Den belte er en del som brukes til overføring av bevegelse . Den er konstruert av et fleksibelt materiale. Sammenlignet med andre systemer, har den fordelen av stor fleksibilitet i design - konstruktøren ikke har stor frihet til å plassere motoren og mottakerkomponenter -, for å være økonomisk, stille og demping av vibrasjoner og støt. Og transmisjons rykk . Den har imidlertid en begrenset levetid, både når det gjelder sykluser og tid, og må endres regelmessig. I tillegg er den overførbare effekten begrenset, noe som noen ganger er en fordel (for eksempel som en momentbegrenser ), og dens fleksibilitet gjør det mulig å levere tilbehør plassert i trange rom.
Beltet brukes med remskiver , og noen ganger med en strammerull . Treningen finner sted:
Denne overføringstypen har en effektivitet i størrelsesorden 98%, med unntak av trapesformede belter med en lavere effektivitet (fra 70 til 96 % ), men risikoen for null glidning.
Vanligvis har bilmotorer et tannrem for å drive timingen og et rillet belte for å drive en rekke perifere komponenter: generator , vannpumpe, servostyringspumpe, etc.
Det er to typer belter, avhengig av hvordan de er installert:
Beltene kan også skilles ut i henhold til formen på seksjonen.
Flate belter har blitt mye brukt for å XIX th og tidlig XX th -tallet i overføringsaksler for overføring av kraft i fabrikker. De har også blitt brukt i utallige landbruks-, gruve- og skogbruksområder som sager, sagbruk, terskere, silovifte, transportbånd for fylling av kornbed, pressere, vannpumper og elektriske generatorer. Det flate beltet er et enkelt kraftoverføringssystem som passer den dagen. Den kan levere høy effekt ved høye hastigheter (373 kW ved 51 m / s ), når det gjelder brede belter og store remskiver. Disse brede remskivene med store remskiver er klumpete, tar mye plass mens de krever høye spenninger, bærer høye belastninger og er dårlig egnet for nærhetsapplikasjoner, med kilerem som hovedsakelig erstatter kraftoverføring flatbelter; og kraftoverføring på lang avstand gjøres vanligvis ikke lenger med belter. For eksempel har fabrikkmaskiner nå en tendens til å ha individuelle elektriske motorer.
Da de flate beltene har en tendens til å klatre opp remskiven, har remskivene blitt designet med en lett konveks eller "kronet" overflate (i stedet for flat) for å tillate at beltet sentrerer seg automatisk under drift. Flate belter har også en tendens til å skli på trinseflaten når det påføres tunge belastninger, og mange belegg var tilgjengelige og kunne påføres belter for å øke friksjonen og dermed kraftoverføring.
Flatbelter var tradisjonelt laget av lær eller stoff. I dag er de fleste laget av gummi eller syntetiske polymerer. Remens ender er samlet ved å snøre endene med lærremmen (den eldste metoden), stålfester eller snøring eller ved liming eller sveising (polyuretan eller polyester). Flatbelter var tradisjonelt og er fortsatt montert, men de kan også lages som en kontinuerlig stripe.
Kileremmer er mest brukt. Ved lik spenning overfører de mer kraft enn flate belter. De brukes for eksempel i stasjoner med variabel hastighet .
Kilerem løste problemet med glidning og justering. Det er nå grunnbelte for glidende (synkron) kraftoverføring. De tilbyr den beste kombinasjonen av trekkraft, kjørehastighet, lagerbelastning og levetid . De er vanligvis laget av sømløs stripe og deres generelle tverrsnittsform er omtrent trapesformet. "V" -formen på beltet følger et spor i remskiven, slik at beltet ikke kan gli. Beltet har en tendens til å bli sittende fast i sporet når belastningen øker - jo større belastning, jo større fastkjøring - forbedrer dreiemomentoverføringen og gjør beltet til en effektiv løsning som krever mindre bredde og spenning enn flate belter. Kileremmer overgår flate belter med små senteravstander og høye reduksjonsgrader. Den foretrukne senteravstanden er større enn diameteren på den største remskiven, men mindre enn tre ganger summen av de to remskivene. Det optimale hastighetsområdet er 1000 til 7000 fot / min (eller 300 til 2130 m / min ).
For høye kraftbehov kan to eller flere kilereimer monteres side om side i et arrangement som kalles en "flerbeltsdrift".
Kilereimer kan være laget av gummi eller polymer uten forsterkning. Ellers kan det være fibre innlemmet i gummien eller polymeren for å øke styrken. Fibrene kan være av tekstilmaterialer som bomull, polyamid (som nylon) eller polyester eller, for større styrke, stål eller aramid (som Technora, Twaron eller Kevlar).
