کمربند زدن- این یک انتقال است اتصال انعطاف پذیر(شکل 5.2)، متشکل از یک پیشرو 1 و برده 2 قرقره ها و تسمه روی آنها قرار می گیرد 3 . انتقال همچنین ممکن است شامل شود دستگاه های کششیو شمشیربازی می توان از چند قرقره محرک و چند تسمه استفاده کرد. قرقره ها به طور صلب به محورهای محرک و محرک ثابت می شوند.
هدف اصلی- انتقال انرژی مکانیکی با کاهش سرعت چرخش.
طبق اصل عملکرد، چرخ دنده ها متمایز می شوند اصطکاک(بیشتر چرخ دنده ها) و نامزدی(کمربند دندانه دار). بسته به شکل مقطع تسمه، درایوهای تسمه متمایز می شوند: مسطح، گوه ای, چند گوه، گرد، مربع.تسمه های تخت V-، poly-V-، دندانه دار و پرسرعت به صورت بی نهایت بسته تولید می شوند. کمربندهای تخت عمدتاً به صورت تسمه انتهایی - به شکل نوارهای بلند تولید می شوند.
مزایایدرایوهای تسمه اصطکاکی: خیر سیستم روغن کاری، سادگی و کم هزینهطراحی ها، محافظت در برابر نوسانات بار و ضربه های ناگهانی، قابلیت انتقال حرکت در فواصل قابل توجه، حفاظت از اضافه بار ناشی از لغزش تسمه در طول قرقره، عملکرد نرم و کم صدا.
ایرادات:دوام کم تسمه ها در دنده های با سرعت بالا؛ ابعاد قابل توجه؛ عدم ثبات نسبت دنده (به دلیل لغزش تسمه روی قرقره ها)؛ نیاز به محافظت از کمربند در برابر روغن؛ نیروهای قابل توجهی که بر روی شفت ها و تکیه گاه ها وارد می شوند.
برای تعیین نسبت دنده یک محرک تسمه، فرض بر این است که تسمه کشیده نمی شود و روی قرقره ها نمی لغزد. این فرض خطای قابل توجهی را در محاسبات وارد نمی کند، زیرا سرعت خطی [m/s] هر نقطه ای که روی سطح بدن در حال چرخش قرار دارد (در مورد ما، قرقره محرک) به صورت تعیین می شود.
جایی که - سرعت زاویهایراد/ثانیه; - قطر قرقره، متر؛ - تعداد دور در دقیقه، دور در دقیقه.
از آنجایی که هر نقطه روی تسمه که با نقطه مورد نظر روی قرقره محرک منطبق باشد با همان سرعت خطی حرکت می کند (به این معنی که آن نقاط روی تسمه که در تماس با قرقره رانده هستند و نقاط روی قرقره رانده که منطبق با سرعت خطی یکسانی دارند).
بر این اساس، سرعت خطی هر نقطه از لبه قرقره رانده نیز تعیین می شود: در این حالت، نسبت سرعت خطی هر دو قرقره رانده و محرک برابر است یا و، بنابراین، یا.
نسبت انتقال با نسبت قطر قرقره های محرک و محرک بیان می شود:
زوایای و (نگاه کنید به شکل 5.2) مربوط به قوس هایی که در امتداد آنها تسمه و قرقره تماس دارند نامیده می شوند. زوایای دور.
از آنجایی که یک درایو تسمه چرخش را به دلیل نیروهای اصطکاک بین تسمه و قرقره منتقل می کند، عملکرد آن به طور قابل توجهی به زوایای چنگ زدن بستگی دارد، که یکی از آنها تعیین کننده زاویه گرفتن در قرقره کوچکتر است. مقدار آن در درجه اول به فاصله بین مراکز قرقره ها (فاصله مرکز) و نسبت دنده بستگی دارد. تمرین نشان داده است که اگر زاویه بسته شدن حداقل 120 درجه باشد، انتقال تسمه تخت به طور معمول کار می کند. این شرط در صورت رعایت شرایط زیر برآورده می شود: فاصله مرکز کمتر از دو برابر مجموع قطرهای قرقره نباشد.
با استفاده از غلتک کششی می توان از عملکرد یک محرک تسمه تخت حتی در نسبت های دنده بزرگ اطمینان حاصل کرد. 4 (نگاه کنید به شکل 5.3)، که باعث افزایش زاویه بسته شدن در قرقره کوچکتر می شود.
حداکثر سرعت محیطی انتقال تسمه تخت، بسته به جنس تسمه، در محدوده 20...40 متر بر ثانیه است.
نوع پیشرفته‌تر انتقال حرکت با اتصال انعطاف‌پذیر، تسمه V است که در آن شیارهایی روی لبه قرقره‌ها ایجاد می‌شود که یک تسمه که دارای سطح مقطع ذوزنقه‌ای است، وارد می‌شود. در این برنامه ها ظرفیت ترابریبه دلیل نیروهای اصطکاک بین سطوح جانبی تسمه و شیارهای قرقره ها منتقل می شود. قسمت ذوزنقه ای تسمه به دلیل گوه شدن باعث افزایش چسبندگی آن به قرقره و افزایش ظرفیت کششی گیربکس می شود. این امر امکان اجرای ضرایب دنده های بالاتر (تا 7 و حتی تا 10) و امکان اعمال در فواصل کوچک مرکز به مرکز را فراهم می کند.
اگر برای یک تسمه مسطح انتقال فاصله مرکز به مرکز
سپس برای یک گیربکس تسمه V، که به یک گیربکس اجازه می دهد تا چندین شفت محرک را بدون استفاده از غلتک های کششی بچرخاند.
در نمودارهای سینماتیکی، درایوهای تسمه متناظر دارند نمادها(در شکل 5.4، آبا یک تخت، و در شکل. 5.4، ب -با تسمه V).
