Шкив: назначение, типы, материалы для производства

Шкив — это приводное колесо для передачи или получения крутящего момента от приводного ремня. Ременная передача применялась людьми с древних времен, раньше настало групповое ее использование в сельских прялках. С самим началом промышленной революции ими оснащался каждый станок. Сейчас шкивы повсеместно используются в двигателях внутреннего сгорания, станках, домашних приборах, ручном электроинструменте. Ремни привода и колеса подверглись стандартизации – это дает возможность добиться их взаимозаменяемости. Стандартизованы также правила и приемы изображения деталей на чертежах.

Понятие шкива

Он предназначается для передачи крутящего момента с ведущего вала на ведомый. Для работы такого привода оба вала располагают параллельно. На каждый вал одевают и прикрепляют плоское колесо, их располагают на одном уровне. Колеса объединяют бесконечным гибким приводным ремнем. Во время вращения приводного шкива сила трения заставляет перемещаться ремень, облегающий часть его поверхности. Это движение подается ведомому шкиву, вынуждая его вращаться.

Ременная передача популярна среди техники для дома, механизмов станков небольшой и средней мощности, в самых разнообразных двигателях внутреннего сгорания.

Она обладает следующими плюсами:

• обычное устройство;
• возможность передачи существенной мощности, современные клиноременные пары показывают до 400 квт;
• большая скорость вращения, до 50 м/с;
• плавный и малошумный ход;
• демпфирование вибрации и рывков приводного вала при передаче вращения;
• проскальзывание при перегрузках срабатывает как предохранительный механизм.

Сам шкив – это диск на валу. Он состоит из 2-ух весомых частей: обода и ступицы. Обод- это внешняя часть детали. Она входит в зацепление с ремнем и в зависимости от типа привода может быть плоской или иметь углубление по форме ремня. Боковые выступы над ободом называют щеками. Они удерживают ремень от соскальзывания. Если привод клиновой, то щеки делают наклонными, они несут дополнительную функцию- делают больше площадь зацепления.

Если применяется зубчатый привод, то на поверхности обода делают зубья подобающей формы.

Если применяется параллельно несколько ручьев, на ободе делают несколько канавок.

Ступица- внутренняя част шкива. Он имеет крепежное отверстие на валу. Часто обод и ступица отливаются, вытачиваются или фрезеруются в виде единой детали.

Для уменьшения веса изделия в теле шкива оставляют пустоты, формируя спицы. Во время изготовления из древесины наличие спиц обуславливалось производственной технологией.

Для обеспечения взаимозаменяемости шкивов их типоразмеры, технологичные требования, маркировка стандартизованы. Они описаны в ГОСТ 20889-94. «Шкивы для приводных клиновых ремней» и в ГОСТ Р 50641-94 (ИСО 4183-89).

В типовую маркировку входят следующие параметры:

• число ручьев;
• профиль применяемого приводного ремня;
• диаметр (считается по корду);
• обозначение втулки.

Так, маркировка 8 SPC 500 означает восьмиручьевый шкив под профиль SPC с диаметром 500 мм.

Стандартизованы также и правила изображения шкивов на чертеже. Чертеж должен быть возведен таким образом, чтобы изделие можно было сделать, точно выполняя форму и размер.

Виды шкивов

За тысячелетия использования конструктора разработали много конструкций шкивов ременных передач. Их классификация проходит по самым разным признакам.

По типу используемого ремня отличают:

Клиновидные

Самый популярный вид изделия. Используются с клиновидными ремнями. Боковые щеки дают дополнительную площадь зацепления, делая больше возможности передачи по крутящему моменту и частоты вращения.

Наклон канавки в первую очередь указывается на чертеже детали.

Для того, чтобы уменьшить размеры передачи или увеличить ее мощность, параллельно запускают несколько ручьев. Такие шкивы называются многоручьевыми, они имеют подходящее кол-во канавок. Порой на подобной шкив одевают единый ремень с несколькими клиновидными выступами. Это поликлиновая передача.

На чертеже допускается дать детально изображение одной канавки и показать их кол-во. Детализация других на чертеже не требуется

При аварийном превышении допустимой нагрузки начинается проскальзывание, защищающее оборудование от повреждения.

Клиноременные передачи дают возможность передавать самый большой вращающий момент.

