Remdrift och dess klassificering | Kraftöverföring | Maskinteknik

Kraftöverföring med remdrift är en av de vanligaste och mest använda metoderna för överföringssystem när två axlar är parallella (upp till 10 m) till varandra, vilket visas i fig. 9.1. En remdrift består av två parallella axlar och en remskiva är monterad på varje axel.

En ändlös rem löper över remskivans yta. Det kan förekomma glidning mellan dem och därför kan det inte kallas för en positiv drivning. När remmen löper över remskivan finns det alltid en friktion som verkar mellan remskivans yta och remens yta i motsatt rörelseriktning. Bandet överför kraft endast genom friktion. Remdrivningssystemet kan användas för långa centrum-till-centrum-avstånd för axeln. För effektiv överföring bör friktionen mellan remskivans yta och bandets yta vara så hög som möjligt.

Som bekant är friktion i de flesta system inte ett önskvärt fenomen och bör vara så liten som möjligt.

1. Plattbandsdrift:

En rem är ett tunt band av läder, syntetiskt gummi, duk eller tråd som är inbäddad i gummi eller balata. Dessa remmar är gjorda platta och rektangulära i tvärsnitt. Bältena görs ändlösa genom att bältets två ändar sammanfogas med stift eller sömmar enligt fig. 9.2.

Systemet kan användas för individuell drivning eller gruppdrivning. Individuell banddrift kan användas när varje maskin kommer att ha sin egen elmotor. Vid gruppdrift driver en motor med hög kapacitet en överliggande axel som kallas huvudaxel eller levande axel och huvudaxeln driver en annan axel som kallas motaxel som driver en annan maskinaxel.

Rotationskraften från den drivande remskivan till den drivna remskivan överförs på grund av friktionen mellan remytan och remskivans yta. Bandet har två sidor, en sida är spänd och den andra sidan är mindre spänd och kallas slapp sida (se fig. 9.3).

Remmens spänningssida (T1) och slappa sida (T2) beror på drivskivans rotationsriktning.

Fördelar och nackdelar med platta remmar:

Fördelar:

Fördelar:

i. Enkel metod, universellt använt arrangemang, driften är smidig om bandet har rätt storlek.

ii. Låg underhållskostnad och lång livslängd.

iii. Flexibiliteten är större.

iv. Chocknivån är mindre.

v. Lämplig för två parallella axlar.

vi. Lämplig för långa avstånd mellan två axlar med centrum i centrum.

Nackdelar:

i. Slutlös rem tillverkas genom att de två ändarna sammanfogas med stift. Bältet tenderar att skadas i närheten av skarvarna, vilket minskar dess livslängd. Detta kan kräva periodiskt byte av remmen.

ii. Systemet är inte lämpligt för axlar på korta sträckor.

iii. Effektiviteten minskar på grund av glidning och krypning om remmen inte är rätt dimensionerad.

iv. Systemet är inte en positiv drivning.

Flatbandsarrangemang kan vara av två typer:

(a) Öppen plattbandsdrift och

(b) tvärgående plattbandsdrift.

(a) Öppen plattbandsdrift:

Figur 9.3 visar en öppen plattbandsdrift. Det finns två remskivor monterade på två parallella axlar. En plattrem löper över remskivorna rakt över remskivorna. Remmen fortsätter att löpa i samma riktning. Detta arrangemang lämpar sig bäst när avståndet mellan centrum och centrum för de två axlarna är stort och bägge sidor av remmen är parallella med varandra. Remskiva A är drivremskiva och B är driven remskiva och rotationen av både A och B är medurs. Den nedre delen av remmen är den strama sidan med spänning T1 och den övre sidan av remmen är den slappa sidan med spänning T2 så att T1 > T2.

(b) Korsflackt remarrangemang:

Den horisontella plattbandsordningen visas i fig. 9.4. Den används när två axlar är parallella med varandra men ska rotera i motsatt riktning. Den drivande remskiveaxeln A roteras medurs medan den drivna remskiveaxeln B roteras moturs. Avståndet mellan de två axlarnas centrum är L.

I det här drivsystemet finns det en korsningspunkt där remmarna korsar varandra och de kommer att slitas på grund av den ständiga gnidningseffekten under driften. Denna effekt är kontinuerlig. Gnidningseffekterna kan dock undvikas genom att öka avståndet från centrum till centrum lika med 20 gånger bandets bredd. Ett sådant system är lämpligt när systemet drivs med låg hastighet.

Bältesglidning:

Om friktionsmotståndet mellan remskivans fälgyta och remytan är mindre uppstår en skillnad i den relativa rörelsen mellan de båda ytorna, vilket kallas remglidning. Bältesglidning kan beräknas som skillnaden mellan den linjära hastigheten för remskivans fälgyta och bandytan. Den vanliga metoden är att mäta den i procent.