اخیراً درایوهای تسمه دندانه دار بسیار مورد استفاده قرار گرفته اند. بر سطح کارتسمه دارای برآمدگی هایی است - دندان هایی که با دندان های مشابه روی قرقره ها درگیر می شوند. چنین چرخ دنده هایی بدون لغزش کار می کنند که نسبت دنده ثابت را تضمین می کند.
در برخی موارد، از یک درایو تسمه پیچیده تر استفاده می شود - چند مرحله ای (شکل 5.5)، متشکل از چندین مرحله (جفت قرقره).
نسبت دنده های تک تک مراحل ( , , ) از طریق نسبت قطر قرقره های رانده () و محرک () بیان می شود. در رابطه با کل گیربکس - قطر قرقره محرک و - قطر قرقره رانده، اما نسبت آنها مطلوب نخواهد بود. نسبت دندهکل انتقال، زیرا این قرقره ها با یک تسمه به هم متصل نیستند.
اجازه دهید نسبت مورد نیاز را تعیین کنیم، با در نظر گرفتن اینکه شفت محرک (نه قرقره!) هر مرحله بعدی به طور همزمان شفت محرک مرحله قبلی است.
نسبت دنده اولین جفت قرقره
نسبت دنده جفت دوم قرقره
از آنجایی که قرقره ها قطر دارند و روی یک محور نصب می شوند، .
نسبت دنده سومین جفت قرقره
و در نتیجه، .
نسبت دنده کل گیربکس
بدین ترتیب، نسبت دنده یک گیربکس تسمه چند مرحله ای برابر است با حاصل ضرب نسبت دنده مراحل جداگانه آن.
مکانیک خودرو شامل تعداد نسبتاً زیادی مکانیسم است که چرخشی یا چرخشی مختلف را منتقل می کند حرکات رو به جلوبه دستگاه های دیگر یکی از این دستگاه ها درایو تسمه V است. در این مقاله سعی خواهیم کرد تا جایی که ممکن است با جزئیات بیشتر به شما بگوییم که چیست، چرا لازم است و چگونه کار می کند؟
درایو تسمه V چیست و چگونه کار می کند؟
درایو تسمه روشی برای انتقال انرژی مکانیکی دوار از منبع خود به مکانیزم دیگر است. که در در این مورد، چنین انرژی گشتاور است. هر محرک تسمه از یک تسمه و حداقل دو قرقره تشکیل شده است.
کمربند، به عنوان یک قاعده، از لاستیک ساخته شده است که تحت درمان خاصی قرار گرفته است، که به آن اجازه می دهد در برابر نیروهای نه چندان قوی مقاومت کند. تاثیرات مکانیکیبرای کشش و برخی انحرافات حرارتی. انواع مختلفی از درایوهای تسمه وجود دارد، اما ما بر روی رایج ترین گزینه - تسمه V تمرکز خواهیم کرد که در صنعت خودرو بسیار گسترده شده است.
درایو تسمه V به شکل تسمه V شکل و قرقره های مربوطه ساخته می شود. قرقره تسمه وی دیسکی فلزی با انشعابات مخصوص در اطراف محیط در نظر گرفته شده برای خود تسمه است. کمربند به نوبه خود دارای دو نسخه است: کمربند دندانه دار یا صاف.
در ابتدا از چنین تسمه ای برای رانندگی استفاده می شد تعداد زیادی ازمکانیزم های مختلف خودرو ژنراتور و پمپ آب تا به امروز اصلی ترین آنها هستند. در کامیون ها و بسیاری دیگر ماشین های مدرنبا کمک چنین کمربند، خاص و کمپرسورهای هوابرای تقویت کننده ها سیستم ترمزماشین.
ویژگی اصلی قرقره تسمه V باید یک شیار مخصوص برای تسمه باشد. بدون او، این کمربنداز آنجایی که نسبتاً نازک است، به سادگی از مکانیسم خارج می شود. این رویکرد امکان کاهش فضای اشغال شده توسط درایو تسمه را با کاهش ابعاد آن فراهم می کند.
ابعاد قرقره ها به نسبت دنده بستگی دارد. اگر دنده در حال کاهش است، قرقره محرک باید کوچکتر از چرخ دنده باشد و بالعکس.
تسمه باید نرمی خاصی در موارد مختلف داشته باشد شرایط آب و هوایی. از آنجایی که خودرو برای استفاده در زمستان و دوره تابستانیعنی تسمه تحت هیچ شرایطی نباید خاصیت کشسانی خود را از دست بدهد. استفاده از هر تسمه دیگری در درایو تسمه V قابل قبول نیست.
ویدئو - دستگاه تسمه محرک - قرقره و تسمه
مزایا و معایب تسمه درایو
مانند همه مکانیسم ها، درایو تسمه نیز دارای مزایا و معایبی است که متأسفانه همه آنها قابل حل نیستند که این امکان را می دهد تا از این مکانیسم فقط در فعالیت های خاصی استفاده شود.
مزایای:
- صافی بهبود یافته. از آنجایی که لاستیک دارای خاصیت ارتجاعی کافی است، به آن اجازه می دهد تا بارهای شوک را کاهش داده و ارتعاشات ایجاد شده را کاهش دهد.
- امکان نصب نادرست قرقره ها. کمربند الاستیک امکان ایجاد اعوجاج جزئی را فراهم می کند که تأثیری نخواهد داشت کار عمومیسازوکار. به همین دلیل است که این گیربکس قابلیت تغییر ضریب دنده را در حال حرکت دارد و در گیربکس های CVT بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.
- بدون سر و صدا. درایوهای تسمه همیشه و همه جا به دلیل عدم سر و صدا معروف بوده اند. این باعث شد توسعه دهندگان VAZ 2105 آن را با یک درایو تسمه تایم آزاد کنند.
