Промышленный лизинг Промышленный лизинг  Методички 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 [ 16 ] 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51

AN,K8r

--"

0,5 V

Для установления зависимости отдельных потерь были провё-деныспециальные испытания четырех вариаторных ремней с раздельным определением составляющих потери мощности [75]. Для этого опыты проводились последовательно на гладких и желобчатых шкивах на холостом ходу и под нагрузкой. Параметры испытаний: t = 1, Dj = D2 = 210 мм, ф = 28°, и = 8,25 и П м/с. Сто = 8... 10 кгс/см. Полученные из опытов относительные потери приведены в табл. И, а на рис. 46 показаны суммарные потери АЛ в зависимости от коэффициента тяги при испытании на гладких (а) и желобчатых (б) шкивах. Характеристика первых трех

зубчатых ремней дана в табл. 10 соответственно под № 1, 5 и 6; ремень 4 - кордтканевый сплошной сечением 63x22 мм.

В табл. 11 приведены потери при наибольшем КПД, но при разных коэффициентах тяги. Разность ординат кривых а и б на рис. 46 составляют потери на радиальное скольжение и поперечное сжатие. Как видно из рисунка и табл. 11, эти потери были основными по величине. Они оказались особенно большими для опытных ремней 1,3 и4 вследствие недостаточной их поперечной жесткости. У серийного ремня 2 с формованным зубом без обертки, и с применением резины высокой твердости эти потери были в 3 ...3,5 раза меньше. Вторыми по величине были потери от изгиба „. Определенные вместе с ними аэродинамические потери 1а вследствие малой скорости ремней были незначительны. Показательно, что у сплошного ремня 4, несмотря на меньшую высоту сечения по сравнению с ремнем 5, потери на изгиб были выше, а у кордшнурового ремня 2 они были в 2 раза меньше, чем у корд-тканевого ремня 1. Вследствие более высокого модуля упругости £„ ремень 2 показал наименьшие потери от упругого скольжения и от нагрузки „.

Из табл. 11 также следует, что потери скорости были значительно больше упругого скольжения, что свидетельствует о большой роли кажущегося скольжения. Повышенные потери скорости опытных ремней объясняются также малой их жесткостью на сжатие.

А. Н. Шмелевым по специальной методике и определенным экспериментально потерям [95 ] были рассчитаны температурные поля, примеры которых для приведенных выше ремней 1,2 и 4 даны на рис. 47. Замеренная в опытах температура ремней в их центре и на рабочей поверхности оказалась близкой к расчетной.

Рис. 46. Потери мощности AN при широких ремнях:

а - иа гладких; б - иа желобчатых шкивах [75] (номера ремией по табл. 11, в скобках - по табл. 10)

Из рис. 47 следует, что теплонапряженность вариаторных ремней очень высокая и полностью соответствует характеристике ремней по потерям. Так, наивысшая температура до 150° С ока-


г) д)

Рис. 47. Температурные поля широких ремней:

а N» 1 (по табл. 11) при О = 210 мм; 6 - № 1 при D = 300 мм; в - № 4 при О = 210 мм; г - № 2 при D = 210 мм; а - № 2 при D - 300 мм

11. Потери в передачах с широкими ремнями [70]

№ ремия

Силовые потери, %

<u

d. о

табл.

°i

50X22

8.25

0,675

6,34

1,25

13,05

18,9

50X21

8,25

0,908

3.89

1,03

2,12

3,75

0,855

3,82

1,08

0,45

2.08

3,72

80X25

0,560

11.65

1,58

0,81

3,95

15,85

22,2

63X22

8,25

0,714

9,95

1,46

0,66

4,60

13,7

20,4

0.526

1,49

0,68

4,53

12.9

19,6



залась у сплошного ремня 4 и наименьшая 60...75° С у ремня 2. Увеличение диаметров шкивов с 210 до 300 мм у ремней 7 и 2 существенно снизило теплонапряженность.