Når et sømløst belte ikke oppfyller kravet, kan ledd kilereimer brukes. De fleste modeller har samme kraft- og hastighetsegenskaper som endeløse belter med tilsvarende størrelse, og krever ikke spesielle remskiver for å fungere. Disse tilbyr enkel installasjon og overlegen miljømotstand sammenlignet med gummistropper og kan justeres i lengden ved å demontere og fjerne leddene etter behov.
Multiribberemmet er et kraftoverføringsbelte som er ribbet på langs, noe som øker kontaktområdet mellom remskiven og beltet sterkt. Imidlertid fungerer det ved vedheft av tennene på remskiven. Dens struktur i ett stykke tillater en homogen fordeling av spenningen i remskiven / beltekontakten.
Det har mange fordeler:
Multiribbelte utgjør det såkalte tilbehørsbelte på biler. Den finnes også på vaskemaskiner, tørketromler, traktorer, betongblandere, kompressorer, treningssykler, gressklippere, etc.
Synkrone belter er fortannet. De brukes for eksempel til å kjøre kamaksler , eller til sekundær overføring av visse motorsykler . De brukes også på mange industrielle eller landbruksmaskiner. Denne typen belte er viktig for å unngå faseforskyvning mellom inngangen og utgangen.
Selv riktig strammet og uten å gli, vil et ikke-tannet belte skifte på grunn av elastisiteten. Faktisk vil dens forlengelse være forskjellig mellom den strukne enden og den slanke enden, og det er denne forskjellen som vil gi forskyvningen.
Et belte krever lite vedlikehold. Det er imidlertid nødvendig å overvåke tilstanden: synlige tegn på slitasje, spenning:
Tenk på en maskin der en del må roteres. Flere løsninger er tilgjengelige for designeren, avhengig av begrensningene i systemet. Tenk på at den valgte aktuatoren er en motor, som derfor skaper rotasjonsbevegelse. Girkassens rolle er å overføre denne rotasjonen fra motorakselen til akselen som bærer delen som skal settes i bevegelse, ved å tilpasse rotasjonshastigheten (konseptet med redusering ).
Tre hovedoverføringsteknologier er tilgjengelige for designeren: tannhjul, kjeder og belter
Sammenligning av teknologiske løsninger som brukes | ||
---|---|---|
Innsats for å overføre | ||
Lav | Vei | Viktig |
Belter | Kjeder | Gir |
Hastigheter | ||
Lav | Medium | Viktig |
Kjeder | Belter | Gir |
Stivhet | ||
Fleksibel | Gjennomsnitt | Ubøyelig |
Belter | Kjeder | Gir |
Bråk | ||
Veldig bråkete | Støyende | Stille |
Gir | Kjeder | Belter |
Livstid | ||
Begrenset | Gjennomsnitt | Høy |
Belter | Kjeder | Gir |
Kompaktitet | ||
Voluminøs | Vei | Kompakt |
Gir | Kjeder | Belter |
Smøring | ||
Viktig | Anbefalt | Ikke nødvendig |
Gir | Kjeder | Belter |
Remskiveløsningen er derfor egnet:
De har lave innledende produksjonskostnader, og krever lite vedlikehold bortsett fra å kontrollere spenningen og skifte regelmessig på grunn av slitasje. På den annen side tillater de ikke veldig presis synkronisering (fleksibilitet).
Utformingen av transmisjonen, det vil si valg av beltetype, layoutarkitektur, dimensjonering etc. avhenger av funksjonene som transmisjonen må utføre. Dette er av to typer:
I dette tilfellet:
TjenestefunksjonerDisse begrensningene resulterer i valg av beltetype, viklingsvinkelen rundt remskivene, midtavstanden og beltestrammingen. Som regel :
Dessuten, jo større kraft som skal overføres, jo større må viklingsvinkelen og spenningen være.
Delen som skal settes i bevegelse må rotere med en gitt frekvens (tjenestefunksjon) kalt "overføringsutgangsfrekvens" og betegnet N s . Av hensyn til effektivitet og begrensning av slitasje, roterer motoren med en valgt hastighet (driftspunkt), kalt “overføringsinngangsfrekvens” og betegnet N e .
Som med tannhjulstransmisjoner , er utvekslingsforholdet beregnet ved formelen:
.Dette er en teoretisk rapport. Dette er effektivt overføringsforholdet når det gjelder synkrone (tannede) belter. Når det gjelder asynkrone (glatte) belter, er det faktiske forholdet lavere enn det teoretiske forholdet på grunn av gjennomsøking.
Man definerer altså en kinematisk effektivitet η c som er verdt mellom 0,98 og 1:
Beltet må nødvendigvis være tett. Overføringssystemet må derfor inneholde et strammesystem; beltet er slakt når det tas av eller settes inn, og strammes under drift.
Spenneren består av en bevegelig remskive. Det kan være driv- eller mottakshjul, men det kan også være en inaktiv roterende strammerulle.