- عدم وجود بار اضافی. واقعیت این است که تسمه در حین کار می تواند بلغزد، که باعث کاهش بار روی مکانیسم می شود و از قطعات فلزی گران قیمت دستگاه در برابر سایش محافظت می کند. برای مثال، اگر چرخش خیلی سریع باشد میل لنگ، گشتاور یکسانی را دریافت نمی کند، اما با سرعت خودش که در ابتدا به دست آمده می چرخد، زیرا با افزایش کشش، تسمه نسبت به قرقره دوم شروع به لغزش می کند. علاوه بر این، در تراکتورهای پیاده‌روی، تسمه درایو به عنوان محرک کلاچ استفاده می‌شود، زیرا بسیار نرم‌تر و نرم‌تر عمل می‌کند.
- مصلحت اقتصادی. واقعیت این است که قرقره ها و تسمه ها بسیار ارزان هستند و نیازی به تعویض زیاد ندارند. شاید تسمه محرک از همه مقرون به صرفه تر باشد.
- درایو تسمه نیازی به روغن کاری ندارد. علاوه بر این، روانکاری بر عملکرد تسمه تأثیر منفی می گذارد، زیرا اغلب شروع به لیز خوردن می کند و نمی تواند گشتاور مورد نیاز را منتقل کند.
- اگر تسمه آسیب ببیند، به سادگی از مکانیسم خارج می شود، بر خلاف یک زنجیر، که هر چیزی را که "به دست می آورد" می شکند.
- در فاصله نسبتاً زیادی علاوه بر این، برخی از کمربندها قابلیت کشش را دارند که به مرور زمان آنها را نرم تر می کند.
ایرادات:
- قرقره های محرک تسمه بسیار زیاد است اندازه بزرگترنسبت به قرقره های هر چرخ دنده دیگری این باعث می شود این طراحی بیش از حد بزرگ باشد، اگرچه بار روی هر دو نوع چرخ دنده کاملاً یکسان است.
- استحکام کم تسمه و سایش تسریع شده. هنگام بستن مجدد، تسمه دائما گرم می شود و می شکند که باعث توقف مکانیسم می شود.
- نقض نسبت دنده به دلیل لغزش تسمه نسبت به سایر قرقره ها. این مشکلتقریباً در نسخه کمربند دندانه دار وجود ندارد.
- نیاز به دستگاه های اضافی: دستگاه کشش تسمه، وسایلی که ارتعاشات را تعدیل می کنند و تسمه را در شیارها نگه می دارند.
- ظرفیت تحمل بار بسیار کم است.
این تمام چیزی است که یک درایو تسمه V است. که در مهندسی مکانیک مدرناو نقش مهمی ایفا می کند، بنابراین او را دست کم نگیرید.
درایو تسمه مکانیزمی برای انتقال انرژی با استفاده است تسمه محرکبا استفاده از نیروهای اصطکاک یا چسبندگی بزرگی بار ارسالی به کشش، زاویه گرفتن و ضریب اصطکاک بستگی دارد. تسمه ها دور قرقره هایی می چرخند که یکی در حال حرکت و دیگری رانده است.
مزایا و معایب
درایو تسمه دارای خواص مثبت زیر است:
- عملکرد بی صدا و روان؛
- دقت ساخت بالا مورد نیاز نیست.
- لغزش زیر بار اضافی و صاف کردن ارتعاشات؛
- بدون نیاز به روغن کاری؛
- کم هزینه؛
- فرصت تعویض دستینقل و انتقالات؛
- سهولت نصب؛
- بدون خرابی درایو در هنگام شکستن تسمه
ایرادات:
- اندازه قرقره بزرگ؛
- نقض نسبت دنده هنگام لغزش تسمه؛
- کم قدرت.
بسته به نوع، تسمه می تواند تخت، تسمه V شکل، گرد یا دندانه دار باشد. این عنصر محرک تسمه می تواند مزایای چندین نوع را ترکیب کند، به عنوان مثال، پلی V-Rribed.
مناطق استفاده
- درایوهای تسمه مسطح در ماشین‌های ابزار، کارخانه‌های چوب بری، ژنراتورها، فن‌ها و هر جای دیگری که انعطاف‌پذیری بیشتری لازم است و لغزش قابل تحمل است استفاده می‌شود. برای سرعت های بالا استفاده می شود مواد مصنوعی، برای کوچکترها - پارچه بند ناف یا لاستیکی.
- درایو تسمه با تسمه V برای ماشین آلات کشاورزی و اتومبیل (پنکه)، در درایوهای پر بار و با سرعت بالا (بخش باریک و معمولی) استفاده می شود.
- CVT در جایی که سرعت چرخش است مورد نیاز است ماشین آلات صنعتیبدون گام قابل تنظیم
- درایو با تسمه تایمفراهم کند بهترین ویژگی هاانتقال در صنعت و لوازم خانگیجایی که دوام و قابلیت اطمینان مورد نیاز است.
- تسمه های گرد برای توان کم استفاده می شود.
مواد
مواد برای شرایط عملیاتی انتخاب می شوند، جایی که بار و نوع اهمیت اولیه دارند. آنها به شرح زیر است:
- تخت - چرم، لاستیکی شده با دوخت، پشم تمام پارچه، پنبه یا مصنوعی.
- گوه - یک لایه تقویت کننده در مرکز با یک هسته لاستیکی و یک نوار بافته شده در خارج.
- چرخ دنده - یک لایه پشتیبانی از کابل فلزی، طناب پلی آمید یا فایبرگلاس با پایه لاستیکی یا پلاستیکی.
سطوح تسمه ها با پارچه های آغشته پوشانده شده اند تا مقاومت در برابر سایش افزایش یابد.
تسمه های محرک تخت
انواع چرخ دنده ها به شرح زیر است:
- باز - با محورهای موازی و چرخش قرقره در یک جهت.
- قرقره ها با پله ها - می توانید سرعت محور محرک را تغییر دهید، در حالی که سرعت شفت محرک ثابت است.
- متقاطع، زمانی که محورها موازی هستند و چرخش در جهات مختلف رخ می دهد.
- نیمه متقاطع - محورهای شفت متقاطع هستند.
- با غلتک کششی، افزایش زاویه بسته شدن یک قرقره با قطر کمتر.
