Виды шкивов и их конструктивные особенности

Деление по совместимости с ремнями 

Конструктивно все разновидности шкивов представляют собой колесо, которое жестко фиксируется на валу. Наружная сторона колесного обода совмещается с обслуживаемым ремнем. Для обеспечения максимального сцепления она дублирует форму ременной поверхности во встречном варианте, но дополняется удерживающими ремень бортиками – щеками, которые увеличивают контактную площадь.  

По типу ремней шкивы делятся на следующие группы:

• Плоские. У шкива плоскоременной передачи гладкая рабочая поверхность без рельефных выступов. Чтобы предотвратить сползание ремня, у ведущего компонента узла поверхность обода слегка вогнута. У ведомого шкива наружная сторона обода выпуклая. Простейшие варианты хорошо работают в обычном и реверсном режиме, их используют, если требуется передать вращение на расстояние 7-9 м. 

• Клиновые. Окружность обода у клиновых моделей снабжена наклонными осевыми выступами, которые повторяют угол бокового скоса ремня. За счет увеличения площади сцепления вероятность скачков сведена к единичным случаям, сокращена нагрузка на двигатель. Трапециевидное углубление клинового шкива называется ручьем. Количество ручьев варьирует от 1 до 5 штук.  

• Поликлиновые. Рабочая сторона поликлиновых моделей снабжена несколькими осевыми бороздками. Конструкция с продольными выемками создает максимальную площадь сцепления, исключает смещение и соскальзывание ремня, обеспечивает наибольшую точность состыковки. Поликлиновые, иначе ручьевые, ремни применяют в каскадных многоступенчатых узлах, там, где требуется передача момента 2-5 ведомым потребителям. Число ручьев в конструкции достигает 10 штук.   

• Зубчатые. Площадь контакта зубчатых ремней с одноименными шкивами увеличивают поперечные рельефные выемки на поверхности обода. Зубья полукруглой или трапецеидальной конфигурации отвечают за надежность позиционирования. Один зубчатый шкив способен передавать крутящее движение нескольким ведомым компонентам.    

• Круглоременные. В ободе шкива для круглоременной передающей системы выбрана канавка в виде полукруга или клина со сторонами, скошенными под углом 40º. Особая форма борозды позволяет использовать круглоременную передачу в узлах, где ведущий и ведомый компоненты работают в разных плоскостях. Круглоременные шкивы вращаются в обоих направлениях.    

• Вариаторные. У шкивов для работы в вариаторных узлах колесо составлено из двух раздельных сегментов конической формы. Обе дискообразные составляющие играют роль вращающихся бортов. Конструкция используется как в клиновых, так и в плоскоременных передачах. У ведущего шкива диски зафиксированы на валу. Чтобы свободно перемещаться в зависимости от траектории ремня, они подпружинены. Диски ведомого шкива закреплены на опорах с помощью стакана, регулирующего скорость вращения. 

Рабочие поверхности шкивов согласно нормативным требованиям должны быть гладкими, чтобы исключить преждевременный износ ремней. Допустимый предел шероховатости составляет 2,5 мкм. Ширину обода, зависящую от размеров и типа сечения ремня, регламентирует ГОСТ 1284.1-80.  

Классификация по материалам 

В изготовлении шкивов для ременных передач используется ряд материалов, таких как, чугун, полимеры, легированные и углеродистые стальные сплавы, алюминий, композитные материалы, древесина. Оптимальный вариант определяет нагрузка, ресурс механизма, специфика эксплуатационных условий. 

Материал шкивов определяет специфику использования:

• Чугунные. Наиболее распространенный вид, в производстве которого используются литьевые технологии. Изготовленные из серого чугуна фрикционные колеса работают в узлах, передающих вращение со скоростью до 30 м/с. Шкивы из модифицированных марок этого материала устанавливаются в редукторные системы, работающие на скорости до 45 м/с.  

• Стальные. Шкивы из стальных сплавов отливают, вытачивают или сваривают. Они легче и термоустойчивее, чем чугунные аналоги. Литые модели работают при скорости вращения до 45 м/с, сварные – до 60 м/с.  

• Алюминиевые. Колеса из алюминия отличаются легким весом, благодаря которому сокращаются центробежные нагрузки. Изделия не ржавеют, сопротивляются окислению. Снабженные алюминиевыми шкивами узлы рассчитаны на умеренную нагрузку, устройства развивают скорость до 100 м/с.   

• Композитные. Шкивы из композитных соединений устойчивы к воздействию агрессивной среды, воды, пара. Композитные детали разработаны для нестандартных эксплуатационных условий и высоких нагрузок. 

• Полимерные. В изготовлении зачастую используется нейлон. Материал наделен оптимальной для систем передачи теплопроводностью. Пластиковые шкивы легче и дешевле металлических аналогов, но уступают по износоустойчивости. 

Неметаллическими фрикционными колесами оборудуют механизмы, работающие с малой нагрузкой или рассчитанные на непродолжительный срок эксплуатации. Кроме изделий из композитов и полимеров выпускают деревянные компоненты редукторных систем для устройств, используемых в сухих отапливаемых помещениях. 

Разновидности по типу фиксации 

По типу крепления к валу шкивы ременных передач подразделяются на 3 группы:

• С коническим посадочным гнездом. Крепежная расточка предназначена для втулки Тапербуш, которая облегчает и ускоряет процесс фиксации.  

• Под расточку. Для установки необходимо подгонять отверстие шкива под диаметр вала. 

• Под зажимную втулку. Компонент с зажимной втулкой ставят на неровный вал.

Модели, которые вращаются со скоростью до 5 м/с, необходимо регулярно балансировать.