Bältesglidning orsakas av följande orsaker:

(a) Kontinuerlig löpning av remmen, remskivans fälgyta blir mycket slät,

(d) Minskning av friktionskoefficienten i mellan de två ytorna.

(c) Ökning av bandets längd på grund av den ständiga driften.

(d) Stor skillnad i spänningen mellan den spända sidan (T1) och den slappa sidan (T2).

Krök i remdriften:

Creep orsakas på grund av förekomsten av den relativa rörelsen hos en rem eller remskiva. Det beror på den ökade längden på remmen. Under drift pågår en kontinuerlig körning av remmen eller remskivan och det sker en omväxlande sammandragning och sträckning av remmen. Det sker alltså en effektförlust. På grund av krypning i remmen kan mindre effektiv kraft överföras och därmed minskar hastighetsförhållandet.

Jockey Pulley/Idle Pulley:

En liten remskiva som är placerad på den slappa sidan av remmen och närmare den drivna remskivan B kallas jockeyremskiva enligt fig. 9.5. Remskiva C är jockeyremskivan och kallas också tomgångsremskiva.

Följande är fördelarna och nackdelarna med en tomgångsskiva:

(a) Den ökar spänningen T2 på den slappa sidan av remmen.

(b) Den ökar kontaktvinkeln.

(c) Den minskar glidningen.

(d) Den ökar kraftöverföringseffektiviteten.

(e) Det minskar livslängden på remmen på grund av att den slappa sidospänningen ökar genom placeringen av jockeyskivan.

Stepped Pulley System:

Vid ett stegvis rullsystem görs en enkel remskiva i tre steg enligt fig. 9.6 a). Den är tillverkad av gjutjärn. Två sådana remskivor är monterade på två parallella axlar enligt fig. 9.6 b.

I figur 9.6 b är A den drivande axeln och B den drivna axeln. Axlarna är placerade parallellt med varandra och de är så inriktade att den största remskivan på A faller precis mittemot den minsta remskivan på den drivna remskivan B. Diametern på alla steg på A och B är justerad på ett sådant sätt att samma rem kan användas. Arrangemanget är användbart för att ändra hastighetsförhållandet genom att flytta remmen från ett steg till ett annat. Ibland kan systemet användas med en fyrstegsskiva i stället för en trestegsskiva.

Konisk remskivanordning:

I denna typ av remskivanordning finns det två axlar som är monterade med en lång kotte som visas i figur 9.7 a och de hålls parallella med varandra, men är placerade i motsatt riktning. En komplett konisk remskiva visas i figur 9.7 b.

I ett sådant arrangemang är A den drivande axeln och B den drivna axeln. En platt rem löper över ytan på konens kotte i ett visst läge enligt önskat hastighetsförhållande. Det finns en remskiftesenhet ”C” mellan dem. Bandet kan flyttas för att variera hastighetsförhållandet på ett lämpligt sätt. Arrangemanget är mycket användbart och används ofta vid svarvning av trä.

Drivsystem med sammansatt rem:

I ett sammansatt remdrivningsarrangemang håller en viss axel två eller flera remskivor. Ett sådant arrangemang visas i figurerna 9.8 a och 9.8 b.

Som visas i figurerna 9.8 a och 9.8 b är A den drivande remskivan och B den drivna remskivan för A-B-kombinationen. För kombinationen C-D är C den drivande remskivan och D den drivna remskivan. När man vill ha maximal minskning av hastigheten anses den sammansatta remdriftsgruppen vara den viktigaste metoden. Den eliminerar den större drivna remskivan.

I denna kombination är remskiva B och C sammansatta remskivor, dvs. remskiva C är kilad på samma axel som remskiva B. D är en annan remskiva. En rem går över A-B och en annan rem går över C-D. Hastigheten på remskiva B (nb) och remskiva C (nc) är densamma, dvs. nb = nc.

Hastigheten för remskiva D (nd) kan beräknas som:

där na, nb, nc och da, db, dc är hastigheten och diametern för rullskivorna A, B respektive C; t är remtjockleken.

Snabba och lösa remskivor:

I en välorganiserad verkstad drivs flera maskiner av en enda huvudaxel (så kallad linjeaxel) och ganska ofta måste en maskin stoppas eller köras ofta. För att stoppa en maskin måste den drivande huvudaxeln stoppas, vilket försvårar arbetet i andra maskiner. Detta problem kan dock undanröjas genom att införa den teknik som visas i figur 9.9.