کمربند زدن نوع بازبرای کار با سرعت بالاو با فاصله مرکزی زیاد. بازدهی بالاظرفیت بارگذاری و دوام به آن اجازه می دهد تا در صنعت، به ویژه برای ماشین های کشاورزی استفاده شود.
درایو تسمه V
انتقال با سطح مقطع ذوزنقه ای تسمه و سطوح قرقره ها در تماس با آن مشخص می شود. نیروهای منتقل شده می تواند قابل توجه باشد، اما کارایی آن کم است. درایو تسمه V با فاصله کم بین محورها و نسبت دنده بالا مشخص می شود.
تسمه تایم
گیربکس برای سرعت بالا با فاصله کم بین محورها استفاده می شود. هم مزایای کمربند را دارد و هم درایوهای زنجیره ای: تحت بارهای زیاد و با ضریب دنده ثابت کار کنید. توان 100 کیلووات را می توان عمدتاً توسط درایو تسمه دندانه دار تامین کرد. چرخش ها بسیار زیاد هستند - سرعت تسمه به 50 متر بر ثانیه می رسد.
قرقره ها
قرقره محرک تسمه را می توان ریخته گری، جوشکاری یا مونتاژ کرد. مواد بسته به سرعت انتخاب می شود. اگر از پارچه پارچه یا پلاستیک ساخته شده باشد، سرعت آن بیش از 25 متر بر ثانیه نیست. اگر بیش از 5 متر بر ثانیه باشد، تعادل ایستا مورد نیاز است و برای دنده های سرعت بالا، تعادل دینامیکی لازم است.
در حین کار، قرقره هایی با تسمه صاف به دلیل لغزش، شکستگی، ترک و پره های شکسته دچار سایش لبه می شوند. که در درایوهای تسمه Vشیارهای روی سطوح کار فرسوده می شوند، شانه ها شکسته می شوند و عدم تعادل رخ می دهد.
اگر یک سوراخ توپی سوراخ شده باشد، سوراخ شده و سپس بوش به داخل فشار داده می شود. برای اطمینان بیشتر، به طور همزمان با کلیدهای داخلی و خارجی ساخته می شود. بوش جدار نازک با چسب نصب شده و از طریق فلنج پیچ می شود.
ترک ها و پیچ خوردگی ها جوش داده می شوند که برای از بین بردن تنش های پسماند، قرقره ابتدا گرم می شود.
هنگام چرخاندن رینگ برای تسمه V، مجاز است که سرعت چرخش تا 5٪ از اسمی تغییر کند.
محاسبه دنده
تمام محاسبات برای هر نوع تسمه بر اساس تعریف است پارامترهای هندسی، کشش و دوام.
1. تعیین مشخصات هندسی و بار. در نظر گرفتن محاسبه درایو تسمه راحت است مثال خاص. فرض کنید باید پارامترهای یک تسمه درایو را از یک موتور الکتریکی 3 کیلو وات تا یک ماشین تراش تعیین کنیم. فرکانس چرخش شفت به ترتیب n 1 = 1410 دقیقه -1 و n 2 = 700 دقیقه -1 است.
تسمه V باریک معمولاً به عنوان رایج ترین مورد استفاده قرار می گیرد. گشتاور اسمی در قرقره محرک عبارت است از:
T1 = 9550P 1: n 1 = 9550 x 3 x 1000: 1410 = 20.3 نیوتن متر.
از جداول مرجع، قطر قرقره محرک d 1 = 63 mm را با مشخصات SPZ انتخاب کنید.
سرعت تسمه به صورت زیر تعیین می شود:
V = 3.14d 1 n 1: (60 x 1000) = 3.14 x 63 x 1410: (60 x 1000) = 4.55 متر بر ثانیه.
از حد مجاز که 40 متر بر ثانیه برای نوع انتخاب شده است تجاوز نمی کند. قطر قرقره بزرگ خواهد بود:
d2 = d 1 u x (1 - e y) = 63 x 1410 x (1-0.01): 700 = 125.6 میلی متر.
نتیجه به نزدیکترین مقدار از سری استاندارد کاهش می یابد: d 2 = 125 mm.
فاصله بین محورها و طول تسمه از فرمول های زیر بدست می آید:
a = 1.2d 2 = 1.2 x 125 = 150 میلی متر؛
L = 2a + 3.14d cp + ∆ 2: a = 2 x 150 + 3.14 x (63 + 125) : 2 + (125 - 63) 2: (4 x 150) = 601.7 میلی متر.
پس از گرد کردن به نزدیکترین مقدار از سری استاندارد، نتیجه نهایی به دست می آید: L = 630 میلی متر.
فاصله مرکز تغییر خواهد کرد و می توان آن را دوباره با استفاده از یک فرمول دقیق تر محاسبه کرد:
a = (L - 3.14d cp) : 4 + 1: 4 x ((L - 3.14d cp) 2 - 8∆ 2) 1/2 = 164.4 میلی متر.
برای شرایط معمولی، توان منتقل شده توسط یک تسمه توسط نوموگرام تعیین می شود و 1 کیلو وات است. برای یک وضعیت واقعی، باید با استفاده از فرمول روشن شود:
[P] = P 0 K a K p K L K u .
پس از تعیین ضرایب از جداول، به دست می آوریم:
[P] = 1 x 0.946 x 1 x 0.856 x 1.13 = 0.92 کیلو وات.
تعداد تسمه مورد نیاز با تقسیم توان موتور الکتریکی بر توان قابل انتقال توسط یک تسمه تعیین می شود، اما در عین حال ضریب Cz = 0.9 نیز معرفی می شود:
z = P 1: ([P]C z) = 3: (0.92 x 0.9) = 3.62 ≈ 4.
نیروی کشش تسمه عبارت است از: F 0 = σ 0 A = 3 x 56 = 168 H، که در آن سطح مقطع A در جدول مرجع یافت می شود.
