Надежность клиноременных передач
Достоинства клиноременных передач — возможность перекрывать значительные межцентровые расстояния, эластичность, принципиальная возможность использования в качестве предохранительного звена в общей цепи передач, простота обслуживания, малая стоимость привели к тому, что клиноременные передачи применяют на большей части металлорежущих станков и оборудования легкой промышленности, на большинстве двигателей автомобилей, тракторов и зерновых комбайнов, практически во всех сельскохозяйственных машинах. По степени распространенности клиноременные передачи уступают только зубчатым.
Одним из существенных недостатков клиноременных передач считается относительно низкая их надежность. За время службы машины или агрегата обычно несколько раз производится смена ремней. Это сдерживает распространение клиноременных передач в ответственных механизмах, особенно в тех случаях, когда надежность их работы связана с безопасностью обслуживающего персонала или пассажиров.
Сведения о надежности клиноременных передач и долговечности клиновых ремней очень ограничены. Это связано, в частности, с тем. что ресурс клиновых ремней характеризуется довольно большим рассеянием. На ресурс ремней и, следовательно, общую надежность передачи существенно влияют многие факторы: конструкция и материал клинового ремня, способ его изготовления, кинематическая и силовая схемы передачи, режим работы машины или агрегата, условия внешней среды (температура и влажность воздуха, наличие паров масел, агрессивных сред или абразивной пыли, солнечной радиации и т. д.), культура эксплуатации передач и многое другое.
Все это требует применения для исследования и расчета надежности передач методов теории вероятности, математической статистики и теории надежности. Работы по оценке надежности передач должны предусматривать испытания достаточно представительных партий в типичных условиях эксплуатации, использование сокращенных и форсированных испытаний, позволяющих получить достаточно объективную информацию за относительно короткое время, с оценкой степени точности и достоверности полученного результата.
Работа клиновых ремней в многоручьевых приводах показывает, что общая надежность передачи может быть но много раз выше надежности отдельно взятого ремня. Резервирование ремней дает возможность снизить габариты передачи, во многих случаях повысить долговечность ремня и резко поднять общую надежность передачи, что позволяет использовать ее в самых ответственных узлах. Но это вызывает в свою очередь ужесточение требований к техническим характеристикам ремней и шкивов.
В отечественной и зарубежной литературе описаны различные методы расчета клиноременных передач. В большинстве своем они основаны на оценке тяговой способности передачи и не позволяют хотя бы косвенно оценить долговечность самого ненадежного элемента передачи — клинового ремня. Практикой испытаний и аналитическим путем получены зависимости, характеризующие влияние некоторых конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов на долговечность ремня, но недостаток надежных статистических данных о реальных значениях долговечности не дает возможности выполнять инженерные расчеты или статистическое прогнозирование ресурса ремней. Геометрическое и силовое взаимодействие ремня и шкива столь сложно, что относительно точный расчет динамической системы ремень — шкивы может быть выполнен лишь с применением ЭВМ.
Принятые в настоящее время и стандартизованные методы форсированных испытаний ремней без передачи мощности в недостаточной степени моделируют реальные условия работы ремней и потому результаты их плохо коррелируют с данными эксплуатации ремней. Методы испытаний ремней с передачей мощности на стендах замкнутого силового контура не получили пока широкого распространения, в частности потому, что вследствие недостаточной изученности физической сущности процесса существуют различные точки зрения на область их возможного применения.
Инженерам, проектирующим и эксплуатирующим машины с клиноременными передачами, необходим метод ориентировочного статистического расчета долговечности клиновых ремней, позволяющий в короткое время, без применения сложного математического аппарата, оценить ожидаемую долговечность ремня, влияние на нее некоторых факторов передачи, рассчитать потребность в клиновых ремнях в качестве запасных частей.
В настоящей книге сделана попытка решить некоторые из указанных выше задач. На основании массовых эксплуатационных испытаний получены достаточно точные и достоверные данные о надежности клиновых ремней, характере их отказа и оценены направления работ по повышению надежности передач. Рассмотрено влияние резервирования ремней на общую надежность передач. Предложены методы уточненного расчета передач с помощью аналоговых ЭВМ.
Рассмотрены ускоренные методы оценки и расчета надежности клиноременных передач.