Зубчатый ремень – это основной элемент ременной передачи, служащей для передачи крутящего момента за счёт сил зацепления. Зубчики на ремне зацепляют зубья, проточенные на шкивах. Ведущий шкив передаёт свой крутящий момент на зубчатый ремень, который в свою очередь передаст этот крутящий момент одному или нескольким ведомым шкивам.
Зубчатые ремни применяются во всех отраслях промышленности, в передачах промышленного и бытового оборудования, приборах, машинах, механизмах, и автотранспорте. Спектр их применения очень широк. И их полная классификация, соответственно, имеет просто непомерный объём. Существуют десятки различных профилей и подвидов зубчатых ремней, каждый из которых, хоть и немного, но отличается от других своими полезными свойствами. Вникать в обозначения и свойства для каждой модели ремня особого смысла не имеет, тем более, один и тот же ремень может иметь разные условные обозначения у разных производителей. Поэтому мы затронем лишь основные свойства и особенности разных типов зубчатых ремней и материалов, из которых эти ремни изготавливают.
Почему же зубчатые ремни получили такое широкое распространение?
Конечно же дело в том, что их использование даёт ряд плюсов!
Таких как:
- Плавный ход и полная синхронность передачи;
- Нагрузка на валы и подшипники механизма значительно ниже, чем при использовании приводных ремней других типов;
- Способность к передаче высоких нагрузок;
- Относительно малые габариты привода;
- Работа привода на больших скоростях;
- Зубчатые ремни не чувствительны к изменению интенсивности нагрузки, и при частых переходах от минимальной нагрузки к максимальной износ ремня не усиливается;
- Возможность разработки приводов с большими передаточными отношениями;
- Такие передачи производят мало шума;
- Низкие показатели вибрации при работе;
- КПД таких передач составляет от 94 до 98%;
- Отсутствие необходимости привода в смазке;
- Обширный размерный ряд зубчатых ремней.
Где приобрести качественные зубчатые ремни?Купить зубчатые ремни для ЧПУ и 3D-принтеров можете в нашем магазине 3DIY с доставкой по всей России
Материалы
Начнём с материалов. С ними всё довольно просто, основных разновидностей материалов, из которых может быть выполнен ремень, всего две:
- Они обладают высокой химической стойкостью (могут применяться в агрессивных средах);
- Неплохой термостойкостью (при нагреве они не утрачивают своих физико-механических свойств);
- Стойкостью к озону;
- Высокой стойкостью к открытому огню.
- Являются самыми крепкими и прочными;
- Обладают прочным соединением полиуретана с кордом;
- Ремни имеют высокую точность шага и малые допуски;
- Отличаются своей компактностью и возможностью передавать высокую мощность при большом количестве оборотов;
- Обеспечивают тихий и плавный ход в сочетании с высоким уровнем производительности;
- Могут быть не только приводными, но и протяжными и транспортирующими.
Корды
Разновидностей зубчатых ремней действительно существует чрезвычайно много! Давайте попробуем разобраться, какие ремни существуют, и в чём их уникальные особенности!
По форме профиля
В зубчато-ременных передачах передача движения производится посредством зацепления зубьев шкива с зубьями ремня, поэтому большое внимание проектировщики уделяют форме зуба, что определяет надежность сцепления в передаче. От формы зубьев зависит распределение напряжения на всей поверхности ремня и нагрузка на сами зубья. Зубья могут иметь трапецеидальный, полукруглый, или криволинейный профиль. Полукруглый профиль в сравнении с трапецеидальным, обеспечивает более равномерное распределение напряжений в ремне и возможность повышения нагрузок на 40 %, более плавный вход зубьев в зацепление. Однако зубчатые ремни с трапецеидальными зубьями выполняются с бОльшим диапазоном шага, к тому же технологии их изготовления гораздо проще. Обращаем ваше внимание на то, что крайне похожие друг на друга профили ремней разных производителей могут иметь едва заметные отличия в размерах зуба. Эти различия могут сказаться на эффективности и работоспособности передачи при замене ремня, поэтому зачастую рекомендуется заменять ремень на такой же, не меняя производителя.
