Bæltedrev og dets klassificering | Kraftoverførsel | Maskinteknik

Kraftoverførsel ved hjælp af remtræk er en af de mest almindelige og universelt anvendte metoder til transmissionssystemer, når to aksler er parallelle (op til 10 m) til hinanden, som vist i fig. 9.1. Et remtræk består af to parallelle aksler, og på hver aksel er der monteret en remskive.

En endeløs rem løber over remskivens overflade. Der kan være glidning mellem dem, og derfor kan det ikke kaldes et positivt drev. Når remmen løber over remskiven, er der altid en friktion, som virker mellem remskivens overflade og remens overflade i modsat retning af bevægelsen. Remmen overfører kun kraft ved hjælp af friktion. Bæltedrevssystemet kan anvendes til lange center-til-center-afstande på akslen. For at opnå en effektiv transmission skal friktionen mellem remskiveoverfladen og remfladen være så høj som muligt.

Som det er velkendt, er friktion i de fleste systemer ikke et ønskeligt fænomen og bør være så lille som muligt.

1. Flad remtræk:

En rem er et tyndt bånd fremstillet af læder, syntetisk gummi, lærred eller tråd, der er indlejret i gummi eller balata. Disse remme er lavet flade og rektangulære i tværsnit. Bælterne gøres endeløse ved at forbinde de to ender af bæltet med stifter eller syninger, som vist i fig. 9.2.

Systemet kan anvendes til individuel fremdrift eller til gruppedrift. Individuel remtræk kan anvendes, når hver maskine vil have sin egen elmotor. I tilfælde af gruppedrift driver en motor med høj kapacitet en overliggende aksel kaldet hovedaksel eller levende aksel, og hovedakslen driver en anden aksel kaldet modaksel, som driver en anden maskinaksel.

Rotationskraften fra den drivende remskive til den drevne remskive overføres på grund af friktion mellem remens overflade og remskivens overflade. Remmen vil have to sider, den ene side vil være spændt, kaldet spændingssiden, mens den anden side vil være mindre spændt, kaldet slap side, som vist i fig. 9.3.

Remens spændingsside (T1) og slappe side (T2) afhænger af drivskivens omdrejningsretning.

Fordele og ulemper ved flade remme:

Vanskeligheder:

i. Enkel metode, universelt anvendt arrangement, driften er problemfri, hvis bæltet er af passende størrelse.

ii. Lave vedligeholdelsesomkostninger og lang levetid.

iii. Fleksibiliteten er større.

iv. Stødniveauet er mindre.

v. Velegnet til to parallelle aksler.

vi. Velegnet til lange afstande mellem to aksler med centrum til centrum.

Ulemper:

i. Endeløst bælte fremstilles ved at forbinde de to ender med stifter. Bæltet har en tendens til at blive beskadiget nær samlingerne, hvilket reducerer dets levetid. Dette kan kræve periodisk udskiftning af remmen.

ii. Systemet er ikke egnet til aksler med korte afstande.

iii. Effektiviteten er mindre på grund af glidning og krybning, hvis størrelsen af remmen ikke er korrekt.

iv. Systemet er ikke et positivt drev.

Der kan være to typer flade bæltearrangementer:

a) åben fladbæltedrev og

b) tværgående fladbæltedrev.

(a) Åben fladbæltedrev:

Figur 9.3 viser et åbent fladt remtrækarrangement. Der er to remskiver monteret på to parallelle aksler. En flad rem løber lige over remskiverne. Remmen løber hele tiden i samme retning. Dette arrangement er mest velegnet, når afstanden fra centrum til centrum af de to aksler er stor, og begge sider af remmen er parallelle med hinanden. Remskive A er drivremskive og B er drevet remskive, og rotationen af både A og B er med uret. Den nederste del af remmen er den stramme side med spænding T1, og den øverste side af remmen er den slappe side med spænding T2, således at T1 > T2.

(b) Kors fladbæltearrangement:

Den flade krydsbælteopstilling er vist i fig. 9.4. Den anvendes, når to aksler er parallelle med hinanden, men de skal drejes i modsat retning. Den drivende remskiveaksel A roteres i urets retning, mens den drejede remskiveaksel B roteres mod urets retning. Afstanden mellem de to aksler fra centrum til centrum er L.

I dette drivsystem er der et knudepunkt, hvor remmene krydser hinanden, og de vil blive slidt på grund af den konstante gnidningseffekt under driften. Denne virkning er kontinuerlig. Gnidningseffekterne kan dog undgås ved at øge afstanden fra centrum til centrum svarende til 20 gange remmenes bredde. Et sådant system er velegnet, når systemet drives ved lav hastighed.

