Клинові автомобільні ремені
Конструкція клинових ременів
Тягові приводи у транспортних засобах. У тягових приводах паралельно з плоскими шкіряними ременями з'явилися спочатку прядив'яні тросики з круглим перетином, що працюють у клиноподібному пазі шківів передачі (рис. 322, а). Незабаром помітили, що перетин тросика з часом починає повторювати форму паза і при цьому зменшується прослизання. Тому тросикам у перерізі стали надавати форму, що наближається до форми клину, що збільшувало поверхню, що стикається зі шківом (рис. 322, б).
Основною перевагою такого приводу було припинення зісковзування тяги зі шківа, основним недоліком - швидке подовження тросика понад допустиму межу. Щоб усунути цей недолік, пеньку замінили на шкіру, з якої виготовляли багатошаровий ремінь з трапецієподібним перетином. Трос своїми кінцями механічно з'єднувався в замкнутий контур. Робоча поверхня стикалася не тільки з бічними поверхнями, а й з дном паза, що, хоч і виключало можливість злітання ременя зі шківа, аж ніяк не запобігало прослизанням.
Коли після першої світової війни почався бурхливий розвиток моторизації, проблема приводу вентилятора повітродувки тягових двигунів набула особливого значення. У міру зростання величини оборотів у двигунах внутрішнього згоряння та швидкості автомобілів, зростали також і вимоги до цього приводу. Плоскі ремені використовувати в цьому випадку було вже недоцільно (рис. 323). Увагу привернули клинові ремені, які стали предметом ретельних досліджень та конструкції яких внаслідок цього швидко удосконалювалися [29, 43, 95].
Мал. 322. Привід за допомогою прядив'яного канатика: а-круглого; б - клиноподібного [142]
Профіль ременя. Булопомічено, що ремінь, що має у перерізі форму клина (клиновий ремінь) працює в оптимальному режимі, коли стикається зі стінками паза, тобто коли глибина паза більша за висоту ременя (рис. 324).
Кут клинового ременя, що впливає на працездатність передачі та довговічність ременя, став предметом інтенсивних досліджень. Невеликий кут посилює дію клина, тобто викликає посилене тертя між ременем і пазом шківа, проте знижує працездатність передачі, оскільки змушує прикладати значне зусилля для того, щоб відокремлювати ремінь від клиноподібного паза. Великий кут усуває загрозу защемлення ременя в пазі, але зменшує силу тертя і збільшує схильність до ковзання.
Як оптимальний був зрештою визначений кут ременя, рівний 38-40 °. Коли клиновий ремінь огинає шків, частина його перерізу, що знаходиться нижче за нейтральну лінію, піддається внаслідок стиснення відомому прогину. У цей же час ширина верхньої частини ременя, що розтягується, зменшується. Зменшується одночасно і кут ременя, причому тим більше, чим менше діаметр шківа. Тому, щоб забезпечити правильну роботу ременя та шківа, кут паза має бути пропорційний діаметру.
Багатошарові ремені. Використовуючи досвід, накопичений при виробництві шин, для виготовлення клинових ременів стали використовувати гуму і тканини. Перші гумовотканинні ремені сстояли практично тільки з гумової тканини, і тільки зверху їх покривала тонка гумова оболонка. Потім була впроваджена обгортка прогумованою тканиною, яка оберігала бічні поверхні від швидкого зносу, та розроблено метод виробництва нескінченних ременів.
Якість клинових ременів різко покращилася, коли для їх виробництва стали використовувати корд, навиваемый смугами в кількашарів на гумовий осердя, що заповнював приблизно на дві третини висоту ременя. Велика щільність і підвищений опір механічним пошкодженням та стирання були досягнуті у гумокордних ременів з використанням обгортки з тканини з перехресним розташуванням ниток. Так виникла класична конструкція клинового багатошарового ременя (рис. 325), що застосовується до теперішнього часу, хоча змінилися матеріали та технологія виробництва ременів цього типу. Характерною особливістю ременів слід вважати ставлення ширини до висоті профілю, що дорівнює 1,6-1,8.
Мал. 326. Клиновий одношаровий ремінь:
1 - кордшнур; 2 - гумовий сердечник; 3 - обгортка
Мал. 325. Клиновий багатошаровий ремінь: 1 - корд; 2 - гумовий сердечник; 3 - обгортка
Одношарові ремені. У міру зростання частоти обертання деталей в автомобільних двигунах, зростали вимоги до міцності втоми клинових ременів. Цю міцність і одночасно термін служби клинових ременів вдалося значно збільшити, замінивши багатошарове укладання корда одношарового, що складається з товстих шнурів (кордшнурів) з високим механічним опором, спіральним чином навиваються на гумовий сердечник в одній площині (рис. 326).
Кордшнури, укладені в один шар, менше нагріваються під час роботи ременя, завдяки чому значно зросла його втомна міцність. Однак зростаючі вимоги до приводу змогли задовольнити лише вузькі клинові ремені, виробництво яких розпочато близько півтора десятка років тому.
Вузькі клинові ремені. Виходячи з припущення, що в роботі беруть участь виключно бічні поверхні клинового реміз, було вирішено максимально наблизити їх один до одного, в межах технічних можливостей (рис. 327). Виник клиновий ремінь зперетином, у якому відношення ширини до висоти дорівнювало приблизно 1,0-1,3.
Для виробництва такого ременя необхідно використовувати шнури найвищої якості. Кількість шнурів у перерізі вузького клинового ременя найчастіше становить трохи більше 4—8. Деякі фірми використовують лише два нескінченні тросики абсолютно рівної довжини.
Вузькі клинові ремені відрізняються високою гнучкістю і можуть працювати за найвищих швидкостей. Довговічність цих
ременів робить їх найбільш придатними для використання у транспортних засобах.
Мал. 327. Виникнення вузького клинового ременя
Мал. 328. Профіль перерізу вузького клинового ременя з увігнутою нижньою основою
В останні роки з'явилися ремені з класичним перетином та вузькі клинові ремені з увігнутою нижньою основою (рис. 328). Це поглиблення покращує гнучкість ременя і значною мірою запобігає зміні кута ременя при згинанні.
Стосовно особливих умов експлуатації клинові ремені можуть випускатися у важкозаймистому варіанті, стійкому до дії мастил і мастил, що досягається покриттям обгорткової тканини шаром маслостійкої гуми, або з підвищеним опором абразивному зносу шляхом привулканізації тонкого шару гуми на внутрішню поверхню. Виробляються також збалансовані ремені, що потребують особливо ретельного виготовлення.
Іноді застосування знаходять плоскозубчасті ремені, зображені на рис. 329, характеристика яких наведена у табл. 39. Вони дозволяють працювати передачі у найбільш складних умовах, наприклад, у воді без зміни передатного відношення.
Матеріали. Матеріали, що використовуються для виробництва клинових ременів, постійно змінюються. До початку 50-х років використовувалися в основному бавовняний корд ігуми із натурального каучуку. У наступні роки мав місце перехід на корд із віскози. Після 1957 віскоза все частіше замінюється терленом, а натуральний каучук - синтетичним (хлоропреновим).
Основні розміри плоскозубчастих ременів з кутом профілю 2у = 50 °, мм