На поверхности внутри ремня есть зубчатые выступы, необходимые их по шагу зубья выполнены и на поверхности обода. Зубчатоременные пары не проскальзывают и могут передавать больший вращающий момент. Они выделяются также точностью передачи углового положения вала, по этому используются в газораспределительных механизмах двигателей внутреннего сгорания. Другой стороной считается отсутствие функции защиты от перегрузок. Обод делается благодаря фрезеровке. Встречается и изготовление методом обкатки. На чертеже детали обязательно необходимо указать точные параметры зуба, его шаг, высоту, профиль.

Плоскоременные

Традиционная конструкция, применявшаяся в самых первых передачах. Гасит вибрацию и динамические нагрузки от ведущего вала. Отличительны невысокой шумностью, ограниченным моментом и частотой вращения.

При помощи дополнительных роликов можно связывать ведомые и ведущие валы, находящиеся в различных плоскостях, не соосные, менять направление вращения. Аналогичным образом можно заменить карданные и зубчато-винтовые передачи. Чертеж подобного изделия самый простой, но на нем необходимо указать радиусы сопряжения обода и щечек, если они учтены. Порой щек не предполагают, а профиль обода делают выпуклым. В данном случае на чертеже необходимо указывать его радиус.

Круглоременные

Проточка в ободе имеет полукруглый профиль. Такие ременные передачи применяют при маленьких предаваемых моментах и скоростях вращения. Они тоже дают возможность изменят направление вращения и связывать оси, находящиеся в различных плоскостях. На чертежах подобных деталей указывается лишь радиус проточки канавки.

Вариаторные

Это наиболее непростые по конструкции устройства. обод сделан в виде конуса с конусообразной перемещающейся щекой. Клиноременное кольцо имеет возможность передвигаться по конусу в осевом направлении, с меньшего радиуса на больший. Второй шкив имеет обратную конусность, и привод при этом на нем передвигается с меньшего радиуса на больший. При этом передаточное число передачи меняется. Щеки двух шкивов могут перемещаться и в обратном направлении, меняя передаточное число назад.

Преимущество конструкции состоит в том, что передаточное число разрешается менять безостановочно вращения и не снимая с привода нагрузки. По чертежу бывает сложновато понять рабочий принцип устройства. 3D моделирование позволяет восполнять модели кинематическими симуляциями, воочию демонстрирующими взаимное действие деталей механизма.

Отличают шкивы и по методу расположения на валу:

• Под втулку. Дают возможность путем выбора втулки соответствующего диаметра внутри зафиксировать привод на любом обычном валу. При повреждении посадочного места нужно только заменить втулку, что делает легче и убыстряет ремонт.
• Под расточку. Выпускаются с небольшим центральным отверстием. Его растачивают или рассверливают под диаметр вала. Если вдруг произойдет повреждение тяжело отремонтировать.
• Под фиксированный диаметр. В большинстве случаев снабжены проточкой под шпоночное крепление или шлицами. Самый простой и быстрый сборка и разборка. Просят точного соответствия диаметров. Допускают изготовление облеченных деталей.

Для производства детали применяют такой материал, как:

• Чугун. Повсеместно применяется для клиновых шкивов. Отличается большей прочностью, невысокой стоимостью изделий и удобством обработки.
• Сталь. Используется в механизмах, которые подвергаются большим температурным перепадам, сильным динамическим нагрузкам.
• Алюминий и его сплавы. Применяется для малонагруженных передач в механизмах, для которых важен вес и размеры. Не ржавеют.
• Пластмассы. Применяются в малогабаритных устройствах с малыми передаваемыми моментами и скоростями.
• Материалы на композитной основе. Используются в передовой технике, там, где требуется комбинирование невысокого веса, исключительной прочности, стойкости к динамическим нагрузкам и негативным влияниям внешней среды. Отличительны большой ценой.

На чертежах указывают не только марку сплава, но и способ его обработки, чистоту поверхности, твердость, необходимость закалки и т. п.

Дерево, как обычный материал для ременных передач, сейчас вышло из употребления. Используется при реконструкциях исторических механизмов и в самоделках. Порой склеенные из фанерных дисков приводные колеса применяются в качестве временной ремонтной детали в домашних мастерских.

