Умови експлуатації кліноременних передач відрізняються великою різноманітністю по переданим потужностях (від 0.1 до 1500 кВт), міжцентровою відстаней (від 0,2 до 8 м), швидкостям (від 1 до 50 м / с), передавальним відносин, режимам роботи.
Можна виділити три основні види ремінних передач, кожен з яких характеризується своїми відносно загальними умовами роботи і своїм характером відмови елементів передач.
Допоміжні ремінні передачі двигунів внутрішнього згоряння (привід вентилятора, генератора, водяного насоса, гідропідсилювача керма і т. Д.) Характеризуються високими швидкостями, малими діаметрами шківів, щодо рівномірним навантаженням, малими міжцентровим. Передачі знаходяться в закритому підкапотному просторі при високій температурі навколишнього середовища (особливо в літню пору), під впливом парів і, можливо, бризок масла. Імовірність механічних пошкоджень ременів і шківів сторонніми предметами, як правило, незначна; це можливо в основному при роботі на тракторах з відкритим капотом. Як вентиляторних ременів використовують виключно ремені кордшнуровой конструкції. Передачі в основному трехшківние одноручьевие, останнім часом намічається тенденція до переходу на двухручьевие передачі з використанням двох вузьких ременів малого перетину.
Кліноременниє передачі промислового обладнання (металообробні верстати, текстильні машини, гірниче обладнання та т. Д.) Характеризуються високими переданими потужностями, що доходять до сотень кіловат, значними між- центровими відстанями, високим ступенем нерівномірності навантаження, відносно великими діаметрами шківів. Велика частина передач працює в закритому просторі; можливе попадання на робочі поверхні шківа і ременя пилу, металевої стружки, бризок робочої рідини. Передачі, як правило, многоручьевим, число ременів досягає декількох десятків. У передачах використовують як кордтканевие, так і кордшнуровие ремені.
Кліноременниє передачі сільськогосподарських машин характеризуються особливо великими міжцентровим, високим ступенем нерівномірності навантаження, великими допусками на елементи передач. Велика частина передач забезпечена натяжними роликами, відносна величина компенсації подовження ременя зазвичай незначна. Частина передач має складний контур з вигином ременя в різних напрямках. Передачі, як правило, відкриті, на робочі поверхні потрапляють пил, солома, зелена маса, не виключено забивання канавок шківів. Ремені знаходяться під постійним впливом сонячної радіації. У передачах застосовують в основному ремені кордтканевой конструкції.
Різниця умов експлуатації, конструкції передач, матеріалів ременя і шківів обумовлює різний характер руйнування і різну інтенсивність відмови елементів передачі.
Обрив клинового ременя відбувається в результаті втомного зниження міцності тягового шару до величини, яка менша, ніж навантаження, що діють в передачі. Цей процес для ременів на основі матеріалів малої ізгібостойкості (бавовна, скловолокно) може відбуватися без помітних зовнішніх пошкоджень ременя і закінчується його раптовим обривом. Відносне число такого роду відмов різко скоротилося при перекладі виробництва клинових ременів з бавовняних матеріалів, що застосовуються для тягового шару, на матеріали з хімічних волокон (віскоза, анид, лавсан), що мають значно більшу ізгібостойкость. У більшості випадків обрив вентиляторних ременів з несучим кордшнуровим шаром є наслідком розвитку тріщин гуми шару стиску.
Найбільш типовим для вентиляційних ременів є наступний процес розвитку пошкоджень, що призводять до відмови:
- поява дрібних тріщин обгорткового тканини на бічній поверхні ременя поблизу кромки нижньої основи і на нижньому підставі ременя (починаючи з місця нахлеста обгорткового тканини) рівномірно по його довжині;
- збільшення числа тріщин обгорткового тканини на робочих поверхнях з Викришування невеликих її ділянок і одночасне збільшення числа тріщин обгортки на нижньому підставі;
- перехід частини тріщин обгорткового тканини нижньої основи в гуму шару стиску (;
- розростання тріщин гуми шару стиску з виходом деяких з них до тягового шару;
- обрив ременя в одному з місць виходу тріщини гуми шару стиску на тяговий шар.
Інтенсивність переходу від одного виду пошкодження до іншого визначається ступенем навантаженості передачі, зокрема, розмірами шківів і потужністю, що.
Часто ремені знімають з передачі вже при появі декількох тріщин гуми шару стиску, не чекаючи обриву ременя.
Аналіз розвитку тріщин шару стиску дозволяє зробити висновок про те, що вони є наслідком втомних пошкоджень обгорткового тканини на нижньому підставі ременя. Гума шару стиску до моменту переходу на неї тріщин обгорткового тканини не зазнає суттєвих змін до властивостей.
У ременів з нарізним зубом тріщини гуми шару стискування починаються в підставі зуба і при більшій напрацювання, ніж у гладких ременів. У цьому випадку, крім кращого теплообміну з навколишнім середовищем, зуби ременя розвантажені від напружень розтягу - стиску, а напруги в підставі зуба менше напружень на нижньому підставі гладкого ременя в зв'язку з невеликою відстанню від тягового шару.
Процес руйнування вентиляційних ременів малих перетинів також визначається властивостями обгорткового тканини, проте в цьому випадку вона грає дещо іншу роль.
Для цих ременів типові такі види руйнування:
- поява тріщин обгорткового тканини на робочих поверхнях ременя;
- знос одного або двох шарів обгорткового тканини на робочих поверхнях, особливо на рівні тягового шару;
- розшарування ременя по несе шару.
