Приводные ремни

 

Приводные ремни служат для передачи энергии вращения через гибкую связь от шкивов двигателей к исполнительным органам. Классический приводной ремень представляет собой замкнутую в кольцо эластомерную конструкцию с определенной формой сечения.

Классификация приводных ремней

В зависимости от условий эксплуатации (передаваемой мощности, скорости, диаметра шкивов, специальных требований) используют ремни различных типов:

• Клиновые;
• Плоские;
• Поликлиновые;
• Многоручьевые;
• Синхронные;
• Шестигранные;
• Круглого сечения;
• Специальные.

К преимуществам ременных приводов относятся: возможность передавать большую мощность и высокие частоты вращения; высокие передаточные отношения и возможность их плавной регулировки;относительно малые габариты передачи; минимальные затраты на обслуживание; высокий КПД; демпфирование ударных нагрузок; широкий температурный интервал работоспособности; устойчивость к истиранию и воздействию агрессивных сред; низкая стоимость и простота замены и др.

Наиболее распространенным типом приводных ремней являются клиновые. Рабочими поверхностями которых служат боковые грани. Боковые грани передают крутящий момент путем трения о боковые поверхности канавок шкивов. Благодаря трапецеидальной форме сечения и клинообразной форме канавок шкива, сцепление ремня со шкивом обеспечивает передачу примерно в 2 раза большей мощности, чем плоского ремня, при одном и том же начальном натяжении.

Клиновые приводные ремни

По российским стандартам выпускают клиновые ремни вентиляторные узкие и нормального сечения для автомобилей, тракторов и комбайнов; приводные нормального сечения  и вариаторные широкие.

Изготовление вентиляторных клиновых ремней регламентируется по ГОСТ 5813-76. Приводных нормального сечения по ГОСТ 1284.1-89, ГОСТ 1284.2-89; ГОСТ 1284.3-96. Вариаторных широких по ГОСТ 24848.1-81, ГОСТ 24848.2-81; ГОСТ 24848.3-81. Также выпускаются ремни специальных сечений по ряду отраслевых стандартов и технических условий.

С развитием технологии появились более совершенные по сравнению с классической конструкцией приводные ремни: клиновой ремень без обертки боковых граней, ремни с формованным зубом, ремни узкого сечения и поликлиновые. Одним из главных требований к ремням является сочетание высокой поперечной жесткости с продольной гибкостью конструкции.

Клиновые приводные ремни по конструкции разделяют на следующие типы:

• приводные, используемые в передачах промышленного оборудования, сельскохозяйственных машин и в приводах бытовой техники;
• вентиляторные, используемые в приводах агрегатов автомобилей, тракторов, а также двигателей комбайнов и других самоходных сельскохозяйственных машин;
• вариаторные, предназначенные для бесступенчатого регулирования скорости
• при передаче мощности от двигателя к рабочим органам сельскохозяйственных машин и промышленного оборудования;
• малопрофильные, имеющие угол клина 60°.

Ремень клиновой нормального сечения с оберткой по всему контуру.

Вентиляторные и приводные ремни в России выпускают как узкого, так и нормального сечения, а широкие используют главным образом в вариаторах. При одинаковых диаметрах шкивов и скоростях ремни узкого сечения способны передавать на 25-30% большую мощность вследствие более развитой поверхности боковых граней, контактирующих со шкивом. Они имеют меньшую материалоемкость и меньше нагреваются при работе.

Ремень клиновой узкого сечения с оберткой по всему контуру.

