной тканью, которая предохраняла боковые поверхности от быстрого износа, и разработан метод производства бесконечных ремней.

 

Качество клиновых ремней резко улучшилось, когда для их производства стали использовать корд, навиваемый полосами в несколько слоев на резиновый сердечник, заполнявший примерно на две трети высоту ремня. Большая плотность и повышенное сопротивление механическим повреждениям и истиранию были достигнуты у резинокордных ремней с внедрением обертки из ткани с перекрестным расположением нитей. Так возникла классическая конструкция клинового многослойного ремня (рис. 325), применяющаяся до настоящего времени, хотя изменились материалы и технология производства ремней этого типа. Характерной особенностью ремней следует считать отношение ширины к высоте профиля, равное 1,6—1,8.-

Рис. 326. Клиновой однослойный ремень:

1 — кордшнур; 2 — резиновый сердечник; 3 — обертка

Рис. 325. Клиновой многослойный ремень: 1 — корд; 2 — резиновый сердечник; 3 — обертка

 

Однослойные ремни. По мере роста частоты вращения деталей в автомобильных двигателях, возрастали требования к усталостной прочности клиновых ремней. Эту прочность и одновременно срок службы клиновых ремней удалось значительно увеличить, заменив многослойную укладку корда однослойной, состоящей из толстых шнуров (кордшнуров) с высоким механическим сопротивлением, навиваемых спиральным образом на резиновый сердечник в одной плоскости (рис. 326).

Кордшнуры, уложенные в один слой,' меньше нагреваются во время работы ремня, благодаря чему значительно возросла его усталостная прочность. Однако возрастающие требования к приводу смогли удовлетворить только узкие_клиновые ремни, производство которых начато около полутора десятка лет тому назад.

Узкие клиновые ремни. Исходя из предположения, что в работе участвуют исключительно боковые поверхности клинового ремиз, было решено их максимально приблизить друг к другу, в пределах технических возможностей (рис. 327). Возник клиновой ремень с сечением, в котором отношение ширины к высоте равнялось приблизительно 1,0—1,3.

Для производства такого ремня необходимо использовать шнуры наивысшего качества. Количество шнуров в сечении узкого клинового ремня чаще всего составляет не более 4—8. Некоторые фирмы используют только два бесконечных тросика абсолютно равной длины.

Узкие клиновые ремни отличаются высокой гибкостью и могут работать при самых высоких скоростях. Долговечность этих

ремней делает их наиболее пригодными для использования в транспортных средствах.

Модификации ремней.

Рис. 327. Возникновение узкого клинового ремня

Рис. 328. Профиль сечения узкого клинового ремня с вогнутым нижним основанием

В последние годы появились ремни с классическим сечением и узкие клиновые ремни с вогнутым нижним основанием (рис. 328). Это углубление улучшает гибкость ремня и в значительной степени предотвращает изменение угла ремня при изгибе.

Применительно к особым условиям эксплуатации клиновые ремни могут выпускаться в трудновоспламеняемом варианте, устойчивом к действию масел и смазок, что достигается покрытием оберточной ткани слоем маслостойкой резины, или с повышенным сопротивлением абразивному износу путем привулканизации тонкого слоя резины на внутреннюю поверхность ремня. Производятся также сбалансированные ремни, требующие особенно тщательного изготовления.

Иногда применение находят плоскозубчатые ремни, изображенные на рис. 329, характеристика которых приведена в табл. 39. Они позволяют работать передаче в наиболее сложных условиях, например в воде без изменения передаточного отношения.

Материалы. Материалы, используемые для производства клиновых ремней, постоянно меняются. До начала 50-х годов использовались в основном хлопковый корд и резины из натурального каучука. В последующие годы имел место переход на корд из вискозы. После 1957 г. вискоза все чаще заменяется терленом, а натуральный каучук — синтетическим (хлоропреновым).

