Шкив ременной передачи

Шкив ременной передачи представляет собой колесо, по ободу которого могут быть расположены зубья или канавки. Взаимодействие ведущего и ведомого шкива за счет натянутого между ними ремня позволяет передавать энергию. Чтобы увеличить длину шпоночного паза, они могут оборудоваться ступицей. Крайняя часть обода может оборудоваться возвышениями - ребордами, которые выступают над рабочей поверхностью и предотвращают соскальзывание ремня. Чтобы снизить инерционные массы, изделия, имеющий большой диаметр, выливаются пустотелыми и имеют спицы жесткости, располагающиеся между ободом и ступицей

Шкив ременной передачи

Шкив ременной передачи - это колесо с зубьями или канавками, расположившимися по внешней его части. Благодаря тому, что ведущий и ведомый шкивы взаимодействуют, за счёт натянутого между ними ремня происходит передача энергии. В целях увеличения длины шпоночного паза, возможна установка ступицы. Чтобы исключить возможность соскальзывания ремня крайнюю часть обода оборудуют ребордами. Для снижения инерционных масс, изделия большого диаметра выливают пустотелыми, а также для этих изделий полагается использование спиц жёсткости, находящихся между ступицей и ободом.

Использование шкивов необходимо, когда нужно передать крутящий момент с ведущего на ведомый вал.

Использование ременной передачи характерно для двигателей внутреннего сгорания, механизмов малой и средней мощности и бытовой технике.

В число достоинств ременной передачи входит:

Простота устройства;
Передачи мощности до 400 кВт;
Большая скорость вращения до 50 м/с;
Ход плавный и почти не создаёт шума;
Гашение вибраций и толчков приводного вала при передаче вращения;
При перегрузках подобно предохранительному механизму срабатывает проскальзывание.

Сам шкив имеет вид диска на валу, и состоит обода и ступицы. Внешняя часть детали, входящая в зацепление с ремнём называется обод. От типа привода зависит то, каким будет обод – с углублением по форме ремня или плоским. От соскальзывания ремень удерживают щёки, представляющие собой боковые выступы над ободом. При использовании клинового привода щёки, с целью увеличения площади зацепления, делаются наклонными.

В случаи с зубчатым приводом, на ободе выполняются зубья надлежащей формы. Зубчатый привод позволяет с большей точностью осуществлять передачу момента, однако нуждается в значительной точности при изготовлении и монтаже.

По большей части, шкивы выступают необходимой частью механизмов, находящих применение в тех или иных отраслях промышленности. Конструкции шкива разнообразны, а их использование зависит от потребностей привода.

Изготовление шкива

Если на одном шкиве используется несколько ремней, на ободе этого шкива делают некоторое количество канавок.

Ступица выступает как внутренняя часть шкива, кроме того для крепления ступицы на валу предусмотрено отверстие. Нередко ступица и обод изготовлены как объединённая деталь.

Чтобы уменьшит вес шкива, в нём оставляют пустоты, формируемые спицами.

Чтобы обеспечить взаимную заменяемость шкивов их маркировки, технологические требования и типоразмеры были стандартизированы и представленны в ГОСТ 20889-94 и ГОСТ Р 50641-94.

Классификация шкивов

Маркировка шкива включает значения отображающие число ручьёв, профиль приводного ремня, диаметр по корду и вид втулки. Так в маркировке 8 SPC 500 цифра 8 обозначает количество ручьёв, SPC – профиль, а 500 – диаметр в мм.

Требования для изображения шкивов на чертеже также прошли стандартизацию, что сделано с целью изготовления детали с соблюдением точных размера и формы.

В ходе времени конструкторами разрабатывалось большое количество конструкций шкивов ременных передач.

В зависимости от способа установки на вал шкивы подразделяются на следующие типы:

Под втулку. Установка шкивов под втулку на стандартный вал происходит посредством выбора втулки с необходимым внутренним диаметром. Если посадочное место было повреждено, то можно, просто, произвести замену втулки, что делает ремонт довольно простым и быстрым.
Под расточку. По центру шкивов под расточку имеется небольшое отверстие, подгоняемое под диаметр вала. Если посадочное место таких шкивов повреждено, то ремонт будет осуществляться с большим трудом.
Под фиксированный диаметр. Наличие проточки под шпончатое крепление или шлицы у шкивов под фиксированный диаметр, способствует высокой скорости осуществления монтажных и демонтажных работ. Нюансом этого типа является необходимость в точном соответствии диаметров, а также отсутствии возможности применения деталей, имеющих уменьшенный вес.