Плоские приводные ремни

До настоящего времени данные ремни широко используются в текстильной, деревообрабатывающей промышленности, в сельхозтехнике, в высокоскоростных приводах насосов, сепараторов, центрифуг, в других механизмах. Значительная часть резинотканевых плоских ремней выпускается по технологии конвейерных лент в виде конечной ленты, которая затем режется и стыкуется клеевым или механическим способом. Они собираются из прорезиненной ткани на основе синтетических (полиамидных, полиэфирных) или комбинированных (хлопковых + полиэфирных) волокон и число параллельных слоев прорезиненной ткани в ремне может достигать шести, Бесконечные резинотканевые ремни, собираемые по технологии клиновых ремней, используются в пресс-подборщиках и в других видах сельскохозяйственных машин. Самые длинные кордтканевые плоские ремни (длиной до 32 м) применяют в текстильной промышленности. Выпускаемые ремни кордшнуровой конструкции используют в основном в высокоскоростных приводах промышленного оборудования.

За рубежом широкое распространение получили так называемые пластиковые ремни (производимые по кашировальной технологии), силовой слой которых состоит из одного или двух слоев полиэфирной ткани, или из высокоориентированной высокопрочной полиамидной пленки. В качестве покрытия в них используют резину, пластфицированный ПВХ, полиуретан, полиолефины, кожу. Их можно соединять в бесконечный приводной элемент сваркой или склейкой шва, разделанного «на ус», без образования ступеньки. Пластиковые ремни используют в текстильной, бумажной, полиграфической, пищевой и табачной промышленности, в автоматах по производству коробок, для привода веретен прядильных машин, в супермаркетах, на багажных транспортерах. Они способны передавать вращение в системах, в которых оси шкивов расположены в разных плоскостях. Применение таких ремней, по сравнению с обычными плоскими, дает экономию электроэнергии на 5-15% и увеличение передаваемой мощности до 25%. Срок их службы по сравнению с клиновым ремнем в 3-5 раз больше.

Поликлиновые приводные ремни

Они нашли наибольшее применение в приводах агрегатов автомобилей. По сути они являются комбинацией плоского и клинового ремня и обладают достоинствами той и другой конструкции. Поликлиновые ремни выпускаются на основе кордшнуров, имеют плоское верхнее основание, а нижнее – в виде параллельного продольного ряда профилей треугольного или усеченного треугольного сечения, поверхность контакта которых со шкивом в 3 раза больше, чем у плоских ремней. Поэтому они способны передавать большую мощность, при этом уменьшается вибрация и крутильные колебания ведомой системы. Сравнительно небольшие высота и масса поликлиновых ремней снижают теплообразование при работе, а также центробежные силы.

Другие достоинства поликлиновых ремней – это малая материалоемкость, высокая гибкость с возможностью работы на шкивах малых диаметров при больших передаточных отношениях и средних мощностях, возможность осуществления привода одним ремнем нескольких агрегатов (например, в автомобиле – генератора, водяного насоса, вентилятора, кондиционера, рулевого механизма с гидроусилителем). При прочих равных условиях поликлиновой ремень может работать в 1,5-2,0 раза дольше клинового. Поликлиновые ремни не требуют подбора в комплекты. К недостаткам поликлиновых передач следует отнести их чувствительность к не параллельности валов и осевому смещению шкивов, поскольку это нарушает нормальный контакт рабочих поверхностей ремня со шкивами и резко снижает срок службы ремня.

В нашей стране выпускают поликлиновые ремни двух типов, несколько различающихся шагом и параметрами профиля.

Многоручьевые приводные ремни

Представляют собой ряд клиновых ремней нормального или узкого сечения, скрепленных в процессе вулканизации по верхнему основанию общей резинотканевой пластиной. В последние годы за рубежом появились многоручьевые ремни без обертки боковых граней с формованным зубом.

Многоручьевые ремни предназначены для замены клиноременного группового привода. Используются в передачах сельскохозяйственных машин и промышленного оборудования.

Их основные преимущества:

• отсутствие необходимости в подборе отдельных ремней группового привода по длинам;
• отсутствие проскальзывания и повышение вследствие этого передаваемой мощности и долговечности.

К недостаткам этих ремней следует отнести: повышенные требования к качеству и износу шкивов; и к допускам при изготовлении элементов передачи; чувствительность к не параллельности валов, что может привести к преждевременному отслоению связующей пластины от ремней.

