Типы шкивов и их практическое применение

В статье: что такое шкив, как работает, части, работа, применение и типы шкивов с примерами и фото. В конце — PDF для скачивания.

Что такое шкив?

Шкив — механический элемент для передачи движения от вала к ремню/тросу и обратно. Шкивы и ремни — простейшие и распространенные средства передачи мощности.

Шкив — колесо на валу с желобом во фланце по окружности для удержания троса/ременя. Направляет ремень и передает мощность между валом и ремнем.

Главный элемент системы — трос, ремень, лента или цепь. Шкив, закрепленный на валу или ведущий шкив — «Ведущий шкив». Приводимые шкивы — «Ведомые шкивы». Шкивы бывают малыми и крупными.

Легко менять скорость передачи, используя большие и малые шкивы вместо шестерен и валов.

Части шкива

1. Обод (Face)
2. Втулка (Hub)
3. Шестки (Arms)
4. Отверстие (Bore)

1. Обод (Face)

Периферийная часть шкива. Выступает от центра и уходит по бокам. Выступающая средняя часть — «каменная» (crown). Поверхность гладкая или с V-образным желобом.

2. Втулка (Hub)

Центральная часть с отверстием под вал. Три типа:

а) Цельная втулка: под вал одного размера. Для разных валов — разные втулки.

б) Разрезная втулка: разрез с одной стороны, затягивается гайкой/болтом после насаживания. Цельная. Для валов разных диаметров.

в) Раскладная втулка: две части, две гайки/болта для закрепления на валу. Лицевые части тоже двухчастные. Для крупных и малых валов одного типа.

3. Шестки (Arms)

Соединительные элементы обода и втулки. Число по диаметру и назначению: 4, 6, 8.

4. Отверстие (Bore)

Отверстие в втулке. В нем шпоночный паз для фиксации шпонкой вала и шкива.

Типы шкивов

Для разных машин и задач:

1. Неподвижный (фиксированный) шкив
2. Подвижный шкив
3. Полукруговой (комбинированный) шкив
4. Блоки и такли (блок-ткач)
5. Ступенчатый шкив
6. V-образный желоб (V-groove)
7. Конический шкив
8. Натяжной шкив (джокер)
9. Круглый желоб (Round groove)
10. Свободный и закрепленный (Fast and loose)
11. Конвейерный шкив

1. Неподвижный (фиксированный) шкив

Закреплен в неподвижной точке, трос к объекту. Колесо и ось неподвижны. Состоит из барабана, закрепленного в одной точке.

Тянете один конец троса вниз — другой вверх. Усилие равно ручному подъему, но меняется направление силы. Удобно: тяга вниз позволяет использовать вес тела.

2. Подвижный шкив

Трос закреплен в фиксированной точке, свободный конец свободен. Шкив на подъемном объекте. При тяге трос движется, шкив поднимает объект. Идеален для подъема снизу вверх.

Если обе стороны зафиксированы и трос натянут между фиксированными точками — работает как колесо с осью: объект может перемещаться по тросу под действием силы.

3. Комбинированный (полукруговой) шкив

Состоит из фиксированных и подвижных шкивов. Облегчает нагрузку и позволяет менять направление силы. Для очень тяжелых грузов, но требует большей скорости работы.

Усилие менее половины реальной нагрузки. На стройплощадках и кранах для бетона и стали. Также — комбинированная блок-система.

4. Блоки и такли (Block and tackle)

Система из 2+ шкивов, соединенных тросом/канатом для подъема тяжелых грузов. Шкивы образуют блоки, блоки соединяются: один неподвижен, другой движется с грузом.

Трос пролетает через шкивы для механического преимущества — увеличивает силу на тросе. Для подъема тяжестей или приложения большой силы в любом направлении.

5. Ступенчатый шкив

Группа шкивов. Ободы сделаны ступенями: шкивы разного диаметра зафиксированы последовательно. Вид ступеней — ступенчатый шкив.

Где нужно менять скорость ведомого шкива: станки (сверлильный, токарный). Часто используются парами.

6. Шкив с V-образным желобом

Желоб формы латинской «V» на ободе. В электродвигателях и авто. Специальный V-образный ремень. Некоторые шкивы имеют несколько V-желобов.

Для передачи мощности на тяжелых нагрузках. Несколько V-ремней — меньше риск проскальзывания.

7. Конусный шкив

В комплекте из двух шкивов (парные), конические. Одинаковый конус на обоих. Устанавливаются так: большой конец одного напротив малого другого — смещение ремня меняет скорость. Позволяет получать нужные скорости для разных операций.