 

Таблица 39

Основные размеры плоскозубчатых ремней с углом профиля = 50°, мм

Модуль т

Высота зуба h — = 0,6 т

Минимальная толщина зуба S

Полная толщина ремня Н

Расстояние от основания впадины до нейтральной поверхности 6

2

6,28

1,2

2

2,2—3,2

0,6

3

9,42

1,8

3

2,8—4,0

0,6

4

12,56

2,4

4

3,4—5,0

0,6 и 1,3

5

15,70

3,0

5

4,5—6,0

1,3

7

21,98

4,2

7

6,5—8,0

1,3

10

31,40

6,0

10

9,5—11,0

1,3

Хлопковый корд в настоящее время вытеснен другими материалами. Проводятся работы по использованию полиамидного и полиакрилового волокна, а также устойчивого к изгибу тончайшего стекловолокна. В некоторых модификациях ремней и в том числе в зубчатых ремнях используются тонкие стальные тросики. Для производства узких клиновых ремней чаще всего применяют вискозный или терленовый корд.

 

6.2. Расчет ременной передачи

Клиновой ремень характеризуется основными размерами своего профиля (рис. 330) и длиной, обозначаемых в мм. Основными размерами профиля являются: наибольшая ширина ремня b и высота h, причем последний размер нередко опускают, так как он связан определенной зависимостью с шириной b.

При обозначении клиновых ремней с основным профилем указывается их внутренняя длина Lw а при обозначении узких ремней — внешняя длина кроме того различают дополнительные размеры: bv — расчетная ширина ремня (на уровне нейтральной линии сечения); bs — средняя ширина; Lp — расчетная длина (на уровне ширины bp); Ls — средняя длина; а — угол клина.

Ременную передачу характеризуют следующие размеры (рис. 331): А — расстояние между осями шкивов; (5 — угол

обхвата ремнем меньшего шкива; у — угол отклонения ремня от средней линии шкивов; Dp (dp) — расчетный диаметр канавки большего (меньшего) шкива; Ds (ds) — средний диаметр канавки

большего (меньшего) шкива; Dz (dz) — внешний диаметр большего (меньшего) шкива.

Мощность, передаваемая клиновым ремнем. Мощность N, для передачи которой используется клиновой ремень с основным профилем, рассчитывается по следующей формуле:

где N0 — теоретическая мощность; C1 — коэффициент угла обхвата— коэффициент перегрузки; С3 — коэффициент, учитывающий применение шкивов с диаметром, меньше допустимого. Для узких клиновых ремней мощность N рассчитывается по формуле

где С4 — коэффициент натяжения ремня.

Значения N0 указаны в нормативах и каталогах" фирм. Для узких клиновых ремней фирмы «Семперит» эти значения приведены в табл. 40 [142].

Рис. 330. Основные размеры клинового ремня

Рис. 331. Основные размеры ременного привода

Коэффициент С1 зависит от угла(табл. 41), под которым ремень надет на меньший шкив передачи, причем

Если углы лежат в пределах 110—180°, угол р можно приблизительно рассчитать по формуле

В обеих приведенных выше формулах D и d принимают значения Ds и ds для ремней с основным профилем и Dpi dp для узких клиновых ремней.

Коэффициент С2 зависит от типа привода, от возникающих во время нормальной эксплуатации передачи кратковременных перегрузок, от их величины и частоты. Его значения приведены в табл. 42.

Таблица 42 Коэффициент перегрузки С2 [142]

Кратковременная перегрузка по отношению

к нормальной нагрузке, %

С2

До 25

1,1

» 50

1,2

» 100

1,4

Более 100

1,6

Таблица 41 Коэффициент угла обхвата Сг [142]

Угол обхвата

Р.

Ct

Угол обхвата 13,

180

1

120

0,82

170

0,98

110

0,78

160

0,95

100

0,73

150

0,92

90

0,68

140

0,89

80

0,63

130

0,86

70

0,58

Предполагается, что в ременных передачах, используемых в транспортных средствах, перегрузки могут составлять до 50% от полного времени их эксплуатации. Поэтому, как правило, принимается С2 = 1,2.

