Зубчатый ремень на щековой дробилке срежет зубья с основы, а клиновой ремень на упаковочном индексаторе (устройстве пошаговой подачи) будет уходить на пару градусов каждую смену, пока метка регистрации (метка, по которой совмещают рисунок или рез) не съедет на 20 мм и оператор не начнёт винить сервопривод. Оба ремня в этих историях поставлены правильно. Не подошло семейство привода: там, где нужно проскальзывание, стоит зацепление, и наоборот.
Три вопроса до выбора сечения
Какой момент при пуске, а не в работе. Под нагрузкой пусковой момент (усилие, с которым двигатель трогает привод с места) может в два–два с половиной раза превышать рабочий. Клиновой ремень в эти секунды проскальзывает, и привод остаётся целым: проскальзывание работает как механический предохранитель, и удар не доходит до редуктора. Зубчатый, рассчитанный на рабочую мощность, получит на зубья вдвое-втрое больше и либо перескочит, либо порвёт корд (силовые нити внутри ремня) у основания зуба.
Насколько точно держать передаточное число (во сколько раз один вал вращается быстрее другого). Фрикционный привод (передающий усилие трением) теряет 1–3% на проскальзывание и ползучесть (медленное проскальзывание из-за растяжения ремня), и величина плавает с нагрузкой. На вентиляторе, воздуходувке, шнеке (винтовом транспортёре) это незаметно. На ротационном резаке в паре с печатным цилиндром, на подаче в роботизированную ячейку и на любом приводе, где два вала должны держать фазу миллионы циклов, — недопустимо. Если процессу важна позиция, а не только скорость, выбор уже сделан.
Можно ли двигать межосевое расстояние (расстояние между осями шкивов). Клиновой ремень надевают на ослабленный привод и подтягивают натяжным механизмом, поэтому он мирится с неточными регулировками. Зубчатому нужны регулируемые центры или натяжной ролик: его натягивают до расчётного значения, а слабину проскальзывание не скроет. Сварная рама с фиксированными центрами и без места для ролика — это привод под клиновой ремень или переделка.
Трение и зацепление: что внутри
У клинового ремня клин прижимается к наклонным стенкам канавки, и прижим кратно превышает радиальное усилие: при угле канавки 38° — примерно втрое. Отсюда и сцепление, и ползучесть. У зубчатого ремня момент несёт корд, а зубья, входящие в канавки шкива, держат его в фазе: в нормальном режиме проскальзывания нет, и передаточное число не плавает. По данным производителей, КПД зубчатого привода около 96–98%, у клинового на несколько пунктов ниже. Зато при двойной перегрузке клиновой проскальзывает, и привод остаётся целым, хотя ресурс ремня падает, а зубчатый срезает зубья или перескакивает, и привод встаёт.
Сечения и шаги: что чем закрывается
Клиновые ремни считают штуками: сечение задаёт мощность одного ремня, а недостающее добирают числом ремней. Зубчатые считают шириной: у шага своя удельная нагрузка, а ширину подбирают под момент. Поэтому сечения A–D и SPZ–SPC с шагами 3M, 5M, 8M, 14M, T5 и T10 сопоставляются лишь приблизительно, по порядку величин.
| Мощность привода, ориентир | Клиновой ремень | Зубчатый ремень |
|---|---|---|
| до 2 кВт | SPZ, A | 3M, T5, 5M |
| 2–10 кВт | SPA, B, SPB | 5M, T10, 8M |
| 10–40 кВт | SPB, C | T10, 8M, 14M |
| 40–75 кВт и выше | SPC, D, несколько ремней в комплекте | 8M широкий, 14M |
Таблица — не расчёт: мощность клинового ремня зависит от диаметра малого шкива, скорости, угла обхвата и режима, а зубчатого — ещё и от ширины. Точный подбор идёт по каталогу изготовителя. Скорость выше 30 м/с — территория узких сечений SPZ–SPB: их рассчитывают примерно на 35–42 м/с, классические A–D — на 25–30. У зубчатого шкива есть минимальное число зубьев: в каталогах для шага 8M порядка 22, для 14M порядка 28 при полной нагрузке. У клинового ремня вместо числа зубьев — минимальный диаметр шкива для своего сечения. При шкивах меньше примерно 80 мм выбирают клиновой ремень малого сечения, причём с зубчатой нижней поверхностью: насечки снижают напряжение изгиба.