Из анализа выражений для составляющих AN и и из формулы (122), а также приведенных опытных данных видно, что абсолютные и относительные потери в вариаторе зависят от материала, конструкции и размеров ремня, режима работы (нагрузки и скорости) и параметров передачи (диаметров и углов канавок шкивов, предварительного натяжения, передаточного числа).

Материалы элементов ремня и их взаимное положение в ремне определяют приведенные модули упругости при растяжении Е, изгибе сжатии Е и коэффициенты полезной упругости Vp, v„, V(. ремня. Эти факторы влияют на основные потери в передаче: от радиального и упругого скольжения р и к, от изгиба „, нагрузки \п и сжатия Для уменьшения потерь необходимо увеличивать Е и Е, снижать и повышать Vp, v„ и v. С этой целью при конструировании вариаторных ремней рекомендуется:

повышать поперечную жесткость мерами, указанными в разделе 3.1;

уменьшать их жесткость при изгибе, располагая жесткие тянущие элементы (корд) компактнее и ближе к нейтральной оси, снижая модули упругости остальных элементов;

выполнять несущий нагрузку корд из материалов с большим модулем упругости при растяжении;

применять материалы с возможно большим коэффициентом полезной упругости.

В сумме указанные потери составляют значительную часть общих потерь в передаче. Поэтому, изменяя характеристики материала элементов и конструкцию ремня, можно существенно влиять на КПД передачи.

Следует иметь в виду, что явления, вызывающие эти потери, имеют и другие отрицательные последствия. Так, внутреннее трение влечет за собой усталостное разрушение ремня. Совместно со скольжением оно ведет к нагреванию ремня, которое, также отражается на его долговечности. Скольжение, кроме того, вызывает износ рабочей поверхности ремня и его растрепывание.

Следовательно, улучшение конструкции и материала ремня весьма важно для повышения общей экономичности вариатора. Отсюда также вытекает, что при оценке качества ремней из новых материалов или новых конструкций весьма важным критерием является величина потерь „, р \ и

Из других факторов, связанных с ремнем, можно отметить

отношения J IS и v = зависящие от геометрии сечения, и шероховатость ремня, отражающуюся на аэродинамических потерях. Для уменьшения потерь от изгиба необходимо снижать величину /, т. е. применять ремни меньшей высоты. Наиболее целесообразны зубчатые ремни. Уменьшение относительной ширины v хотя и

снижает потери, но выбор ее ограничен диапазоном регулирования.

Из размерных параметров передачи наиболее важным является диаметр шкива, влияющий на потери от изгиба, сжатия, радиального скольжения, на потери в подшипниках и аэродинамические потери шкива, а также угол канавки. С уменьшением диаметра шкива КПД клиноременных передач существенно падает. По опытам автора, для ремней Б и В при и = 10...16,5 м/с, 0 = = 12...18 кгс/см и t = 1 наибольшие значения КПД составляли:

Bih .............. 9 12 19

Кордшнуровые ремни...... 0,92 0,915 ... 0,935 0,950 ... 0,97

Кордтканевые ремни...... 0,87 0,885 ... 0,910 0,905 ... 0,93

Аэродинамические потери и потери в опорах здесь исключались. В вариаторах при шкивах малых диаметров общие потери даже при нагрузках, соответствующих гп,ах, могут достигать 18%.

С увеличением натяжения ремня несколько возрастает абсолютная величина потерь. Однако одновременно увеличивается передаваемая нагрузка, вследствие чего относительные потери уменьшаются и КПД повышается. Особенно существенна разница в КПД при разных натяжениях для малых коэффициентов тяги. Поэтому, чтоб;>1 повысить КПД передачи, натяжение целесообразно увеличить, особенно в передачах, работающих с переменным режимом и значительное время с недогрузками.

Желательное для вариаторов снижение угла клина ремня увеличивает потери на радиальное скольжение и сжатие ремня.