Виды

Клиновидные шкивы

Наибольшее распространение получили клиновые шкивы.

Применение таких шкивов происходит совместно с клиновым ремнём. Используются для того, чтобы обустраивать механизмы, имеющие наименьшее расстояние между валами, если их позиция лежит по вертикали. Также к использованию клиновых шкивов прибегают тогда, когда на вал помещено более одного шкива. Зачастую можно наблюдать применение клиновых шкивов в силовых агрегатах транспортных средств, промышленном и станочном оборудовании. Согласно стандарту DIN клиновые шкивы обозначают по аналогии ремням: SPA, SPB и так далее.

Увеличению площади зацепления, а также передаче большего крутящего момента и скорости вращения способствуют боковые щёки шкивов.

Чтобы увеличить мощность передачи или же уменьшить её габариты, имеется возможность использования многоручьевых шкивов, имеющих несколько канавок. Кроме того, если на шкив надет единый ремень с некоторым количеством клиновидных выступов, то становится возможной поликлиновая передача.

Поликлиновые (ручьевые) шкивы имеют несколько пазов клиновидной формы. Используются совместно с поликлиновыми ремнями и участвуют в работе тех же механизмов, что и клиновые. Отличительной чертой представленных шкивов является обеспечение ими работы передач, находящихся под воздействием больших нагрузок.

Если допустимая нагрузка превышена, то происходит проскальзывание, необходимое для защиты оборудования.

Зубчатые шкивы

Зубчатыми шкивами называются шкивы, по внешней части которых распределены зубья. На внутренней поверхности ремня таких шкивов есть выступы, которые соответствуют зубьям расположенным на поверхности обода. Зубчатые шкивы делают возможной передачу большого крутящего момента, способствуют установлению надёжного сцепления с зубчатым ремнём, а также делают точной передачу углового положения вала. В связи с этим применение зубчатых шкивов в большей мере касается механизмов, отвечающих за распределение газа в двигателях внутреннего сгорания.

Внешняя часть зубчатого шкива, представляющая обод, изготавливается путём обкатки или фрезерования. Недостатком этого вида шкива является отсутствие функции, направленной на защиту от перегрузок.

В то же время отсутствие проскальзывания ремня помогает получить стабильное передаточное число, из-за чего шкивы этого вида гарантируют высокие тяговые показатели, благодаря которым обеспечивается равномерный ход. Однако не стоит забывать о их невосприимчивости к изменяющимся нагрузкам.

К использованию представленных шкивов прибегают в приводах оргтехники, автомобилях, станках для резки металла и многих других механизмах.

Плоские шкивы

Самым простым видом шкива является плоский шкив. Плоские шкивы имеют низкий уровень шума и могут погашать вибрации и динамические нагрузки от ведущего вала. Недостатком представленного вида является наличие ограничения момента и скорости вращения.

Благодаря дополнительным роликам появляется возможность связывания ведомых и ведущих валов, лежащих в разных плоскостях и не соосных. Вместе с тем становится доступно изменение направления вращения. В связи с этим становится возможной замена карданных и червячных передач. В некоторых случаях щёки могут отсутствовать, а профиль обода делают выпуклым.

Поверхность плоского шкива гладкая, зачастую оборудованная возвышением в виде реборда, тем самым устраняя возможность соскользания ремня под натяжением. Использование плоских шкивов обязательно, когда дело касается механизмов, восприимчивых к вибрационным нагрузкам. Примером такому механизму может выступить высокоточное станочное оборудование.

Круглоременные шкивы

Круглоременным шкивов называется передающее колесо, имеющее полукруглый профиль канавки на ободе, что делается с целью использования круглого ремня. Используются плоские шкивы для обустройства обустройство приводов малой мощности.

Зачастую применение круглоременных шкивов характерно для производства бытовой техники и разнообразных приборов.