Рекомендуемое число ручьев многоручьевого ремня 2-6. Минимальные диаметры шкивов 71-355 мм, передаваемая мощность до 170 кВт в зависимости от сечения.

Синхронные приводные ремни

При использовании синхронных ремней крутящий момент передается в результате зацепления зубьев ремня с зубьями шкивов, что обеспечивает компактность привода, предотвращает проскальзывание и позволяет обходиться без большого натяжения, вследствие чего уменьшается нагрузка на валы и повышается КПД передачи. К недостаткам передач с использованием синхронных ремней следует отнести дополнительный расход мощности на деформацию зубьев и более сложную конструкцию шкивов.

Ремень представляет собой плоскую гибкую бесконечную ленту с расположенными с заданным шагом зубьями на внутренней поверхности или с двух сторон от несущего слоя. Как правило, ремень состоит из несущего слоя, эластичного связующего слоя и эластомерного материала на наружной и внутренней поверхностях. Зубья для повышения износостойкости обычно покрывают полиамидной эластичной прорезиненной тканью. Несущий слой ремня не должен растягиваться в процессе эксплуатации, поэтому для него используют материалы с высоким модулем упругости: стеклокорд, металлокорд или арамид.

Синхронные ремни в последние годы получили распространение в приводах автоматизированного промышленного оборудования, бытовой техники, в приборах, а также в приводах механизма газораспределения автомобилей. В отличие от плоских, клиновых и поликлиновых передач, в синхронных ременных передачах движение передается не за счет сил трения, а в результате зацепления зубьев ремня и шкивов.

Широкое распространение получили бесконечные и конечной длины полиуретановые армированные синхронные ремни, изготавливаемые методом литья или методом экструзионного формования и имеющие меньшую стоимость. Эти ремни тканевого покрытия на зубьях не имеют. Они используются главным образом для малонагруженных передач.

Шестигранные ремни

Шестигранные ремни являются сдвоенными, соединенными в процессе изготовления по большому основанию трапеции ремнями нормального сечения с расположенным посередине кордтканевым или кордшнуровым силовым слоем. Они имеют в сечении шестигранник, что позволяет осуществлять вращение валов многошкивной передачи в разных направлениях при использовании одного и того же ремня. Размеры сечений сдвоенных клиновых ремней установлены с учетом обеспечения взаимозаменяемости их с обычными клиновыми ремнями, для того чтобы можно было использовать стандартные шкивы. Заводы РТИ выпускают шестигранные ремни, используемые главным образом в сельскохозяйственных машинах трех типоразмеров сечений (АА/НАА, ВВ/НВВ, СС/НСС), длиной от 2240 до 6000 мм, за рубежом – шести типоразмеров, длиной от 2000 до 7000 мм. Недостатком таких ремней является пониженная долговечность из-за увеличенной толщины.

Круглые приводные ремни

Данные ремни используются в мало нагруженных передачах, поэтому их изготавливают, как правило, без силового слоя диаметром от 2 до 18 мм методом экструзии из полиуретана. Такие ремни делают конечной длины с последующим разрезанием под углом на мерные куски и соединением тепловой или высокочастотной сваркой в замкнутый контур. За рубежом производят ремни круглых сечений, армированные по оси кордшнуром из высокомодульного волокна. Круглые ремни, как и плоские, способны передавать вращение в системах, в которых оси шкивов расположены в разных плоскостях. В нашей стране ремни круглого сечения делают по традиционной технологии на основе эластомеров с армирующим слоем из кордткани или кордшнура, расположенным вдоль продольной оси. Они имеют диаметр 16 мм и длину 4200 мм и применяются для сортировально-очистительных линий.