Из параметров, характеризующих режим работы вариатора, на потери существенно влияют передаточное отношение, нагрузка и скорость ремня. Влияние передаточного отношения на потери от изгиба было показано выше (см. рис. 45). Аналогично влияет на потери от радиального скольжения и сжатия. В результате общий КПД вариатора изменяется по диапазону регулирования, значительно снижаясь при предельных передаточных отношениях.

Нагрузка передачи влияет на потери от упругости скольжения и от сжатия. С повышением ее эти потери увеличиваются. Остальные виды потерь по абсолютной величине от нагрузки не зависят и остаются при любом окружном усилии такими же, как и на холостом ходу. Относительная же величина этих потерь при малых нагрузках резко возрастает и общий КПД падает (см. рис. 36...39). Оптимальных значений КПД достигает при коэффициентах тяги г) = 0,7...0,8.

Скорость ремня непосредственно влияет на относительную величину аэродинамических потерь и косвенно на величину потерь в подшипниках и внутренних потерь. Однако некоторое увеличение потерь с возрастанием скорости компенсируется лучшим охлаждением, что улучшает работу ремня.



4.8. ДОЛГОВЕЧНОСТЬ РЁМНЁЙ

Долговечность ремня определяется усталостной прочность fero элементов [66]. При работе в ремне возникают циклически изменяющиеся напряжения, определяемые соответствующими деформациями. Под влиянием циклического деформирования и сопровождающего его внутреннего трения в элементах ремня появляются усталостные разрушения (трещины, надрывы), которые, развиваясь, выводят ремень из строя. Явление усталости в ремне усложняется больпюй величиной внутренних потерь и



Рис. 48. Типичное усталостное разр}шение вариаторного

ремня

неоднородностью ремня. Внутренние потери при неблагоприятных условиях достигают 10... 18% передаваемой мощности. Эта непроизводительно затраченная работа превращается в тепло и, как показано в разделе 4.7, значительно повышает температуру ремня. Повышение температуры отрицательно влияет на физико-механические cboiictba резины и соединения ее с кордом, ускоряет старение материалов, что отражается на выносливости ремня.

Неоднородная структура ремня и неравномерность распределения напряжений по его сечению обусловливают при деформировании концентрацию напряжений, относительное смещение элементов ремня и перетирание ткани, расслоение и пр.

На рис. 48 показано характерное разрушение вариаторного ремня. В зависимости от условий работы и конструкции ремня разрушение может начаться либо с волокон корда, частично лежащих в зоне знакопеременных деформаций, либо с нижних волокон обертки. При неудовлетворительном качестве изготовления ремней разрушение может носить и другой характер - расслоения, вырыва крайнего витка корда у ремней без обертки и др.

Усталостная прочность ремня определяется величиной действительных напряжений, частотой и формой цикла напряжений.

На рис. 49, а показано изменение деформаций за один пробег вариаторного ремня. Линия abcde представляет собой деформации растяжения от предварительного натяжения, передаваемой нагрузки и центробежных сил. Эти деформации одинаковы для


Рис. 49. Диаграмма циклов деформаций ремня вариатора сродним регулируемым шкивом: а - при i = 2,4; б - при i = 1,37; в - при i = 1; / - дуга о5хвата ведущего малого шкива; - ведомая ветвь; / - дуга обхвата ведомого большого шкива; iv ~ ведущая ветвь

всех волокон ремня по его высоте. На шкивах к этим деформациям добавляются деформации изгиба. Суммарные деформации на диаграмме изображены сплошной линией в крайних верхних волокнах, штриховой - в крайних нижних и линией ааЬЬсс dde - в промежуточных волокнах, находящихся на расстоянии от нейтрального слоя.

Наибольшее напряжение цикла находится по формуле (94). Среднее напряжение цикла

„ Ol max + ОI min Ei Im - -9 ~

амплитуда цикла

<3l max - CT <nin

99999



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 [ 16 ] 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51