Вариаторные

Вариаторные передачи относятся к числу самых сложных, в плане конструкции, устройств, представляющих собой вариаторный узел. Они представлены в виде пары шкивов, обод которых реализован в виде конуса с перемещающейся конической щекой. Клиноременное кольцо способно к перемещению по конусу в осевом направлении от меньшего радиуса к большему. Конусность второго шкива обратная, и привод перемещается с меньшего радиуса на больший. Притом передаточное число передачи изменяется. Щеки обоих шкивов способны к движению в обратном направлении, при этом их передаточное число изменяется в обратную сторону.

В число достоинств этой конструкции входит возможность изменения передаточного числа без остановки вращения и, не снимая нагрузки с привода.

Применение вариаторных шкивов характерно в тех ситуациях, когда требуется осуществление плавных изменений в процессе работы.

К материалам, используемым в изготовлении деталей ременных передач, относятся:

Чугун. Наиболее часто используется для изготовления клиновых шкивов. Отличительными особенностями являются: удобная обработка, небольшая стоимость и высокая прочность.
Сталь. Использование стали чаще всего можно наблюдать в механизмах, на которых воздействуют сильные перепады температур и высокие динамические нагрузки.
Алюминий и алюминиевые сплавы. Алюминий используется для изготовления передач, имеющих малую нагрузку и, единовременно, не склонных к образованию коррозии механизмах, для которых большую значимость имеют вес и габариты.
Пластмассы. Применяются в изготовлении устройств, имеющих малые габариты, а также небольшие скорости и передаваемые моменты.
Композитные материалы. Являются дорогостоящими материалами, используемыми для создания передовой техники, нуждающейся в высоких показателях прочности, устойчивости к негативному влиянию окружающей среды и динамическим нагрузкам, а также низком весе.

Чугунные шкивы

Существует множество марок чугунных шкивов, отличающихся по значениям окружной скорости передачи. Для того, чтобы усилить обод шкива в плоскости спиц предусматрено наличие ребра. Изготовление чугунных шкивов диаметром до 300-350 мм осуществляется с диском, имеющим отверстия нужные для уменьшения массы и удобства крепления на станке. Выполнение шкивов большого диаметра происходит со спицами в один или два ряда. Зачастую спицы имеют эллиптическое сечение, причиной тому большая прочность и меньшее сопротивление воздуха, чем у спиц круглого сечения. В процессе отливки шкивов внутреннюю поверхность обода и наружную поверхность ступицы делают с линейным уклоном, что делается с целью добиться удобства формования.

Стальные шкивы

Стальные сварные и сборные шкивы являются наиболее подходящими для окружной скорости до 60 м/с. Изготовление спиц, дисков и ободов этих шкивов подразумевает использование низкоуглеродистой стали. Использование среднеуглеродистых сталей для изготовления ступиц шкивов обусловлено значительным напряжением напряжениям от шпонок, а в случае сборных шкивов порой прибегают к использованию чугуна. Вальцовка ободов стальных сварных и сборных шкивов плоскоременных передач происходит из листовой стали, а сварка - встык. Для изготовления дисков используется листовая сталь, в случае могут также применяться листы стали, но появляются варианты использования гнутых полос, штампированных заготовок, труб.

При ширине обода не превышающей значение в 350 мм в шкиве используется один диск или ряд спиц, в ином случае – два диска или ряда спиц. Достаточно часто прибегают к использованию стальных сборных шкивов клиноременных передач из стальных тонкостенных штампованных, а после – сваренных, тарелок, скрепляемых со стальной или чугунной ступицей, при помощи болтов или заклепок. Применение шкивов из стального литья почти не распространено.

Разновидности шкивов

Чтобы грамотно подобрать шкив важно учесть отличительные особенности.

Шкив коленвала применяется с целью осуществления передачи момента от коленвала к навесному оборудованию. Среди достоинств шкива коленвала выделяется: охлаждение ремней, балансировка коленвала, амортизация при вращении и длительный срок службы, превышающий 10 лет.
Канатный шкив используется для направления канатов в скиповый подъёмник доменной печи. Канатный шкив входит в число самых прочных, в связи с чем его установка зачастую требует помощи.
Шкив для клиновых ремней применяется в силовых передачах, не нуждающихся в точном позиционировании. Основная функция такого шкива состоит в обеспечение проскальзывания ремня, из-за чего надобность муфты сцепления отпадает.
Однорядный шкив, массой до 500 г, имеет малую грузоподъёмность и изготавливается из прочного чугуна.