Профиль может отличаться не только формой зуба, но и его величиной. Чем больше размер зуба, тем лучше его сцепление со шкивами, что уменьшает вероятность проскальзывания. Однако, при использовании ремня с зубьями большего размера, увеличиваются и вибрации в установке. Эти вибрации могут оказывать нежелательное воздействие на изготавливаемых заготовках, уменьшая точность позиционирования исполнительного инструмента. Например, при 3D печати на поверхностях моделей могут возникать волны, а при обработке лазерным гравером может понизиться детализация наносимого изображения.
Также на сегодняшний день в производственном ряду почти у каждого производителя есть ремни со своим сложным эксклюзивным профилем зубьев. А для крупных заказчиков производители ремней могут изготовить и партию уникальных ремней с особыми свойствами и профилем под заказ, что ещё больше увеличивает разнообразие всех существующих разновидностей ремней.
Для ваших проектов требуется ремень GT2?Зубчатый ремень GT2 вы можете купить в нашем магазине 3DIY с доставкой по всей России.
По шагу зуба и модулю
Одним из основных критериев работоспособности ремня является его тяговая способность. Обычно её оценивают допускаемой приведённой удельной силой, передаваемой одним миллиметром ширины ремня. Этот параметр зависит от расстояния между серединами зубьев ремня. Его называют шагом зубьев или модулем ремня. Вот как изменяется значение допускаемой приведённой удельной силы для ремня с одним из распространённых трапецеидальных профилей.
Помимо шага и модуля, ремни могут отличаться и по ширине. Чем шире ремень, тем бОльшее усилие он сможет передать. Оно увеличивается пропорционально ширине.
Открытые или конечные зубчатые ремни
Конечные зубчатые ремни (как резиновые, так и полиуретановые) используют для приводов линейных передач, реверсивных приводов, где необходимо точное позиционирование, в транспортной технике, в подъемных механизмах, моечных и многих других установках.
Бесконечные или замкнутые соединенные полиуретановые зубчатые ремни
Стыковка ремней данного типа в кольцо осуществляется несколькими способами. К примеру, стыковку можно проводить с помощью специального формующего устройства. Для этого концы ремня подрезают, придавая им определённую форму, а затем соединяют их таким образом, чтобы впадины одного конца ремня совмещались с выступами другого. Концы ремня укладывают в формующее устройство, затем нагревают их до размягчения полиуретана и последующего его охлаждения и отформовывают состыкованную часть ремня. При этом корд внутри ремня не становится замкнутым.
Бесконечные или замкнутые бесшовные ремни
Функциональные различия
Протяжные ремни на зубчатой основе
Транспортирующие зубчатые ремни с бесшовным покрытием
Транспортирующие зубчатые ремни с перегородками
Зубчатые ремни из полиуретана выпускаются с перегородками самой разнообразной формы, что обеспечивает точное позиционирование и надежную транспортировку практически любых изделий. Перегородки устанавливаются на несущей поверхности ремня, а их форму и расположение обуславливает форма продукции. Перегородки могут быть не только стационарными, но и съемными, закрепляемыми при помощи специальных медных вставок.
Различия по расположению зубьев
Стандартные зубчатые ремни с прямым расположением зубьев
Они предусматривают применение шкивов со специальными боковыми ограничительными дисками, не допускающими соскакивания ремня. Эти диски называют ребордами.
Самоцентрирующиеся зубчатые ремни
Зубчатые шкивы и ролики
Совместно с зубчатыми ремнями в ремённых передачах используют зубчатые шкивы и ролики.
Шкивы
Шкив передачи представляет собой зубчатое колесо, головки зубьев которого срезаны до диаметра, меньшего диаметра делительной окружности
(делительная окружность шкива совпадает с нейтральным слоем ремня). Зубья на шкивах нарезают специальными фрезами методом обкатки. Шкивы в передачах могут быть ведущими и ведомыми. Усилие от одного ведущего шкива может передаваться на несколько ведомых. Как мы говорили ранее, шкивы могут иметь реборды по бокам, при чем реборда может находиться только с одной из сторон шкива.
Шкивы в процессе работы сцепляются с профилем ремня для передачи усилия. И так как профили ремней насчитывают огромное количество разновидностей, такое же разнообразие имеют и шкивы. Нередко производители зубчатых ремней изготавливают и шкивы для ремённых передач, которые подходят для конкретных моделей зубчатых ремней. Такие связки являются наиболее удачными при продолжительной совместной работе.