I hvile har de to strengene på beltet samme spenning, som definerer beltestrammingen, betegnet T 0 . I drift er en av strengene strukket, den er "stram streng", dens spenning er betegnet T; den andre slapper av, det er den "myke strengen", dens spenning er notert t . Vi har :
På asynkrone belter sikrer spenningen grepet: jo større spenning, jo mer kan transmisjonen overføre en betydelig kraft. På et flatt belte, avhenger det maksimale forholdet mellom spenningen til den tette enden T og den slakke enden t av koeffisienten for vedheft ƒ mellom remskiven og beltet, og av viklingsvinkelen θ rundt beltet (i radianer ):
.Hvis dette forholdet er høyere, glir beltet. Adhesjonskoeffisienten ƒ tar verdier fra 0,5 til 0,8, avhengig av materialene som brukes.
Grensemomentet på mottakerskiven er derfor:
.Svingningsvinkelen velges som en funksjon av dette dreiemomentet.
Det maksimale overførbare dreiemomentet, med tanke på en uendelig vedheft eller en uendelig viklingsvinkel (dvs. T = 2T 0 og t = 0), er verdt
.På et trapesformet belte er vinkelen på V, bemerket β, involvert i spenningens grenseforhold:
.Vinkelen β er normalisert til 40 °. Vi ser at et trapesformet belte kan overføre et større dreiemoment enn et flatt belte (siden sin (β / 2) <1).
På tannbelter hjelper spenningen med å forhindre at tennene hopper. Du må ha minst 2 tenner koblet inn, og ideelt sett minst 6.
Det overførbare dreiemomentet kan økes ved å sette flere belter parallelt.
Kraften er lik:
P = Cωden ideelt overførbare kraften er derfor verdt:
P sup = C sup ωenten i tilfelle av et flatt belte
hvor v = D r ⋅ω r / 2 er beltets lineære hastighet.
Den maksimale overførbare effekten i praksis reduseres av korrigerende faktorer som tar hensyn til remskivens diameter, beltets lineære hastighet og driftsforholdene (levetid per dag, tilstedeværelse eller fravær av støt eller støt):
P = K⋅P sup med K ≤ 1.Når det gjelder kilerem, er den grunnleggende tillatte effekten gitt av en tabell i henhold til beltetypen, diameteren på remskiven og rotasjonsfrekvensen, og justeres av korrigerende faktorer som tar hensyn til beltets lengde belte, serviceforhold (som med asynkrone belter) og viklingsvinkel.
Når det gjelder tannrem, blir den grunnleggende tillatte effekten gitt av et kuleramme i henhold til beltetypen og beltets lineære hastighet, og justeres av korrigerende faktorer som tar hensyn til beltets bredde og antall tenner i engasjement.
Når det gjelder tannbelter, er lengden nødvendigvis et helt antall hakk. Når det gjelder glatte belter, kan lengden være hvilken som helst verdi, men standardlengder brukes til lukkede belter.
Fra et designperspektiv er hovedbegrensningen kraften som skal overføres. Vi begynner derfor med å bestemme viklingsvinkelen θ 1 som er nødvendig for å sikre vedheft i tilfelle et glatt belte, eller for å sikre at det er tilstrekkelig antall tenner innkoblet for synkrone belter (se ovenfor). Senteravstanden e blir deretter bestemt som en funksjon av viklingsvinkelen og diametrene.
Tenk på et enkelt system dannet av to remskiver med radius r 1 og r 2 (med r 2 > r 1 ), og atskilt med en senteravstand e . Vi betegner med L 0 lengden på beltet mellom remskivene, L 1 lengden viklet rundt remskive 1 og L 2 som rundt remskive 2.
Hvis vi snur figuren slik at beltets nedre ende er vannrett, og at vi trekker parallellen til denne strengen ved punkt A (midt på remskive 1), ser vi en høyre trekant vises hvis hypotenus er lik e og sidene av den rette vinkelen er lik ( r 2 - r 1 ) og L 0 . Dette gjør det mulig å bruke lovene i riktig trekant. Spesielt er vinkelen ved B, per definisjon av cosinus :
og ved symmetri har vi det
fra hvor
Dette er minimumsverdien for senteravstanden: hvis senteravstanden er større, er også viklingsvinkelen større. Tvert imot, når det gjelder et krysset belte, reduseres viklingsvinkelen når midtavstanden øker.
Derfra kan man bestemme lengden på beltet. Faktisk, ifølge setningen til Pythagoras , utleder vi det
er
Og ved å uttrykke vinklene i radianer :
Total lengde er
L = 2L 0 + L 1 + L 2 .Vi bruker ofte den omtrentlige formelen
DemonstrasjonForutsatt at forskjellen i diameter er liten sammenlignet med senteravstanden, (D 2 - D 1 ) / e << 1, har vi, av utvikling begrenset til andre rekkefølge:
I tillegg har vi
θ 1 = π - 2α θ 2 = π + 2αmed
la α ≃ sin α og derfor
Og så