بار نهایی روی شفت ها از هر چهار تسمه خواهد بود: F sum = 2F 0 z cos(2∆/a) = 1650 نیوتن.
2. دوام. محاسبه درایو تسمه همچنین شامل تعیین دوام است. این بستگی به مقاومت در برابر خستگی دارد که با بزرگی تنش‌ها در تسمه و فرکانس چرخه آنها (تعداد خم‌ها در واحد زمان) تعیین می‌شود. به دلیل تغییر شکل ها و اصطکاک در داخل کمربند، آسیب خستگی رخ می دهد - پارگی و ترک.
یک چرخه بار خود را به عنوان یک تغییر چهار برابری در تنش تسمه نشان می دهد. فرکانس اجراها از نسبت زیر تعیین می شود: U = V: l< U d ,
که در آن V سرعت، m/s است. l - طول، متر؛ U d - فرکانس مجاز (<= 10 - 20 для клиновых ремней).
3. محاسبه تسمه تایم. پارامتر اصلی ماژول است: m = p: n که p گام محیطی است.
بزرگی ماژول به سرعت و توان زاویه ای بستگی دارد: m = 1.65 x 10-3 x (P 1: w 1) 1/3.
از آنجایی که استاندارد است، مقدار محاسبه شده به نزدیکترین مقدار سری کاهش می یابد. برای سرعت های بالا، مقادیر بالاتری در نظر گرفته می شود.
تعداد دندانه های قرقره رانده شده توسط نسبت دنده تعیین می شود: z 2 = uz 1.
فاصله مرکز به قطر قرقره ها بستگی دارد: a = (0.5...2) x (d 1 + d 2).
تعداد دندانه های روی تسمه برابر خواهد بود: z p = L: (3.14m)، که در آن L طول تقریبی طراحی تسمه است.
پس از آن، نزدیکترین تعداد استاندارد دندان انتخاب می شود، سپس طول دقیق تسمه از آخرین نسبت تعیین می شود.
همچنین تعیین عرض تسمه ضروری است: b = F t: q، که در آن F t نیروی محیطی است، q کشش خاص تسمه، مدول انتخاب شده است.
بار روی شفت ها خواهد بود: R = (1...1.2) x F t.
نتیجه
عملکرد درایوهای تسمه بستگی به نوع تسمه و شرایط عملکرد آنها دارد. محاسبه صحیح به شما امکان می دهد یک درایو قابل اعتماد و بادوام را انتخاب کنید.
اطلاعات کلی در مورد درایوهای تسمه
درایوهای تسمه به چرخ دنده های اصطکاک (اصطکاک) اطلاق می شود که در آنها قدرت به دلیل نیروهای اصطکاک ناشی از درایو، رانده و پیوند میانی - یک تسمه الاستیک (اتصال انعطاف پذیر) منتقل می شود.
اتصال محرک و محرک معمولاً قرقره نامیده می شود. این نوع چرخ دنده معمولاً برای اتصال شفت هایی که در فاصله قابل توجهی از یکدیگر قرار دارند استفاده می شود.
برای عملکرد عادی تسمه درایو، لازم است تسمه را از قبل تنش کنید که می توان با حرکت یکی از قرقره ها، با استفاده از غلتک های کششی یا نصب یک موتور (مکانیسم) روی صفحه چرخان انجام داد.
طبقه بندی درایوهای تسمه
درایوهای تسمه بر اساس معیارهای مختلفی طبقه بندی می شوند - بر اساس شکل مقطع تسمه، موقعیت نسبی محورها و تسمه، تعداد و نوع قرقره ها، تعداد قرقره های پوشیده شده توسط تسمه، با روش تنظیم کشش تسمه (با غلتک کمکی یا با قرقره های متحرک).
1. با توجه به شکل مقطع کمربند انواع زیر درایوهای تسمه متمایز می شوند:
- کمربند تخت (مقطع کمربند به شکل یک مستطیل کشیده صاف است، شکل 1a);
- تسمه V (برش عرضی کمربند به شکل ذوزنقه، شکل 1b);
- تسمه V-پلی (خارج تسمه دارای سطح صاف است و سطح داخلی تسمه در تعامل با قرقره ها مجهز به برآمدگی های طولی است که در مقطعی به شکل ذوزنقه ساخته شده اند، شکل 1d);
- کمربند گرد (مقطع کمربند دارای شکل گرد یا بیضی است، شکل 1c);
- تسمه دنده (سطح داخلی تسمه مسطح در تماس با قرقره ها مجهز به برآمدگی های عرضی است که در حفره های مربوطه قرقره ها در حین عملیات انتقال قرار می گیرند، عکس زیر).
تسمه های V-V و Poly-V-belts بیشترین کاربرد را در مهندسی مکانیک دارند. انتقال توسط تسمه لاستیکی گرد (قطر 3…12 میلی متر)در درایوهای کم مصرف استفاده می شود (ماشین های رومیزی، لوازم خانگی، ماشین آلات خانگی و ...).
نوعی درایو تسمه، درایو تسمه دندانه دار است که در آن نیرو توسط یک تسمه دندانه دار با درگیر شدن دندانه های تسمه با برآمدگی های روی قرقره ها منتقل می شود. این نوع انتقال بین انتقال دنده و انتقال اصطکاکی حد واسط است. درایو تسمه دندانه دار نیازی به پیش تنیدگی قابل توجهی از تسمه ندارد و ضرر لغزش تسمه را که در سایر محرکه های تسمه وجود دارد، ندارد.
انتقال تسمه V عمدتا به عنوان یک درایو باز استفاده می شود. درایوهای تسمه V ظرفیت کشش بیشتری دارند، به کشش کمتری نیاز دارند، به همین دلیل آنها بار کمتری را روی تکیه گاه های شفت قرار می دهند، اجازه می دهد تا زوایای بسته بندی کوچک تری داشته باشند، که به آنها امکان می دهد با نسبت دنده های بزرگ و فواصل کم بین قرقره ها استفاده شوند.