Использование шкивов

Клиновые приводы – одни из очень часто применяемых в разных механизмах и устройствах с высоким крутящим моментом и угловой скоростью. В первую очередь- это двигатели внутреннего сгорания. Более того, клиноременные пары используются в таких областях, как:

• вентиляторы и кондиционеры;
• компрессорные установки, как поршневых, так и винтовых;
• транспортные системы строений: лифты, эскалаторы, травелаторы;
• сельхозмашины;
• дорожно-строительная техника;
• горные машины;
• промышленные технологичные установки;
• станки;
• техника для дома;
• ручной электрифицированный инструмент;

и в большинстве остальных отраслях.

Зубчатые передачи применяются в тех случаях, когда потребуется передать существенный вращающий момент без пробуксовок. Зубчатоременной привод не просит сильного натяжения для отличного сцепления. Он даёт значительно меньшую радиальную нагрузку на ось, чем прочие ременные передачи.

Используются эти приводы в:

• автомобильных моторах, для газораспределительного механизма;
• силовых приводах станков и промышленных механизмов;
• в технологических установках пищевой, фармацевтической, химической отрасли.

Поликлиновые шкивы прекрасно справляются в называемых по другому серпантинных передачах, когда один привод снабжает энергетикой вращения много потребителей, и при этом следует по очень извилистой пути. Поликлиновые передачи дают возможность передавать существенные моменты и достигать высоких оборотов без увеличения габаритов.

Их применяют как в тяжёлом автомобилестроении, так и в изготовлении техники для дома.

Вариаторные приводные колеса используются везде, где нужно безостановочно вращения и снятия нагрузки медленно менять обороты и вращающий момент. Они востребованы в подобных сферах, как:

• трансмиссии автомобилей, байков, иного колесного транспорта;
• конвейеры;
• точные металлообрабатывающие станки, дерева и остальных материалов;
• сельхозмашины.

Современный вариатор превосходит по собственным рабочим свойствам и ручные, и гидравлические трансмиссии.

Плоскоременные приводы применяются там, где требуется передать вращение на большие расстояния (до 7-9 м) и потушить удары, толчки и остальные динамические нагрузки, передаваемые от ведущего вала к ведомому (или в обратном направлении). Они используются:

• в прессовом и другом кузнечном оборудовании;
• в приводах лесопилок;
• в технологичном оборудовании тканевой промышленности;
• в мощных центробежных насосах.

Круглоременные приводы применяются для малонагруженных передач в точных приборах, бытовой электронике и технике.

Они тоже легко перекрещиваются и, при посредстве дополнительных пассивных шкивов дают возможность связывать ведомый и ведущий валы, находящиеся в различных плоскостях и под угол друг к другу, а еще менять направление вращения.

Изображение шкива на чертежах

Из чертежа изделия должно быть полностью ясно его устройство, размеры и вариант изготовления. Для типовых изделий на чертеже в первую очередь наноситься обозначение шкивов.

Чтобы правильно и точно сделать оригинальный шкив, чертеж его должен подходить конкретным требованиям. Правильно подобрать угол канавки шкива можно, если воспользоваться для чертежа типовым рядом уклонов.

Шкив в большинстве случаев изображается на чертежах в 2-х видах:

• разрез секущей плоскостью, которая проходит через ось вращения;
• вид с боковой стороны.

Вид с боковой стороны, как и для остальных деталей с осевой симметрией, приводят не полностью, а в половину. Для шкивов, имеющих в собственной конструкции спицы, допускается не изображать все, а привести чертеж одной детали с указыванием их количества.

Разрез требуется строить таким образом, чтобы в его плоскости располагалась хотя бы одна спица. Спицы на разрезе штриховать не требуется. Если же деталь сделана сплошной, поверхность разреза штрихуется, как в большинстве случаев на чертеже.

Главные размеры и параметры, такие, как:

• диаметр обода и ступицы;
• профиль клинового ремня;
• радиусы сопряжения;
• уклоны канавки и т. п., наносятся на разрезе.

На добавочном виде чертежа изображают сечение спицы. Если форма его переменная, то делают несколько дополнительных видов чертежа.

Изображение места крепежа под шпонку с размерами и указыванием качества поверхности также выносится на дополнительный вид чертежа.

Если взамен спиц для конструктивного облегчения в теле детали рассчитано пару отверстий, их число и размеры указываются на разрезе, а вид с боковой стороны на чертеже допускается не строить.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.