Таблица 40

Мощность Not передаваемая узкими клиновыми ремнями фирмы «Семперит» [142]

Скорость ремня, м/с

N0, кВт, при угле охвата 180° и размерах ремня, мм

Скорость ремня, м/с

N0, кВт, при угле охвата 180° и размерах ремня, мм

9,5X8,25

12,5X11

9,5X8,25

12,5Х 11

2

736

1107

32

6035

8758

4

1472

2282

34

6109

8758

6

2061

3312

36

6035

8685

8

2650

4342

38

"5961

8611

10

3312

5152

40

5888

8464

12

3680

5814

42

5741

8317

14

4048

6330

44

5372

8096

16

4232

6945

46

5078

7728

18

4416

7360

48

4710

7360

20

5078

7654

50

4269

6992

22

5299

7949

52

3754

6624

24

5520

8170

54

3165

6109

26

5741

8317

56

2723

5594

28

5888

8611

58

2134

5078

30

5961

8685

60

1472

4490

Примечание. Необходимая сила натяжения и наименьший допустимый средний диаметр шкива для ремней с размером 9,5X8,25 равны 400Н и 63 мм, а для ремней с размером 12,5X11 —соответственно 600Н и 90 мм.

Коэффициент С3 учитывает потери, возникающие в результате необходимости использовать в отдельных случаях ременной шкив с диаметром, меньше допустимого для ремня с рассматриваемым сечением. Этот коэффициент рассчитывают по формуле С3 =

Коэффициент С3 принимают в расчет только тогда, когда его значение меньше единицы.

Коэффициент С4 учитывает уменьшение натяжения ремня при эксплуатации до величины, меньше рекомендуемой для данного сечения (табл. 40). Его значения для узких клиновых ремней приведены в табл. 43.

Число ремней. Число ремней х находят из отношения максимальной мощности, передаваемой ременной передачей, к мощности, передаваемой одинарным клиновым ремнем х = NJN. Значение х округляется в большую сторону до получения целого числа.

Число изгибов. Число изгибов определяет частоту перегибов в секунду, которым подвергается клиновой ремень. При одном полном обороте ремень, работающий на двух шкивах, изгибается дважды, на трех шкивах — трижды.

Число изгибоврассчитывается по формуле

где а — число шкивов в передаче; V — скорость ремня, м/с.

Допустимое число изгибов приведено в табл.' 44.

Таблица 44 Число изгибов К [142]

Тип профиля ремня

Число изгибов, С"1, не более

Нормальный Узкий

40 60

Таблица 43

Коэффициент натяжения ремня С4 [142]

Размеры ремня, мм

С4

9,5X8,25

0,78

12,5X11

0,80

Скорость клинового ремня. Скорость клинового ремня (в м/с) рассчитывается по формуле

где п — частота вращения, мин-1.

Диаметр Dp учитывается только по отношению к узким клиновым ремням. Ремни с нормальным профилем способны передавать максимальную мощность при скорости 20—22 м/с. Для узких клиновых ремней верхний предел оптимальной скорости находится значительно выше.

Передаточное число ременного привода. Передаточное число ременного привода рассчитывается по формуле

а диаметр большего шкива

где пг — частота вращения меньшего шкива; п2 — частота вращения большего шкива; е — коэффициент скольжения передачи.

В приведенных выше формулах диаметры шкивов D и d следует обозначать как Ds и ds для ремней с классическим сечением и Dp и dp для узких клиновых ремней. Коэффициент е принимается равным 2—4%.

Длина клинового ремня. Длину клинового ремня рассчитывают по формуле

Для приближенного расчета длины ремня, когда угол соприкосновения со шкивом находится в пределах 140—180°, можно использовать формулу

При расчете по данным формулам для ремней с нормальным сечением диаметры канавок шкивов Dud следует обозначать Ds и ds, а длину L — Ls, в случае узких клиновых ремней — Dp, dp и Lp соответственно.

В приведенных выше формулах

 

6.3. Рекомендации по применению клиновых ремней

Общие рекомендации. Клиновые ремни могут работать в приводных системах с передаточным числом до 1 : 30, а также при окружной скорости до 80 м/с. В транспортных средствах необходимо устанавливать прежде всего клиновые ремни, которые имеют наименьшие габариты и предназначены для работы при больших нагрузках и окружных скоростях выше 20 м/с,....

В случае отсутствия узких клиновых ремней можно использовать одно- и многослойные ремни. Размеры этих ремней предварительно определяют по стандартам или техническим условиям, в случае их отсутствия можно воспользоваться фирменными каталогами. Необходимо при этом проверить возможность передачи ими требуемой мощности.