8. Натяжной шкив (джокер)

Проблема: ремни ослабевают и проскальзывают, теряя мощность.

Решение: третий шкив к паре двух — натяжной (джокер). Саморегулирующийся, держит ремень натянутым при ослаблении.

9. Шкив с круглым желобом

Круглый желоб на ободе. Круглые ремни/тросы. Может быть ступенчатым.

10. Свободный и закрепленный шкив (Fast and loose)

Для станков с быстрым запуском/остановкой. Пара малых шкивов на промышке. Один закреплен на промышке (ключом), другой — свободно вращается.

Работа: ремень на закрепленном шкиве (fast) — станок работает. Остановка: ремень сбрасывается на свободный (loose) — главный вал с двигателем продолжает вращаться. Рычаг для переброса ремня.

11. Конвейерный шкив

Ведущий шкив на промышке машин с одним электродвигателем/ДВС и одной промышкой. Ободы широкие и плоские, плоские ремни.

Меняет направление конвейерного ремня, приводит его в движение, натягивает. Из обкатных оболочек с гибкими торцевыми дисками и зажимными сборками. На конце конвейера или рядом с мотором.

Шкивы для плоских ремней

Идеальны для передач. Приводятся плоскими ремнями, высокие скорости, низкая мощность: текстиль, бумага, принтеры, конвейеры.

Плоский ремень дешевле змеевидного. Работают на плоских шкивах и натяжных роликах, не требуют желобованных шкивов. Натяжной ролик можно использовать для задней стороны V-ременя.

Преимущество: при перегрузке ремень проскальзывает, предотвращая повреждение оборудования.

Типы шкивов для плоских ремней

1. Раскладные/чугунные
2. Бумажные
3. Стальные
4. Деревянные

1. Раскладные/чугунные шкивы

Из чугуна, круглые ободы. Две части: обод и втулка. Особенность: под разные размеры. В пилорамных станках. Разные отрасли: нефтедобча, инженерия. Низкая цена — доступны всем.

2. Бумажные шкивы

Внешняя часть — сжатые бумажные волокна, внутренняя — металл. На электродвигателе при малом межваловом расстоянии.

3. Стальные шкивы

Из стальных листов. Две части, соединенные. Сменные втулки под разные валы. Коэффициент трения с кожаным ремнем не ниже чугунных. Прочнее, долговечнее, легче (на 40–60%). Для высоких скоростей.

4. Деревянные шкивы

Легкие, высокий коэффициент трения (выше чугуна/стали). Из клена, секции склеены под давлением. Цельные или раскладные с железной втулкой (винты/регулируемые втулки предотвращают трение на валу). Для моторных приводов (малый угол захвата ремня).

Преимущества шкивных систем

1. Уменьшается усилие при подъеме тяжестей — механическое преимущество.
2. Бешумный подъем.
3. Меняет направление приложенной силы.
4. Минимизирует реальное усилие для подъема тяжестей.
5. Дешевле и проще в изготовлении, чем шестерни.
6. Движущиеся части, но смазка не требуется.

Недостатки шкивных систем

1. Работа на трении — риск проскальзывания.
2. Не для передачи очень высокой мощности на высоких оборотах.
3. Трос устает и ползует при длительной работе.
4. При подъеме тяжестей увеличивается дистанция подъема.
5. Менее надежны, чем зубчатые передачи.

Примеры применения шкивов

1. Лифты — множественные шкивы.
2. Грузовые лифты — подъем на этажи.
3. Строительные шкивы — подъем/удержание материалов.
4. Спортивные тренажеры.
5. Театр/кино — перемещение экранов.
6. Оконные рамы — подъем/опускание стекол.
7. Сушилка для белья — легкое притяжение к клиенту.
8. Кровля — подъем шифера вместо подъема вручную.
9. Кран — шкивная система в строительстве.
10. Булдозер — пример шкивной системы.
11. Выдвижная лестница.
12. Паруса на яхтах — подъем/опускание.
13. Гаражные ворота — подъем/опускание.
14. Скалолазание — шкивы для страховки.
15. Ремень ГРМ в авто — идеальный пример шкивов.

Заключение

Шкив — колесо с желобованным ободом, меняет направление силы на тросе и поднимает тяжести. Много типов, функции различаются.

Вопросы по «типам шкивов» — в комментариях, отвечу. Понравилось — делитесь с друзьями.

Подпишитесь на рассылку.