Bælteslip:

Hvis gnidningsmodstanden mellem remskivefælgens overflade og remens overflade er mindre, opstår der en forskel i den relative bevægelse mellem de to overflader, hvilket kaldes bælteslip. Bælteslip kan beregnes som forskellen mellem den lineære hastighed for remskivefælgens overflade og remfladen. Den sædvanlige metode er at måle den i procent.

Bælteslip forårsages af følgende årsager:

(a) Kontinuerlig løb af remmen, remskivefælgens overflade bliver meget glat,

(d) Fald i friktionskoefficienten i mellem de to overflader.

(c) Forøgelse af remlængden som følge af konstant drift.

(d) Stor forskel i spændingen på den stramme side (T1) og den slappe side (T2).

Skridt i remtræk:

Creep skyldes tilstedeværelsen af den relative bevægelse af en rem eller remskive. Det skyldes den øgede længde af remmen. Under drift er der en kontinuerlig kørsel af remmen eller remskiverne, og der sker en vekselvis sammentrækning og udstrækning af remmen. Dermed sker der et tab af effekt. På grund af krybning i remmen kan der overføres mindre effektiv kraft, og der sker derfor et fald i hastighedsforholdet.

Jockey Pulley/Idle Pulley:

En lille remskive, som er placeret på den slappe side af remmen og tættere på den drevne remskive B, kaldes jockey-remskive, som vist i fig. 9.5. Remskive C er jockeyremskive, og den kaldes også tomgangsremskive.

Følgende er fordelene og ulemperne ved en tomgangsskive:

(a) Den øger spændingen T2 i den slappe side af remmen.

(b) Den øger kontaktvinklen.

(c) Den reducerer slip.

(d) Det øger effektiviteten af kraftoverførslen.

(e) Det reducerer remens levetid på grund af forøgelse af den slappe sidespænding ved placering af jockeypulley.

Stepped Pulley System:

Ved et trinformet remskivesystem er en enkelt remskive lavet i tre trin som vist i fig. 9.6(a). Den er fremstillet af støbejern. To sådanne remskiver er monteret på to parallelle aksler som vist i fig. 9.6(b).

I fig. 9.6(b) er A den drivende aksel, og B er den drevne aksel. Akslerne er placeret parallelt med hinanden, og de er justeret således, at den største remskive på A falder lige over for den mindste remskive på den drevne remskive B. Diameteren på alle trin på A og B er justeret således, at der kan anvendes den samme rem. Dette arrangement er nyttigt til at ændre hastighedsforholdet ved at flytte remmen fra et trin til et andet. Undertiden kan systemet anvendes med en firetrins remskive i stedet for en tretrinsremskive.

Konisk remskivearrangement:

I denne type remskivearrangement er der to aksler monteret med lange keglestumper som vist i fig. 9.7(a), og de holdes parallelle med hinanden, men er placeret i modsat retning. Et komplet konisk remskivearrangement er vist i fig. 9.7(b).

I et sådant arrangement er A den drivende aksel og B den drevne aksel. En flad rem løber over overfladen af keglestumpen i en bestemt position i henhold til det ønskede hastighedsforhold. Der er en remskifter “C” i mellem dem. Remmen kan flyttes for at variere hastighedsforholdet på en passende måde. Dette arrangement er meget nyttigt og anvendes ofte i drejebænke til trædrejning.

Sammensat remtrækssystem:

I et sammensat bæltedrevssystem er en bestemt aksel forsynet med to eller flere remskiver. Et sådant arrangement er vist i fig. 9.8(a) og 9.8(b).

Som vist i fig. 9.8(a) og 9.8(b) er A for A-B-kombinationen den drivende remskive, og B er den drevne remskive. For C-D-kombinationen er C den drivende remskive og D den drevne remskive. Når der ønskes maksimal reduktion af hastigheden, anses den sammensatte remtrækssammensætning for at være den vigtigste metode. Den eliminerer den større drevet remskive.

I denne kombination er remskive B og C de sammensatte remskiver, dvs. at remskive C er kilet på den samme aksel som remskive B. D er en anden remskive. En rem løber over A-B og en anden rem løber over C-D. Hastigheden på remskive B (nb) og remskive C (nc) er den samme, dvs. nb = nc.

Hastigheden for remskive D (nd) kan beregnes som:

hvor na, nb, nc og da, db, dc er henholdsvis hastigheden og diameteren for remskiverne A, B og C; t er remtykkelsen.

Hurtig og løs remskive:

I et velorganiseret værksted drives flere maskiner af en enkelt hoveddrivaksel (kendt som linjeaksel), og ret ofte skal en maskine standses eller køres hyppigt. For at standse en maskine skal den drivende hovedaksel standses, hvilket hæmmer arbejdet i andre maskiner. Dette problem kan imidlertid elimineres ved at indføre den teknik, der er vist i fig. 9.9.