Специальные приводные ремни

Они производятся для выполнения, помимо передачи крутящего момента, определенных технологических операций по требованиям заказчиков машин. В основном это транспортирующие ремни с силовым слоем, имеющие на наружной поверхности выступы определенной формы (поперечные ребра, треугольные выступы или рифленую поверхность и т.п.), а также полиуретановые транспортирующие ремни без силового слоя. К специальным ремням следует отнести также кордтканевые ремни конечной длины и ремни типа link belts, элементы которых вырубаются из высокопрочной ткани с двусторонним покрытием из ПВХ, набираются послойно со ступенькой до получения стандартного клинового сечения и монтируются в ремни конечной длины. Эти ремни собираются в замкнутый контур без разборки привода в труднодоступных местах в аварийной ситуации служат для быстрой замены ремня при обрыве с помощью жестких элементов. Их главные достоинства – универсальность применения по длине и быстрота замены. Стыкуемые ремни, как правило, отличаются существенно меньшей долговечностью.

Материалы для производства приводных ремней

Материалы для производства ремней делятся на основные и вспомогательные.

К материалам, используемым непосредственно в конструкции ремней, относятся:

• кордшнуры;
• ткани;
• резины или ТПЭ;
• пропиточные составы;
• клеи.

Вспомогательные материалы используют в производстве для обеспечения качественного технологического процесса.

К ним относятся:

• прокладочные холсты;
• ткани для бинтовки;
• смазки для пресс-форм;
• резины и ткани для рубашек и диафрагм.

Всего около 100 различных видов материалов.

Срок службы ремней определяется следующими свойствами основных материалов: изгибостойкостью и модулем на растяжение несущего слоя, прочностью связи несущего слоя и резин, усталостными свойствами резин и их стойкостью к старению под действием внешних факторов, уровнем анизотропии резин, износостойкостью и коэффициентом трения материала боковых поверхностей о шкивы.

Кордшнуры

Несущий слой современных типов клиновых и поликлиновых ремней изготавливают из высокопрочных и высокомодульных химических волокон: полиэфирных (в подавляющем большинстве конструкций), полиамидных, вискозных, из ароматических полиамидов (Кевлар, Арамид). В ремнях длиной до 8000 мм в мировой практике в силовом слое чаще всего используют спирально навиваемые кордшнуры, в более длинных ремнях силовым слоем служат один или несколько слоев кордной ткани, чаще из полиамидных волокон или вискозы. В конструкци синхронных ремней, которые не допускают вытяжки при эксплуатации, используют стеклокорд, металлокорд или кордшнур из Кевлара, Арамида. Толщину несущего слоя выбирают так, чтобы обеспечить максимальный модуль при растяжении, прочность, и в то же время сохранить изгибостойкость.

Оберточная ткань

Оберточная ткань для ремней должна обеспечивать высокое трение между ремнем и шкивом, а также обладать достаточными прочностью и каркасностью при выполнении технологических операций. Оберточную ткань для ремней с оберткой по всему контуру после промазки резиной или клеем закраивают под углом 45-55° для лучшей технологичности при операции обертки и снижения напряженности ткани при работе ремня.

Резины

В подавляющем большинстве случаев в производстве ремней используют резиновые смеси на основе хлоропренового каучука, по комплексу свойств наиболее полно отвечающие требованиям работы в ремнях. Однако до настоящего времени в производстве ремней применяют резины и на основе каучуков общего назначения и их смесей с другими каучуками (СКИ-3+СКД, НК+БСК, ХПК+БНК и др.). Чаще их используют в ремнях со специальными свойствами (антистатических, морозостойких). Однако, срок службы ремней, изготовленных из каучуков общего назначения как минимум в 2 раза ниже.

Пропиточные составы

Пропиточные составы используют в производстве ремней для повышения прочности связи несущего слоя с массивом резины. Для повышения эксплуатационных характеристик ремней в эластичную резину вводят ингредиенты, содержащие реакционноспособные функциональные группы, увеличивающие прочность связи в системе текстильный материал – резина.