تسمه های V و تسمه های چند دنده ای بی پایان و لاستیکی ساخته شده اند. بار توسط بند ناف یا پارچه ای که در چندین لایه تا شده حمل می شود.
تسمه های V در سه نوع مقطع معمولی، باریک و پهن تولید می شوند. در CVT ها از تسمه های پهن استفاده می شود.
تسمه های پلی وی سی تسمه های مسطحی با طناب با استحکام بالا و گوه های طولی داخلی هستند که در شیارهای روی قرقره ها قرار می گیرند. آنها نسبت به گوه ای انعطاف پذیرتر هستند و نسبت دنده ثابت را بهتر تضمین می کنند.
تسمه های تخت انعطاف پذیری بالایی دارند اما نیاز به پیش تنیدگی قابل توجهی دارند. علاوه بر این، یک تسمه تخت به اندازه یک تسمه V یا تسمه سرپانتین روی قرقره پایدار نیست.
2. با توجه به موقعیت نسبی شفت و تسمه :
- با محورهای هندسی موازی شفت ها و تسمه ای که قرقره ها را در یک جهت می پوشاند - انتقال باز (قرقره ها در یک جهت می چرخند، شکل 2a);
- با شفت های موازی و تسمه ای که قرقره ها را در جهت مخالف می پوشاند - انتقال متقابل (قرقره ها در جهت مخالف می چرخند، شکل 2b);
- محورهای شفت در یک زاویه مشخص قطع می شوند (اغلب 90 درجه، شکل 2c) – انتقال نیمه متقاطع;
- شفت های انتقال متقاطع می شوند، در حالی که تغییر جهت جریان نیروی انتقالی با استفاده از یک قرقره یا غلتک میانی انجام می شود - چرخ دنده زاویه ای(شکل 2d) .
3. بر اساس تعداد و نوع قرقره ها مورد استفاده در انتقال: با شفت تک قرقره. با یک شفت دو قرقره که یکی از قرقره های آن بیکار است. با شفت هایی که دارای قرقره های پلکانی برای تغییر نسبت دنده هستند (برای تنظیم مرحله ای سرعت محور محرک).
4. با تعداد شفت های پوشیده شده توسط یک تسمه : انتقال دو شفت، سه، چهار و چند شفت.
5. با توجه به وجود غلتک های کمکی : بدون غلتک های کمکی، با غلتک های کششی (شکل 2d); با غلطک های راهنما (شکل 2d).
مزایای تسمه درایوها
از مزایای درایوهای تسمه می توان به ویژگی های زیر اشاره کرد:
- سادگی طراحی، هزینه پایین ساخت و بهره برداری.
- امکان انتقال نیرو در مسافت قابل توجه.
- قابلیت کار با سرعت چرخش بالا.
- عملکرد نرم و کم صدا به دلیل خاصیت ارتجاعی تسمه.
- به دلیل خاصیت ارتجاعی تسمه لرزش و ضربه را کاهش می دهد.
- محافظت از مکانیسم ها در برابر اضافه بار و ضربه به دلیل قابلیت لغزش تسمه (این ویژگی در مورد چرخ دنده های دارای تسمه دندانه دار صدق نمی کند).
- توانایی عایق الکتریکی تسمه برای محافظت از قسمت محرک ماشین های الکتریکی در برابر وقوع ولتاژها و جریان های خطرناک استفاده می شود.
معایب درایوهای تسمه
معایب اصلی درایوهای تسمه:
- ابعاد کلی بزرگ (به خصوص در هنگام انتقال ظرفیت های قابل توجه).
- دوام کم تسمه مخصوصا در دنده های پر سرعت.
- بار سنگین بر روی شفت ها و یاتاقان ها به دلیل کشش تسمه (این عیب در درایوهای تسمه دندانه دار کمتر دیده می شود).
- نیاز به استفاده از دستگاه های کشش تسمه، که طراحی انتقال را پیچیده می کند.
- حساسیت ظرفیت بار به آلودگی پیوندها و رطوبت هوا.
- نسبت دنده ثابت به دلیل لغزش الاستیک اجتناب ناپذیر تسمه.
منطقه کاربرد درایوهای تسمه
درایوهای تسمه در بیشتر موارد برای انتقال حرکت از موتور الکتریکی یا موتور احتراق داخلی استفاده می شوند. 
زمانی که به دلایل طراحی، فاصله مرکز باید به اندازه کافی بزرگ باشد و نسبت دنده ممکن است کاملاً ثابت نباشد. (نقاله ها، درایوهای ماشین آلات، ماشین آلات راه و کشاورزی و غیره). گیربکس های تسمه دندانه دار را می توان در درایوهایی که به نسبت دنده ثابت نیاز دارند نیز استفاده کرد.
توان انتقال یافته توسط یک درایو تسمه معمولاً تا 50 کیلو وات، اما می تواند برسد 2000 کیلو واتو حتی بیشتر. سرعت تسمه v = 5…50 متر بر ثانیهو در گیربکس های پرسرعت - تا 100 متر بر ثانیهو بالاتر.
پس از درایو دنده، درایو تسمه رایج ترین در بین تمام درایوهای مکانیکی است. اغلب در ترکیب با انواع دیگر چرخ دنده ها استفاده می شود.
روابط هندسی و سینماتیکی درایوهای تسمه
فاصله مرکزی a درایو تسمه عمدتاً توسط طراحی درایو دستگاه تعیین می شود. مقادیر توصیه شده فاصله مرکز (شکل 3 را ببینید):
برای درایوهای تسمه تخت:
a ≥ 1,5 (d 1 + d 2) ;
برای گیربکس های تسمه V و تسمه چند ویلن:
a ≥ 0,55 (d 1 + d 2) + h;
جایی که:
d 1, d 2 - قطر قرقره های انتقال نیرو و محرک.
h ارتفاع بخش تسمه است.
طول تخمینی تسمه L p برابر مجموع طول مقاطع مستقیم و قوس های محیطی قرقره ها:
L p = 2 یک + 0,5 π(d 2 + d 1) + 0,25 (d 2 - d 1) 2 /a.