Тріщини гуми шару стиску на ременях малих перетинів спостерігаються порівняно рідко. Це пов'язано, очевидно, з тим, що ці ремені мають відносно велику поверхню тепловіддачі (для ременя 8,5X8 відношення периметра поперечного перерізу до його площі одно 0,51, а для ременя 21x14 це відношення дорівнює 0,24), менше нагріваються при роботі і у них повільніше розвиваються процеси старіння обгорткового тканини. При стендових випробуваннях температура на робочих поверхнях ременів перетину 8,5X8 приблизно на 25 ° С нижче, ніж ременів 21X14. У цих умовах вирішальне значення має здатність обгорткового тканини витримувати абразивний знос на робочих поверхнях.
Процес руйнування кордтканевих приводних ременів носить більш складний характер, ніж вентиляторних, що пояснюється особливостями їх конструкції і технології виготовлення. Тріщини обгорткового тканини найбільш інтенсивно розвиваються в місцях подвійний вулканізації. Характерними є також поздовжні тріщини обгорткового тканини на робочих поверхнях на рівні несучого шару, що може бути причиною розшарування.
Особливий вид руйнування кордтканевих ременів викликаний специфікою напруженого стану його несучого шару. У кордшнурових ременів при спільному впливі натягу і вигину ременя на шківі нейтральний шар розташований трохи нижче несучого шару і все волокна несучого шару піддаються впливу змінних навантажень одного знака (розтягування). У кордтканевих ременів нейтральний шар при згині на шківі розташований безпосередньо в несучому шарі внаслідок його відносно великої товщини. При цьому частина волокон несучого шару сприймає напруги розтягнення, частина (розташована нижче нейтрального шару) - напруження стиску, що досягають максимальної величини на нижньому шарі кордткані.
Відомо, що довговічність текстильних матеріалів при стисненні на кілька порядків нижче, ніж при розтягуванні. Вплив на силовий шар ременя знакозмінних деформацій розтягування - стиснення прискорює процес руйнування текстильного матеріалу.
Аналогічного впливу піддається також обгортковий тканину на нижньому підставі ременя і поблизу його, і це служить причиною описаного вище характеру руйнування кордшнурових і кордтканевих ременів, що починається з тріщин обгорткового тканини на нижньому підставі.
У кордтканевих ременях руйнування часто починається з тріщин нижнього шару кордткані, що примикає до гуми шару стиску. Обрив окремих волокон кордткані призводить до тріщин в нитках в напрямку, близькому до перпендикуляру до поздовжньої осі ременя, які, розростаючись і переходячи на наступний шар тканини, перерізають весь несучий шар. Іноді тріщини викликають розшарування несучого шару ременя. Відстань між тріщинами приблизно однаково (для ременів перетину 50X22 воно дорівнює приблизно 4-6 см). При цьому зовні ремінь виглядає абсолютно неушкодженим, лише іноді з'являються різкі глибокі тріщини гуми шару стиску.
Динаміка розростання тріщин несучого шару залежить від матеріалу кордткані і для варіаторних ременів 50X22 на основі капронової і лавсанової кордткані представлена на рис. 7. На ременях з лавсанової кордтканью руйнування тканини починається при напрацюванні близько 100 ч, тріщини розвиваються швидко і при напрацюванні 150-200 ч прорізають 4-5 шарів кордткані, що призводить до обриву ременя. В ременях з капронової кордтканью початок тріщин відзначається при напрацюванні не нижче 200-250 ч, глибина тріщин при напрацюванні 500 ч не перевищує 1-2 шарів і відмов ременів з цієї причини, як правило, не спостерігається.
Відмова ременів внаслідок підвищеного подовження найбільш характерний для ременів з несучим шаром на основі поліамідних волокон (анид, капрон) найчастіше при експлуатації на сільськогосподарських машинах.
Мал. 7. Глибина тріщин тягового шару, яка характеризується числом шарів кордтканевих клинових варіаторних ременів на основі лавсанової (світлі кружки) і капронової (чорні кружки) кордткані
Мал. 8. Типові види руйнування клинових ременів (ступінь зачернения вказує на частоту виникнення дефектів)
В окремих випадках у кордтканевих ременів спостерігається відшарування верхнього кінця кордткані в зоні нахлеста її кінців, що приводить до розриву обгорткового тканини на верхньому підставі і до вириваючи шару розтягування.
Типові види руйнування клинових ременів в узагальненому вигляді показані на рис. 8.
Найбільш характерний вид відмови шківів - абразивний знос робочої поверхні. Спрацювання робочої поверхні шківа не рівномірний і залежить від розподілу контактного тиску ременя на шків. Залежність зносу поверхні від часу експлуатації близька до лінійної і для шківів з сірого чавуну СЧ 15-32 передач двигуна внутрішнього згоряння описується наближеною залежністю.
За даними Науково-дослідного та конструкторсько-технологічного інституту тракторних і комбайнових двигунів (НІКТІД) гранично допустимий знос робочої поверхні шківа складає
J = 0,08bр + 0,16 мм,
де J - гранично допустимий знос однієї робочої поверхні шківа по нормалі, мм; bp - розрахункова ширина ременя, мм.
Інтенсивність зносу пластмасових шківів значно вище, ніж чавунних.
Частина шківів, особливо на сільськогосподарських машинах і тракторах, знімається з машини в результаті механічних пошкоджень при монтажі ременів, попаданні твердих предметів в контакт ременя і шківа і інших причин.