Кордшнуры и кордткани пропитывают составами на основе латексов. Латекс подбирают в зависимости от типа каучука резин. Для ремней из хлоропренового каучука в отечественной промышленности используют латексы на основе хлоропрена типа Л-18ФА, ЛФ-8, Л-7 и др. За рубежом чаще всего применяют метилвинилпиридиновый латекс типа ДМВП-10Х. В составы на основе латексов вводят синтетические водорастворимые резорциноформальдегидные смолы (например, СФ-282, СФ-280).

Клеи

Клеи в производстве ремней используют для промазки кордшнуров для повышения конфекции и монолитности заготовок в процессе сборки и повышения его адгезии к резинам. А также для шпредингования оберточных тканей ремней малых длин и сечений. Как правило, состав клеев имеют ту же основу, что и резины массива ремня. А в качестве растворителей используют бензин (растворитель Нефрас) и этилацетат.

Технология производства приводных ремней

В мировой практике производства ремней существует несколько альтернативных технологий производства.

Наиболее распространенная групповая сборка обернутых ремней включает следующие основные операции:

• сборка на барабанных станках цилиндрической заготовки (викеля);
• резка на отдельные заготовки ремней и после съема с барабана их скашивание под форму трапеции;
• обертка кольцевой заготовки прорезиненной тканью;
• вулканизация;
• стабилизация длины;
• промер;
• маркировка;
• испытания на стендах.

Процесс изготовления ремней без обертки боковых граней отличается от указанной технологии тем, что собранный на сборочно-вулканизационном барабане викель полностью вулканизуется в диафрагменном вулканизаторе (автоклаве). Охлаждается в ванне для стабилизации длины, снимается с барабана и режется на отдельные ремни, которые при необходимости подвергаются подшлифовке боковых граней.

Еще один способ, основанный на индивидуальной сборке заготовок ремней, состоит из следующих основных операций:

• экструзия резинового слоя сжатия;
• сборка заготовки каждого ремня на индивидуальном станке;
• обертка заготовки;
• вулканизация ремней в челюстных прессах со стабилизацией длины или в диафрагменных вулканизаторах;
• маркировка;
• промер;
• испытания на стендах.

Новая технология, основанная на индивидуальной сборке, включает шприцевание (экструзию) заготовок слоев сжатия и растяжения ремня из термопластичного эластомера; сборку ремня (наложение слоя растяжения, навивку шнура силового слоя, наложение слоя сжатия); тепловую сварку всех элементов с последующим промером длины и маркировкой ремня. По этой технологии нужны всего три автоматизированных станка. А также не требуется дорогостоящей оснастки и больших капитальных вложений. Однако, до настоящего времени она не получила широкого распространения из-за высокой стоимости материалов. И недостаточной отработки технологического процесса и ограниченности областей применения ремней, чувствительных к повышенным тепловым нагрузкам.

Недостатками технологии с индивидуальной сборкой ремней являются низкая производительность, высокая потребность в производственных площадях и капитальных затратах. Более эффективна технология групповой сборки. Но крупным ее недостатком является потребность в большом количестве оснастки для производства ремней малых и средних длин. Стоимость данной оснастки составляет от 30 до 50% стоимости всего комплекта оборудования. При двухбарабанной сборке и челюстной или ротационной вулканизации ремней потребность в оснастке существенно уменьшается.

Контроль производства

В производстве ремней осуществляется 100%-ный межоперационный постадийный контроль технологического процесса и комплексное периодическое испытание продукции.

Контролируется до 15 показателей резиновых смесей:

• вязкость;
• способность к преждевременной вулканизации резиновых смесей;
• упругопрочностные характеристики при растяжении;
• сопротивление раздиру;
• твердость;
• эластичность;
• стойкость к термическому старению;
• усталостная выносливость при многократном растяжении и сжатии;
• динамический модуль;
• модуль внутреннего трения;
• усталостная выносливость при знакопеременном изгибе с вращением;
• анизотропия при растяжении

И другие показатели.