بر اساس مقدار یافت شده از سری استاندارد، نزدیکترین طول کمربند طراحی بزرگتر L r گرفته شده است. هنگام اتصال انتهایی، طول تسمه افزایش می یابد 30…200 میلی متر.
فاصله مرکز در تسمه درایو برای طول تسمه نصب شده نهایی با فرمول تعیین می شود:
a = [ 2 L р - π(d 2 + d 1)]/ 8 + √{[ 2 L р - π(d 2 + d 1)] 2 - 8 π(d 2 - d 1) 2 )/ 8 .
زاویه بسته بندی تسمه قرقره کوچک
α 1 = 180 ° - 2 γ .
از یک مثلث O 1 VO 2(شکل 3)
sin γ = VO 2 /O 1 O 2 = (d 2 - d 1)/2 آ.
عملا γ از π/ تجاوز نمی کند 6 ، بنابراین ما تقریباً sin γ = γ (راد) را می گیریم، سپس:
γ = (d 2 - d 1)/ 2 a (rad) یا γ ° = 180 °(d 2 –d 1)/ 2 πa.
از این رو،
α 1 = 180 ° - 57 °(d 2 - d 1)/a.
نسبت انتقال تسمه:
u = i = d 2 / d 1 ( 1 – ξ) ,
جایی که: ξ ضریب لغزش در گیربکس است که در حین کارکرد عادی برابر ξ = 0.01...0.02 است.
تقریباً می توانیم u = d 2 /d 1 را بگیریم. ξ = (v 1 –v 2)/v 1.
انتقال انرژی مکانیکی که توسط یک اتصال انعطاف پذیر در اثر اصطکاک بین تسمه و قرقره انجام می شود، تسمه نامیده می شود. محرک تسمه شامل یک درایو و قرقره های محرک است که در فاصله ای از یکدیگر قرار دارند و توسط یک تسمه محرک احاطه شده اند (شکل 182). هرچه کشش، زاویه پیچیدن تسمه به دور قرقره و ضریب اصطکاک بیشتر باشد، بار ارسالی بیشتر است. بسته به شکل سطح مقطع تسمه انتقال، عبارتند از: تسمه مسطح (شکل 183، I)، تسمه V (شکل 183، II) و تسمه گرد (شکل 183، III). تسمه های تخت و ویرجینال بیشترین کاربرد را در مهندسی مکانیک دارند. تسمه های تخت کمترین تنش خمشی را روی قرقره ها تجربه می کنند، در حالی که تسمه های V شکل، به دلیل اثر گوه ای با قرقره ها، با افزایش ظرفیت کشش مشخص می شوند. تسمه های گرد در ماشین های کوچک مانند ماشین های خیاطی و فرآوری مواد غذایی، ماشین های رومیزی و لوازم خانگی استفاده می شود.
برنج. 182
برنج. 183
به شایستگی هادرایوهای تسمه عبارتند از: توانایی انتقال حرکت چرخشی در فواصل طولانی (تا 15 متر): سادگی طراحی و هزینه کم. عملکرد روان و بدون ضربه؛ سهولت مراقبت و نگهداری
با این حال، درایوهای تسمه حجیم، کوتاه مدت در مکانیسم های سرعت بالا هستند، به دلیل لغزش تسمه اجازه به دست آوردن یک نسبت دنده ثابت را نمی دهند، و از آنجایی که کشش کل شاخه های تسمه، بارهای بیشتری را روی شفت ها و تکیه گاه ها (بلبرینگ ها) ایجاد می کنند. بسیار بیشتر از نیروی انتقال محیطی است. علاوه بر این، در حین کار با تسمه، امکان پریدن و شکستن تسمه را نمی توان رد کرد، بنابراین این انتقال ها نیاز به نظارت دائمی دارند.
انواع درایوهای تسمه تخت
بسته به موقعیت محورهای قرقره و هدف، انواع زیر درایوهای تسمه تخت متمایز می شوند:
- انتقال باز - با محورهای موازی و چرخش قرقره در یک جهت (شکل 184، I).
- انتقال متقابل - با محورهای موازی و چرخش قرقره ها در جهت مخالف (شکل 184، II).
- انتقال نیمه متقاطع - با محورهای متقاطع (شکل 184، III).
- انتقال زاویه ای - با محورهای متقاطع (شکل 184، IV). انتقال با قرقره های پلکانی (شکل 184، V)، که به شما امکان می دهد سرعت زاویه ای شفت محرک را با سرعت ثابت محور محرک تغییر دهید. پله های قرقره طوری چیده شده اند که پله کوچکتر یک قرقره در مقابل پله بزرگتر قرقره قرار گیرد و غیره. برای تغییر سرعت قرقره رانده، تسمه از یک جفت پله به پله دیگر پرتاب می شود.
- انتقال با یک قرقره بیکار (شکل 184، VI)، که به شما امکان می دهد شفت رانده شده را هنگام چرخش محور محرک متوقف کنید. یک قرقره عریض 1 روی محور محرک نصب شده است و دو قرقره بر روی محور محرک نصب شده است: یک قرقره کارکرده 2 که با یک کلید به شفت متصل می شود و یک قرقره بیکار 3 که آزادانه روی شفت می چرخد. تسمه اتصال قرقره ها را می توان در حرکت جابجا کرد، قرقره 1 را با قرقره های 2 یا 3 وصل می کند، به ترتیب محور رانده را روشن یا خاموش می کند.
- انتقال با یک غلتک کششی، ایجاد کشش خودکار تسمه و افزایش زاویه پیچیدن تسمه در اطراف قرقره کوچکتر (شکل 184، VII).
برنج. 184
جعبه دنده درایو تخت از نظر طراحی ساده است و در فواصل مرکزی بزرگ (تا 15 متر) و سرعت های بالا (تا 100 متر بر ثانیه) با دوام کمتر استفاده می شود.
