Ремень как деталь механизма¶

Ремень — гибкая деталь механической передачи, предназначенная для передачи вращательного движения или крутящего момента между двумя и более валами, шкивами или блоками за счёт сил трения или зацепления. В технике ремень является элементом так называемой ремённой передачи — одного из старейших и наиболее распространённых видов механических передач. Помимо технического значения, слово «ремень» обозначает и элемент одежды или снаряжения: поясной ремень, солдатский ремень, ремень безопасности, однако в инженерном контексте речь идёт именно о детали машин.

¶Общее понятие

Ремённая передача состоит из двух шкивов (ведущего и ведомого) и охватывающего их ремня. Вращение ведущего шкива передаётся ремню за счёт силы трения между поверхностью шкива и ремнём, а ремень, в свою очередь, приводит во вращение ведомый шкив. Такая передача относится к передачам трением с гибкой связью. Существуют также зубчатые (синхронные) ремни, где передача осуществляется не трением, а зацеплением зубьев ремня с зубьями шкива.

Основные характеристики ремённой передачи — передаточное отношение, определяемое отношением диаметров шкивов, а также способность передавать движение на значительные расстояния, сглаживать рывки и предохранять механизм от перегрузок за счёт возможного проскальзывания.

¶История

Передача движения при помощи ремня известна с глубокой древности. Ремённые и канатные передачи применялись в античных и средневековых механизмах: для привода мельниц, подъёмных устройств, прядильных и ткацких станков. В эпоху промышленной революции XVIII–XIX веков ремённые передачи стали основой фабричного привода: один паровой двигатель или водяное колесо через систему ремней и трансмиссионных валов приводили в действие десятки станков на разных этажах здания.

В конце XIX — начале XX века широкое распространение получили плоские кожаные ремни, а затем — прорезиненные тканевые. В 1917 году американский изобретатель Джон Гейтс запатентовал клиновой ремень, что стало важным шагом в развитии передачи: клиновая форма повысила силу трения и позволила передавать больший момент при меньшем натяжении. Во второй половине XX века появились синтетические материалы (корд из нейлона, полиэстера, арамидных волокон) и зубчатые (синхронные) ремни, применяемые в двигателях внутреннего сгорания и точных механизмах.

¶Классификация

Ремни различают по форме поперечного сечения и по принципу передачи.

По материалу различают кожаные, тканевые, прорезиненные, синтетические и комбинированные ремни. Современные ремни обычно армированы кордом из высокопрочных волокон и покрыты эластомером.

¶Устройство и работа

Ремень работает в условиях циклического нагружения: при прохождении через шкив он изгибается и распрямляется, испытывая переменные растягивающие и изгибные напряжения. Основные виды отказов — усталостное разрушение, растяжение, расслоение и износ боковых поверхностей.

Для нормальной работы необходимо предварительное натяжение ремня, обеспечивающее требуемую силу трения. Натяжение создаётся смещением одного из шкивов, натяжным роликом или пружинным устройством. Недостаточное натяжение ведёт к проскальзыванию и потере мощности, избыточное — к перегрузке подшипников и ускоренному износу ремня.

Передаточное отношение ремённой передачи определяется отношением диаметров шкивов и обычно не превышает 5–7 в одной ступени. Для больших передаточных отношений применяют многоступенчатые передачи.

¶Применение

Ремённые передачи широко применяются в машиностроении, бытовой технике и промышленности:

• приводы станков, компрессоров, насосов, вентиляторов;
• автомобильные двигатели (привод генератора, водяного насоса, кондиционера, а также газораспределительный механизм при использовании зубчатого ремня);
• сельскохозяйственная техника;
• бытовые приборы: стиральные машины, пылесосы, швейные машины;
• конвейеры и транспортёры;
• музыкальные инструменты (ремённый привод в токарных станках и некоторых механизмах).

Достоинства ремённых передач — простота конструкции, плавность и бесшумность работы, способность передавать движение на большие расстояния, предохранение механизма от перегрузок. Недостатки — проскальзывание, ограниченная долговечность ремня, значительные габариты, необходимость натяжных устройств, чувствительность к температуре и загрязнениям.

¶Ремень в бытовом значении

Помимо технического смысла, слово «ремень» обозначает пояс из кожи, ткани или синтетического материала, служащий для поддержания одежды, фиксации снаряжения или в качестве элемента формы. Различают поясные ремни, ремни безопасности в транспортных средствах, страховочные и спасательные ремни, солдатские и форменные ремни. Ремень безопасности — обязательное средство пассивной защиты в автомобилях, применение которого существенно снижает риск тяжёлых травм при дорожно-транспортных происшествиях.

¶Интересные факты

• Клиновой ремень получил название от латинского cuneus — «клин», отражая форму поперечного сечения.
• Обрыв ремня газораспределительного механизма в двигателе внутреннего сгорания может привести к серьёзным повреждениям клапанов и поршней, поэтому производители регламентируют срок его замены.
• В трансмиссиях старинных фабрик применялись ремни длиной в десятки метров, соединявшие двигатель с оборудованием на разных этажах.