Detta arrangemang underlättar för maskinen att köras eller stoppas enligt våra behov. Figur 9.9 visar att kraften överförs från den drivande remskivan A till den snabba remskivan B med hjälp av en remdrift. Den snabba remskivans axel är kopplad till den maskin som ska stoppas. I anslutning till denna finns en fri/lös remskiva som är fri på axeln och roterar fritt.

Om remmen flyttas med hjälp av remskiften över till den lösa remskivan, som roterar fritt, stoppas rotationen av den snabba remskivan och därmed stoppas rotationen av maskinens axel. Remmen fortsätter att röra sig, men den snabba remskivan blir fri och maskinen stannar snabbt.

Symboler och formler som ska användas för platta remmar:

Som visas i figur 9.10 antar vi A och B som två remskivor.

Då gäller följande:

da = Diameter på drivskivan, m

db = Diameter på den drivna remskivan, m

ra = Radius på drivskivan

rb = Radius på den drivna remskivan

na = Hastighet på drivskivan, rpm

nb = Hastighet på den drivna remskivan, rpm

m = Remmens massa/längd (kg/m)

θa = Kontaktvinkel vid remskiva A

θb = Kontaktvinkel vid remskiva B

L = Centeravstånd mellan den drivande och den drivna remskivan

L0 = Remmens längd vid öppen remdrift

Lc = Remmens längd vid tvärgående remdrift

Lc = Remmens längd vid tvärgående remdrift

T1 = Spänning på den strama sidan

T2 = Spänning på den slappa sidan

T = Maximal spänning på remmen = T1 + T2

T0 = Initial spänning på remmen = (T1 + T2)/2

Tc = Spänning på remmen = (T1 + T2)/2

Tc = Spänning på remmen = (T1 + T2) Centrifugalspänning = mv2

Tco = Ursprunglig spänning med hänsyn till centrifugalspänningen

= (T1 + T2 + 2Tc )/2

T1 – T2= Nettospänning eller effektiv spänning i bältet

b = Bältets bredd, m

t = Bandets tjocklek

v = Bandets hastighet (m/s)

ωa = Vinkelhastighet för den drivande remskivan = 2Πna

ωb = Vinkelhastighet för den drivna remskivan = 2Πnb

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

2. V-Riemen-drivning:

V-bälten är mycket lämpliga för överföringssystem med hög effekt. Tvärsnittet på en kilrem är trapetsformat enligt fig. 9.11. Den är gjuten av rent gummi/syntetiskt gummi med fibermaterial som t.ex. lastbärande nylonsträngar som har fiberstyrka. V-bälten är uppbyggda som en ändlös slinga med begränsad längd av tillverkarna beroende på vilket system som avses.

En kilrem som sitter hårt monterad och löper i en kilspårskiva för att överföra ett högt vridmoment visas i fig. 9.12. Som framgår är två ytor på kilremmen i kontakt med V-spårets yta, vilket förbättrar friktionskrafterna mellan remmen och remskivan. Överföringseffektiviteten förbättras avsevärt i detta system.

På grund av de stora friktionskrafterna ökar slitaget på kilremmen, vilket leder till att livslängden på remmen minskar. Tillverkarna tillverkar kilremmar i olika storlekar enligt kraven. När en kilrem används för kraftöverföring modifieras remskivan genom att den förses med ett kilformigt spår, så att kilremmen kan löpa i spåret.

Figur 9.13(a) visar en kilremskiva som överför kraft med en enda kilrem och figur 9.13(b) visar kraftöverföring med tre kilremmar. Vid ”multi V-bältedrift” kan de andra remmarna överföra krafter även om en rem går sönder.

En kilrem har följande egenskaper:

(a) V-bälten används för överföring av stora krafter.

(b) Antalet kilremmar som används på samma remskiva beror på den kraft som ska överföras.

(c) En kilrem kan användas för ett litet centrum-till-centrum-avstånd jämfört med en plattrem.

(d) Slip är helt obefintligt jämfört med en plattrem.

(e) Den kan användas i alla lägen och i alla riktningar; även axelaxeln kan vara lutande.

(f) Installationen av kilremmen är enkel.

(g) Det är lätt att byta ut kilremmen.

(h) En kilremdrift är mycket effektiv och tar mindre utrymme i anspråk.

Begränsningar för kilremmen:

(a) Livslängden på en kilrem är kort på grund av slitage.

(b) Den är inte så hållbar.

(c) Tillverkningen av kilremmen är komplicerad och kräver särskild teknik.

(d) Om kilremmen skadas är utbyte det enda alternativet, vilket ökar kostnaden.

(e) V-bälten kan användas inom hastighetsområdet 5-50 m/s.

(f) Vid byte av remmar gäller att om en rem skadas måste alla remmar i samma uppsättning bytas ut.