Однако, под распространённые типоразмеры профилей зубчатых ремней шкивы изготавливает целое множество разных производителей, и нередко это даёт возможность сэкономить при их покупке.
Шкивы могут быть одинарными и двойными.
Где приобрести шкивы для ремней?Зубчатые шкивы для ЧПУ и 3D-принтеров вы можете купить в нашем магазине 3DIY с доставкой по России
Ролики
Где купить ролики?
Купить зубчатые и гладкие ролики для ЧПУ можно в нашем магазине!
Натяжение зубчатых ремней
Величина силы натяжения ремня оказывает существенное влияние на долговечность, тяговую способность и КПД передачи. Давайте поговорим о способах натяжения ремня поподробнее.Есть несколько распространённых способов контроля силы натяжения.
Самый технологически простой способ – периодически подтягивать ремни в передаче вручную. Для замкнутых ремней такой способ не подойдёт.
Ещё один способ - использовать один из многочисленных натяжителей ремней. У них бывает разная конструкция, например, они могут содержать в себе один из роликов или шкивов ремённой передачи, и позволять ему перемещаться таким образом, чтобы смещение ролика изменяло силу натяжения ремня.
Можно собрать ремённую передачу и с самонатяжением ремня. В такой передаче один из её элементов за счёт своей массы создаёт постоянную силу натяжения ремня. Износ и растяжение ремня не изменят создаваемую этой массой силу натяжения.
В ремённых передачах с малым межосевым расстоянием можно встретить натяжные и оттяжные ролики. Они имеют перемещаемую ось вращения и создают дополнительный перегиб ремня, тем самым увеличивая силу его натяжения.
Зубчатые ремни в 3D принтерах и станках с ЧПУ
Что ж, мы прошлись по довольно большому объёму теории, давайте теперь поговорим о передачах с зубчатыми ремнями на более конкретном примере, а именно, в контексте ФДМ 3д принтеров.
Чаще всего, в них используют неопреновые зубчатые ремни GT-2 с волокнистым кордом и шириной 6 миллиметров, а иногда и 9. Почему именно они? Неопреновые ремни уступают в прочности полиуретановым, однако они значительно дешевле. При работе 3д принтера не появляется таких больших нагрузок, как при работе металлообрабатывающего станка, и неопрен вполне спокойно выдерживает их. Ремни с шириной в 6 миллиметров не занимают в конструкции много места и не бросаются в глаза при первой взгляде на любой фдм принтер. По той же причине сравнительно малых нагрузок в ремнях GT2, которые используются 3д принтерах практически не используется стальной корд. В нём просто нет никакой необходимости. Корд из стекло- или углеволокон отлично справляется в таких условиях, и к тому же, даёт возможность использовать шкивы и ролики малого диаметра, с которыми металлокорд не смог бы взаимодействовать продолжительное время. При всём этом, профиль ремня GT-2 является полукруглым, что даёт ему возможность выдерживать в передаче на 40% больше нагрузок, в сравнении с аналогичным ремнём, имеющим трапецеидальный профиль. Из всех этих свойств и вытекает вывод, что ремень GT2 является самым оптимальным вариантом для использования в ФДМ 3д принтерах. При правильном использовании он прослужит продолжительный период времени, а в случае непредвиденного выхода из строя его можно приобрести по невысокой цене и просто заменить. Малая ширина и высокая гибкость этого ремня позволяет использовать шкивы с малым количеством зубьев и ролики с малым диаметром, что тоже позволяет уменьшить затраты на создание и обслуживание 3д принтера.
Конечно, необходимо учитывать, что всё вышесказанное применимо к 3д принтерам с рабочей областью с размерами осей до трёхсот миллиметров. Если же говорить о принтерах с рабочей областью с размерами в диапазоне от примерно 300на300на300 миллиметров и до 500на500на500 миллиметров, то желательно использовать ремень с шириной хотя бы 9 или 10 миллиметров. А также стоит учитывать, какой величины будут нагрузки в установке. К примеру, если печатающая голова или другой исполнительный инструмент будет иметь массу от одного килограмма и выше, то лучше использовать ремень с бОльшим шагом, чем у GT2, а также не забывать о возможности использовать ещё более широкий ремень. Ширина ремня и его шаг должны увеличиваться пропорционально габаритам установки и рабочим нагрузкам, с которыми столкнётся ремень при работе.