Дробилка: где нужен ремень, который проскальзывает
Щековая дробилка принимает неровные куски породы, на мгновение встаёт, восстанавливается, и так десятки тысяч раз за смену. График момента на валу похож не на кривую, а на гребёнку: пики порядка 200% номинального — обычное дело, а при заклинивании маховика переходный момент ещё выше, пока не сработает защита. Клиновые ремни в этот миг проскальзывают, маховик крутится по инерции, удар не доходит до входного вала редуктора. Проскальзывание здесь не дефект, а ограничитель момента: в худшем случае приходится менять ремни, а не редуктор.
Поэтому привод дробилки строят из нескольких клиновых ремней — комплектом SPC или связанным набором — и берут на один-два ремня больше, чем даёт расчёт на рабочую мощность: запас работает на переходный режим. Ремни ставят комплектом одной длины из одной партии: если длины разные, нагрузку неравномерно берёт часть ремней, и они выходят первыми, поэтому менять «только порвавшийся» не стоит. Перевод такой машины на зубчатый ремень ради того, чтобы реже менять ремни, ударную нагрузку не убирает: она уйдёт в редуктор.
Когда зубья выигрывают
Позиция важнее скорости: регистрация, индексация, рез в размер, подача в робот. Большое передаточное число за одну ступень — от 5:1 зубчатому приводу проще, чем клиновому, у которого угол обхвата (какая часть окружности малого шкива охвачена ремнём) малого шкива не должен падать ниже 120°. Круглосуточная работа: несколько пунктов КПД на мощном приводе, идущем по 6000 часов в год, — заметная потеря энергии. Чистота: в пищевой и фармацевтической зоне пыль от боковин клинового ремня — замечание аудитора, зубчатый её не сыплет. Мягкий пуск: если электродвигатель работает через частотный преобразователь (блок, который плавно разгоняет и регулирует двигатель) с плавным пуском, основная часть пускового удара по зубьям уже снята, и перевод мощного привода на зубчатый ремень разумен.
Масляный туман вредит обоим семействам, но у зубчатого привода отказ обходится ремнём и, как правило, комплектом шкивов. Лечат течь и кожух, а не смену семейства. Тяжёлая пыль, грязь и абразив — территория клинового ремня, обёрнутого тканью или зубчатого по нижней поверхности: у синхронного (зубчатого) ремня забитые пылью канавки шкива означают перескок зубьев.
Сельхозпривод: сезон, пыль и простой
Сельхозмашины работают по двенадцать часов в день несколько недель, потом месяцами стоят и запускаются под дождём на пыльных, ржавых, слегка перекошенных шкивах. Обычный промышленный ремень того же сечения в канавку встанет, но сезона может не выдержать. Составы для такой техники рассчитаны на воду и ультрафиолет, на гибкость на холоде — чтобы ремень, простоявший зиму, не треснул в первое морозное утро, — и на длительное проскальзывание в вариаторных приводах (с плавно меняющимся передаточным числом). Там проскальзывание заложено конструкцией, и ремень, идеальный на приводе с постоянным передаточным числом, отполирует боковины за один сезон. Поэтому в заявке пишут, что привод вариаторный.
Межсезонье — отдельная забота. Ремни держат в прохладном, тёмном, сухом месте вдали от электродвигателей и источников озона; клиновые подвешивают на шкворень большого диаметра или кладут плашмя в коробке, зубчатые не сворачивают в тугой рулон и не складывают вдвое — залом убивает корд. Дату получения пишут на коробке: резина стареет и на полке.
Оба ремня не «лучше» и не «хуже», они для разных задач, и одна линия вполне может нести и то, и другое: фрикцион на основном транспорте, зубья на регистрации и резе. Важно, чтобы каждый вал решали намеренно и решение записали: склад, где ремни лежат без подписей, ошибается «случайно» по расписанию. Как читать маркировку клиновых ремней, разобрано в статье про профили и причины обрыва.
Подберём семейство, сечение или шаг под ваш привод — клиновые и зубчатые ремни с прямой поставкой с завода.