Температура окружающей среды, при которой возможна длительная эксплуатация клиновых ремней, не должна превышать 70—90° С,

Допуски на длину. При проектировании передач учитываются допустимые отклонения внутренней длины клиновых ремней, которые находятся в пределах от +0,5 до —1,0%. Для много-ременного привода можно использовать ремни, отличающиеся по длине не более чем на 0,25%.

Натяжение ремня. При установке на шкив ремень должен быть натянут так, чтобы его относительное удлинение составляло 0,5—1,0% [43]. Рекомендуется, чтобы натяжение (в кН) было равно 1,5—2Р, причем

Р = N/V,

где N — мощность, кВт; V — скорость ремня, м/с.

На практике определение как относительного удлинения, так и натяжения ремня — задача достаточно сложная, требующая применения специальной аппаратуры. Поэтому натяжение ремня при его установке и эксплуатации оценивают, нажимая большим пальцем на ремень посередине между осями шкивов. Натяжение считается приемлемым, если ремень прогибается на 10—20 мм (рис. 332).

Рис. 332. Допустимый прогиб ремня

Рис. 333. Расположение натягивающего ролика

 

Регулировку натяжения чаще всего осуществляют путем изменения расстояния между осями шкивов. Если же шкивы нельзя раздвигать, необходимо использовать натяжной ролик. Ро^ик всегда следует располагать внутри ремня (рис. 333), причем его необходимо помещать как можно ближе к большему шкиву. Поверхность ролика, соприкасающаяся с ремнем, может быть плоской; его диаметр не должен быть меньше минимального диаметра шкива, допустимого для ремня с данным сечением.

При использовании натяжного ролика увеличивается частота перегибов, которым подвергается клиновой ремень, а следовательно, уменьшается его долговечность.

Расстояние между осями ременных шкивов. При проектировании ременной передачи расстояние между осями ременных шкивов (рис. 334) принимается в зависимости от диаметра большего шкива:

Допускаются определенные отклонения в обе стороны. Кроме того, учитывается возможность сближения осей на длину, равную не менее 1,5% внутренней длины ремня, для того, чтобы его удалось надеть без особых осложнений, и раздвижения на длину, равную не менее 3% внутренней длины ремня для регулировки натяжения (рис. 335).

Размеры шкивов. Основные размеры шкивов для клиновых ремней с классическим сечением (рис. 336) и узких клиновых ремней (рис. 337) приведены в табл. 45 и 46.

Рис. 335. Регулировка расстояния между осями

Рис. 334. Расстояние между осями шкивов

Диаметр шкива должен быть, если это возможно, на 20% больше наименьшего допустимого диаметра для ремня с данным сечением. Особое внимание следует обратить на размеры и выполнение канавок шкива, в частности на их ширину и угол наклона стенок. Канавка и клиновой ремень тогда считаются подобранными правильно, когда они обладают одинаковой шириной 6, внутренняя поверхность ремня и обода шкива в сечении представляют одну линию и когда глубина желоба настолько велика, что ремень не достает до его дна даже в случае значительного износа боковых поверхностей ремня и канавки.

Рис. 336. Основные размеры шкивов для клиновых ремней с основным профилем по данным фирмы «Семперит»

Рис. 337. Основные размеры шкивов для узких клиновых ремней по данным фирмы «Семперит»

 

Шкивы рекомендуется изготавливать из мелкозернистого чугуна или стали, в отдельных случаях допустимо использование полимерных материалов, например фенол-формальдегидных или полиамидных смол. Шкивы из листовой стали работают безукоризненно, если выбраны правильно угол и ширина канавки. Стенки канавок ременных шкивов, выполненных .из. легких металлов, быстро изнашиваются, вследствие чего изменяются угол и ширина канавки. При этом ремень начинает работать в неблагоприятном режиме, что ведет к его быстрому износу.

Боковые стенки канавки должны быть выполнены с параметром шероховатости Ra = 0,63 мкм и отполированы. Все кромки канавок должны быть закруглены радиусами г± и r2 ^ 1 ММ.