Dette arrangement gør det lettere for maskinen at køre eller stoppe efter behov. Figur 9.9 viser, at kraften overføres fra den drivende remskive A til den hurtige remskive B ved hjælp af et remtræk. Den hurtige remskiveaksel er forbundet med den maskine, der skal stoppes. Ved siden af denne er der en fri/løs remskive, som sidder frit på akslen og drejer frit rundt.

Hvis remmen flyttes ved hjælp af remskifteren over på den løse remskive, som drejer frit, standses den hurtige remskives rotation, hvorved maskinens aksel standses i rotation. Remmen fortsætter med at køre, men den hurtige remskive bliver fri, og maskinen standser hurtigt.

Symboler og formler, der skal anvendes for flade remme:

Som vist i fig. 9.10 antager vi A og B som to remskiver.

Da = Diameter af den drivende remskive, m

db = Diameter af den drevne remskive, m

ra = Radius af den drivende remskive

rb = Radius af den drevne remskive

na = Hastighed af den drivende remskive, o/min

nb = Hastighed af den drevne remskive, rpm

m = Masse/længde af remmen (kg/m)

θa = Kontaktvinkel ved remskive A

θb = Kontaktvinkel ved remskive B

L = Centerafstand mellem den drivende og den drevne remskive

L0 = Remlængde ved åben remtræk

Lc = Remlængde ved tværgående remtræk

Lc = Remlængde ved tværgående remtræk

Lc = Remlængdedrev

T1 = Stram sidespænding

T2 = Slap sidespænding

T = Maksimal spænding i remmen = T1 + T2

T0 = Oprindelig spænding i remmen = (T1 + T2)/2

Tc = Centrifugalspænding = mv2

Tco = Oprindelig spænding under hensyntagen til centrifugalspænding

= (T1 + T2 + 2Tc )/2

T1 – T2= Netto eller effektiv spænding i bæltet

b = Bæltets bredde, m

t = Bæltetykkelse

v = Bæltets hastighed (m/s)

ωa = Vinkelhastighed for den drivende remskive = 2Πna

ωb = Vinkelhastighed for den drevne remskive = 2Πnb

P = Overført effekt (kW) = (T1 – T2)v/1000

2. V-remmedrev:

V-remme er fundet meget velegnede til transmissionssystemer med høj effekt. Tværsnittet af en kilerem er udført trapezformet som vist i fig. 9.11. Den er støbt af ren gummi/syntetisk gummi med fibermateriale som f.eks. bærende snore af nylon, der har fået fiberstyrke. Kileremmene er struktureret som en endeløs sløjfe med en begrænset længde af producenterne, afhængigt af det pågældende system.

En kilerem, der er stramt monteret og kører i en V-sporet remskive til overførsel af et højt drejningsmoment, er vist i fig. 9.12. Som det fremgår, er to af kileremens flader i berøring med kilerillefladen, hvorved friktionskræfterne mellem remmen og remskiven forbedres. Transmissionseffektiviteten er meget bedre i dette system.

På grund af de store friktionskræfter øges sliddet af kileremmen, hvilket medfører en forkortelse af remens levetid. Producenterne fremstiller kileremme i forskellige størrelser efter behov. Når en kilerem anvendes til kraftoverførsel, ændres remskiverne ved at give dem en kileformet rille, så kileremmen kan løbe i rillen.

Figur 9.13(a) viser en kileremskive, der overfører kraft med en enkelt kilerem, og fig. 9.13(b) viser kraftoverførsel med tre kileremme. Ved “multi-kileremstræk” kan de andre remme overføre kræfter, selv hvis den ene rem svigter, kan de andre remme overføre kræfter.

En kilerem har følgende egenskaber:

(a) V-remme anvendes til overførsel af store kræfter.

(b) Antallet af kileremme, der anvendes på samme remskive, afhænger af den kraft, der skal overføres.

(c) En kilerem kan anvendes til en lille center-til-center-afstand sammenlignet med en flad rem.

(d) Slip er helt fraværende sammenlignet med en flad rem.

(e) Den kan anvendes i enhver position og i enhver retning; selv akselaksen kan være skrå.

(f) Montering af kilerem er let.

(g) Udskiftning af kilerem er let.

(h) Et kileremstræk er meget effektivt og optager mindre plads.

Begrænsninger ved kilerem:

(a) Levetiden for en kilerem er kort på grund af slid.

(b) Den er ikke så holdbar.

(c) Fremstillingen af kilerem er kompliceret og kræver en særlig teknik.

(d) Hvis kileremmen bliver beskadiget, er udskiftning det eneste alternativ, hvilket udvider omkostningerne.

(e) Kileremme kan anvendes inden for et hastighedsinterval på 5-50 m/s.

(f) Ved udskiftning af kileremme skal alle kileremme i samme sæt udskiftes, hvis én kilerem bliver beskadiget.