درایو تسمه V
در یک درایو تسمه V، اتصال انعطاف پذیر توسط یک تسمه محرک با سطح مقطع ذوزنقه ای با زاویه پروفیل انجام می شود؟ برابر با 40 درجه (در حالت تغییر شکل نیافته). در مقایسه با تسمه مسطح، تسمه V شکل نیروهای کششی بیشتری را منتقل می کند، اما انتقال با چنین تسمه ای بازده کمتری دارد.
توصیه می شود از محرک های تسمه V برای نسبت های بزرگ دنده، فواصل مرکزی کوچک و محورهای شافت عمودی استفاده کنید. سرعت تسمه های محرک تسمه V نباید از 30 متر بر ثانیه تجاوز کند. در غیر این صورت، تسمه های ویبره می شوند.
تسمه های V برای درایوهای هدف عمومی توسط GOST 1284.1-89 استاندارد شده است.
هنگام نصب درایو تسمه V، توجه ویژه ای به نصب صحیح تسمه V در شیار لبه قرقره می شود (شکل 185).
برنج. 185
قطعات محرک تسمه
تسمه های محرک. هر تسمه محرک به عنوان یک عنصر کششی عمل می کند. باید دارای ظرفیت کشش معینی (انتقال بار معین بدون لغزش)، دارای استحکام کافی، دوام، مقاومت در برابر سایش، چسبندگی خوب به قرقره و هزینه کم باشد.
کمربندهای تخت در عرض ها، طرح ها و از مواد مختلفی ساخته می شوند: پنبه، لاستیک، پارچه های پشمی و چرم. انتخاب مواد برای تسمه ها بر اساس شرایط عملیاتی (تأثیرات جوی، دودهای مضر، تغییرات دما، بارهای ضربه و غیره) و ظرفیت کشش تعیین می شود. تسمه های محرک (لاستیکی) استاندارد شده اند.
دو نوع تسمه V وجود دارد: پارچه بند ناف و طناب. در تسمه های پارچه بند ناف (شکل 186، I) بند ناف به صورت چند لایه پارچه بند ناف با پایه به شکل طناب های پیچ خورده به ضخامت 0.8-0.9 میلی متر ساخته می شود. در تسمه های بند ناف (شکل 186، II)، بند ناف شامل یک لایه بند ناف است که در امتداد یک خط مارپیچ پیچیده شده و برای کاهش اصطکاک در یک لایه نازک لاستیک محصور شده است. این تسمه ها در گیربکس های سرعت بالا استفاده می شوند و انعطاف پذیر، قابل اعتماد و بادوام هستند.
برنج. 186
توجه داشته باشید. طناب یک نخ تابیده قوی است که از پنبه یا الیاف مصنوعی ساخته شده است.
در سال های اخیر، تسمه های زمان بندی (پلی آمید) به طور فزاینده ای در مهندسی مکانیک داخلی استفاده شده است. این تسمه ها در طراحی خود تمام مزایای تسمه های تخت و چرخ دنده های دندانه دار را با هم ترکیب می کنند (شکل 187). بر روی سطح کار تسمه های 4 برآمدگی هایی وجود دارد که برجستگی های قرقره های 1،2 و 3 را درگیر می کنند. تسمه های پلی آمیدی برای گیربکس های پرسرعت و همچنین برای گیربکس هایی با فاصله مرکزی کوچک مناسب هستند. آنها اضافه بارهای قابل توجهی را امکان پذیر می کنند، بسیار قابل اعتماد و بادوام هستند.
برنج. 187
انتهای تسمه ها با چسب، دوخت و اتصالات فلزی به هم متصل می شوند. چسباندنکمربندهای همگن (چرمی) در امتداد یک برش مورب به طول 20 ... 25 برابر ضخامت کمربند (شکل 188، I) ساخته می شوند و تسمه های لایه ای - در امتداد یک سطح پلکانی با تعدادی پله در حداقل سه (شکل 188، II). مفاصل تسمه های لاستیکی پس از چسباندن ولکانیزه می شوند.
دوختبرای انواع تسمه استفاده می شود. با استفاده از رشته های رگه ای یا تسمه های چرمی ساخته شده از پوست خام (شکل 188، III). دوخت لب به لب با رشته های روده با سوراخ های شیبدار پیشرفته تر و قابل اعتمادتر در نظر گرفته می شود (شکل 188، IV).
برنج. 188
اتصالات مکانیکیبرای همه تسمه ها به جز تسمه های پرسرعت استفاده می شود. آنها اجازه اتصال سریع را می دهند، اما جرم آن را افزایش می دهند (شکل 188، V). به خصوص عملکرد خوب با اتصالات لولایی با استفاده از مارپیچ سیم تضمین می شود (شکل 188، VI). مارپیچ ها از یک سری سوراخ عبور می کنند و پس از فشار دادن کمربند را چین می کنند. لولا با ترکیب مارپیچ ها و عبور دادن یک محور از میان آنها ایجاد می شود.
قرقره ها. برای تسمه های تخت، مناسب ترین شکل برای سطح قرقره، یک سطح استوانه ای صاف است (شکل 189، I).
برنج. 189
برای وسط تسمه، سطح قرقره رانده محدب و قرقره محرک استوانه ای (در v<= 25 м/с оба шкива делают выпуклыми).
برای تسمه های V، سطح کار طرفین شیارهای V است (شکل 189، II) در لبه قرقره. تعداد و اندازه این شیارها بر اساس پروفیل تسمه و تعداد تسمه تعیین می شود.
قرقره ها از چدن، آلیاژهای آلومینیوم، پلاستیک و فولاد جوش داده شده ساخته می شوند. قرقره های چدنی یا توپر یا دوشاخه هستند که از دو نیمه تشکیل شده اند که در لبه و بوش به هم پیچ می شوند. قرقره های اسپلیت را می توان به راحتی از شفت جدا کرد بدون اینکه شفت را از یاتاقان ها بلند کنید.