Таблица 45 Основные размеры шкивов для клиновых ремней по данным фирмы «Семперит», мм

Размеры шкивов

Размеры ремней

8X5

10X6

13X8

17X11

20X 12,5

22X 14

25X16

а, не менее

4

5

6

7

8

9

10

Ь

8

10

13

17

20

22

25

с

2

2

3

3

4

4

5

t, не менее

8

10

12

16

18

20

22

ds БдОП

45

63

90

125

180

212

250

Наименьший допустимый диаметр <*5доп при углах:

а = (32 ± 1)°

<45

<63

<90

<125

<180

<212

<250

а = (34 ± 1)°

45—

63—

90—

125—280

180—400

212—475

250—560

100

140

200

а = (36 ± 1)°

>100

>140

>200

>280

>400

>475

>560

Внешний диаметр шкива dz

ds + b

ds + 6

ds + S

ds+ И

ds + 12,5

ds+ 14

ds+ 16

Таблица 46 Основные размеры шкивов для узких клиновых ремней, мм

Размеры шкивов

Размеры ремня

Размеры шкивов

Размеры ремня

9,5 X X 8,25

12.5Х 11

9,5 X X 8,25

12,5X11

а

3

3,5

Наименьший допустимый диаметр при углах:

b

9,7

12,7

h

10

13

су не менее

2

3

а = (34± 1)°

<80

<118

dy не менее

2

2,8

для ds

ty не менее

11

14

а - (38± 1)°

>80

>118

dP

63

90

для dp

Ременные шкивы должны быть сбалансированы в статическом состоянии. Когда окружная скорость ремня превышает 25 м/с, ременные шкивы необходимо сбалансировать также в динамическом состоянии.

Таблица 47

Характерные повреждения клиновых ремней и их причины [142J

Вид повреждения

Характеристика повреждения

Причины

Разрыв ремня при установке или после короткого периода эксплуатации

Надрыв ремня при установке на шкив без сближения осей

Односторонний износ ремня на боковой поверхности

Неверное расположение осей или плоскостей шкивов

Вырывы на нижней части боковой поверхности ремня

Бракованый профиль канавки

Вид повреждения

Характеристика повреждения

Причины

Разрыв резинового сердечника

Использование внешнего натягивающего ролика вместо ролика, действующего с внутренней стороны ремня

Отделение оберточной ткани'и признаки набухания резины

Непредусмотренное для этой модификации ремня воздействие масла или смазки

Местное истирание боковых поверхностей

Малое натяжение ремня или блокировка одного из шкивов, например при повреждении подшипника

Вид повреждения

Характеристика повреждения

Причины

Преждевременный износ нижней части боковых поверхностей ремня

Велик угол канавки шкива

Линии или трещины по боковым поверхностям обертки

Сильное воздействие пыли, непредусмотренное для этой модификации ремня

Износ боковых поверхностей по всей длине ремня

Малое натяжение ремня или нагрузка, превышающая его возможности

Канавка по всей длине боковой поверхности ремня

Трение ремня о выступ машины или работа в ступенчато изношенной канавке шкива

 

Правила правильной эксплуатации клиновых ремней. Условием длительной эксплуатации клиновых ремней является соблюдение следующих правил.

Ремень следует надевать при сближенных осях ременных шкивов, при этом не пользоваться вспомогательными инструментами.

Натяжение ремня следует регулировать достаточно часто, особенно в начальный период его эксплуатации, поскольку ремень вытягивается больше всего в течение первых 10 ч работы под нагрузкой.

Необходимо содержать в чистоте канавки ременных шкивов, предохранять их от загрязнения смазкой или топливом.

Использование ременного воска, как при эксплуатации кожаного ремня, недопустимо.

При неисправности в многоременном приводе заменять не отдельные ремни, а весь комплект.

Характерные повреждения клиновых ремней, возникающие при эксплуатации, и причины их появления приведены в табл. 47 (данные фирмы «Семперит»).


Ходовая часть
Неисправности ходовой части
Передняя подвеска
Стойка передней подвески
Нижний рычаг
Передний стабилизатор
Подмоторная рама
Задняя подвеска
Стойка задней подвески
Амортизатор
Пружина задней подвески
Передние колеса
Износ шин
Проверка биения колес
Затягивание гаек колеса
Перестановка колес
Увод и неустойчивость