К главным контролируемым параметрам производственного процесса на отдельных переделах следует отнести энергетические параметры процессов изготовления и вулканизации; массу, геометрические размеры заготовок; временные параметры процесса, а также прочность связи между элементами ремня.

Ремень клиновой нормального сечения с оберткой по всему контуру.

Методы испытаний готовых изделий определяются нормативной документацией: международными и государственными стандартами, техническими условиями, спецификациями. Прежде всего, это измерение прочности при растяжении и удлинения при заданных нагрузках, модуль упругости при растяжении, прочность связи между элементами конструкции, поперечная жесткость ремня, тяговые характеристики. Согласно нормативной документации все выпускаемые партии ремней должны подвергаться стендовым испытаниям.

Существует несколько методов испытаний ремней на двухшкивных и трехшкивных конструкциях стендов:

1. определение долговечности на стендах без передачи мощности при испытаниях на многократный изгиб;
2. на стендах с передачей мощности в замкнутом силовом контуре или нагружением ведомого шкива тормозным моментом (с прямой передачей мощности).

Наиболее объективно отражают качество ремней испытания на стендах с передачей мощности. При испытаниях фиксируют частоту вращения, диаметр шкивов, нагрузку и передаваемую мощность. А также время до появления первых разрушающих факторов и полного разрушения, удлинение в процессе испытаний и температуру ремня на поверхности. Повышение температуры ремня в процессе испытаний на 10°C снижает его долговечность вдвое.

Эксплуатация приводных ремней

Эксплуатация приводных ремней должна осуществляться в приводах со шкивами. Профили канавок и расчетные диаметры должны соответствовать требованиям нормативно-технической документации. Ремни должны устанавливаться на шкивы вручную в ненапряженном состоянии без применения каких-либо инструментов. Валы шкивов должны быть расположены параллельно, а канавки шкивов – друг против друга. Необходимо исключить попадание смазки, растворителей, а также агрессивных для резин веществ в канавки шкивов и на ремни. В групповых приводах ремни подбираются по допускам длины (по группам согласно нормативной документации). При выходе одного ремня из строя снимается весь комплект. Ремни, бывшие в употреблении, подбираются отдельными комплектами.

В случае необходимости, допускается применение натяжных роликов. Ролики рекомендуется располагать внутри контура передачи на ведомой ветви ремня. Стенки канавок шкива не должны иметь повреждений и шероховатостей. Меньшее основание сечения клинового ремня не должно касаться днища канавки шкива. А связующая пластина многоручьевых ремней не должна касаться реборды шкива.

Долговечность ремней во многом зависит от условий их эксплуатации. При этом одним из главных факторов является постоянство их натяжения. Натяжение при эксплуатации рекомендуется постоянно контролировать, особенно в начальный период. Контроль осуществляют по прогибу ветви под воздействием определенной силы. Стрела прогиба и усилие на ветвь указываются в руководстве по эксплуатации конкретной машины.

Наше производство

Наша компания способна изготовить резинотехническое изделие по вашим чертежам в короткие сроки. Заказать резинотехнические изделия можно обратившись в нашу компанию по адресу г.Казань, ул.Обнорского, д.30 А. Прислав всю необходимую информацию об интересующих вас изделиях на почту gidroservis-kazan@mail.ru или отправив образец изделия.

Также мы производим изделия резиновые изделия для спец.машин: уплотнения для ЗИЛ 130; резиновые подножки для момтоциклов; уплотнения для ДТ75; амортизаторы для Terex TLB 825, а также запчасти для снегоходов. Обрезиниванием гусеничные траки.

Больше новостей о группе компаний Гидросервис в наших группах в Facebookи ВКонтакте.

Вам может быть интересно:

• Резиновые и резинометаллические виброизоляторы (амортизаторы);
• Мембраны: классификация, изготовление и применение;
• Длинномерные уплотнения;
• Определение твердости по Шору;
• Обозначение, изготовление и применение армированных манжет.