Точно установить дату появления первых ременных передач не представляется возможным, но известно, что уже в XIV-XV веках их широко использовали в качестве привода прялок, токарных и точильных станков, а позже посредством ремней передавали вращение от паровой машины сразу на несколько десятков станков в цехах ткацких и машиностроительных предприятий. Ременные передачи сыграли огромную роль в развитии техники, однако с появлением недорогих и компактных электродвигателей они постепенно ушли в тень. Конструкторы и изобретатели решили, что куда проще снабдить каждый механизм индивидуальным электроприводом. Во многих случаях это было справедливо, и только в автомобилях, дорожной, сельскохозяйственной и другой транспортной технике полностью отказаться от ременной передачи не удалось. Да, видимо, и не имеет смысла стремиться к этому. Ведь ремень позволяет от одного привода привести во вращение сразу несколько механизмов. Для компактных современных автомобилей, у которых мало места под капотом, это очень важно.
Простейшая ременная передача состоит из соединенных ремнем двух вращающихся на валах шкивов: один шкив - ведущий (к нему прикладывается крутящий момент от внешнего источника энергии), другой - ведомый. Ремень плотно охватывает внешние стороны шкивов и благодаря трению в местах контакта с их поверхностью передает вращение от ведущего шкива к ведомому. Часть ремня, движущаяся к ведущему шкиву, натянута туже (усилие T1) той его части, что движется к ведомому шкиву (усилие T2). Разность этих натяжений и представляет собой эффективное тяговое усилие устройства, определяющее коэффициент тяги ременной передачи.
Ременные передачи привлекают конструкторов несколькими свойствами: они чрезвычайно просты по конструкции, работают практически бесшумно, способны выдерживать значительные перегрузки и компенсировать толчки во время работы. Есть, разумеется, и недостатки. Главным из них автомобилисты считают относительно невысокий срок службы, хотя на самом деле он лишь следствие высокого предварительного натяжения ремня. Кстати, высокое натяжение создает значительные дополнительные нагрузки на валы и подшипники. Кроме того, при работе фрикционной ременной передачи неизбежно происходит небольшое проскальзывание ремня относительно шкива.
В автомобилях ремни используют для приводов насосов охлаждающей жидкости, генераторов, компрессоров, кондиционеров, насосов гидроусилителей рулевого управления и некоторых других навесных устройств. Кроме этого, во многих моделях современных двигателей с помощью ремней приводят в действие механизмы газораспределения (ГРМ), топливные и масляные насосы. Для механизмов, не требующих точного соответствия скоростей вращения ведущего и ведомого валов, используют клиновые (или поликлиновые) ремни, а для ГРМ применяют так называемые зубчатые ремни.
Клиновые ремни имеют поперечное сечение в виде трапеции. Они передают усилия через боковые поверхности. Основную долю усилия на растяжение в ремне воспринимает слой корда. В современных ремнях для изготовления корда используют синтетические волокна, стекловолокно и даже углепластики. Слой корда окружен своеобразным чехлом из прорезиненной ткани, снаружи и изнутри залитым резиной. Для изготовления ремней применяют специальные маслобензостойкие и износостойкие марки резины.
В компактных ременных передачах используют шкивы небольших диаметров. Из-за этого во время работы ремни сильно изгибаются. Для придания им большей гибкости на внутренней поверхности ремней стали делать ребра. Такие ремни получили название клиновых зубчатых (не следует путать их с зубчатыми ремнями для ГРМ). Клиновые зубчатые ремни более долговечны, чем обычные, и лучше охлаждаются во время работы. Все клиновые ремни плохо переносят "обратный" перегиб, при котором растянутыми оказываются внутренние слои.
Когда для работы навесных агрегатов двигателя автомобиля требуется передача весьма значительных усилий, используют сдвоенные (параллельные) шкивы с двумя одинаковыми ремнями. Такие системы стоят, например, на двигателях автомобилей "Волга" и "УАЗ". При помощи клиновых ремней можно привести в действие, как правило, один-два навесных агрегата (обычно это насос охлаждающей жидкости и генератор). Для большего числа агрегатов приходится делать несколько ременных передач, поскольку слишком длинный клиновой ремень не сможет передать большие усилия, да и гибкость его ограничена.
Поликлиновые ремни используют для передачи больших усилий. Они представляют собой несколько соединенных клиновых ремней с малой высотой профиля, благодаря которой существенно повышается гибкость ремня как в "прямом", так и в "обратном" направлении. Широкий, но относительно тонкий слой корда способен воспринимать весьма значительные продольные усилия. Благодаря высокой гибкости и прочности всего один поликлиновый ремень может приводить во вращение все навесные агрегаты.
Зубчатые ремни. Для привода механизмов, в которых необходимо сохранять заданное взаимное расположение валов, используют так называемые зубчатые ремни. Передача усилия в них осуществляется через зацепление поперечно расположенных зубьев ремня и шкива. Такие ремни применяют вместо цепных или зубчатых передач. За способность поддерживать заданное взаимное расположение валов агрегатов их называют еще ремнями ГРМ или синхронными.
Зубчатые ременные передачи обладают всеми преимуществами фрикционных ременных передач, за исключением способности компенсировать рывки. Есть у них и еще один плюс - зубчатые ремни требуют значительно меньшего предварительного натяжения, чем клиновые, а значит, меньше нагружают валы и подшипники.
В отличие от цепей зубчатые ремни в процессе эксплуатации практически не растягиваются, не требуют смазки и не вибрируют, то есть не нуждаются в виброгасителях.
Наши рекомендации . В процессе эксплуатации автомобиля необходимо регулярно проверять степень натяжения ремней, прежде всего привода генератора, и их состояние. Если вы ездите на машине ежедневно, то делайте это хотя бы раз в неделю. Вполне достаточно внимательно осмотреть ремень и проверить прогиб свободной ветви, нажав на нее пальцем с усилием 5-10 кг. Ремень должен прогнуться не более чем на 10-15 мм. Нельзя продолжать эксплуатацию ремня, если на нем обнаружены трещины или его поверхность замаслена. Особенно внимательно нужно следить за состоянием ремня ГРМ. На его внутренней поверхности не должно быть следов износа, складок, порезов, трещин, отслоений, на внешней - складок, выпуклостей и углублений. Ткань на боковых поверхностях не должна выступать и болтаться в виде бахромы.
В большинстве случаев ремень ГРМ служит 50-60 тыс. км пробега. После этого срока (он, кстати, всегда бывает указан в инструкции по эксплуатации автомобиля) ремень следует заменить, даже если внешних признаков износа не наблюдается. Дело в том, что на некоторых двигателях обрыв ремня ГРМ приводит к "встрече" поршней с клапанами. После такого столкновения потребуется как минимум замена нескольких клапанов (а это уже достаточно серьезный ремонт) или как максимум - капитальный ремонт двигателя с заменой поршневой группы.
На срок службы ременной передачи в большой степени влияют взаимное расположение шкивов (ручьи шкивов должны находиться в одной плоскости) и состояние их рабочих поверхностей. Проблемы с непараллельностью шкивов, вызывающей повышенный износ ремней, могут возникнуть после ремонта двигателя. Оснастив мотор навесными агрегатами, обязательно проверьте правильность установки шкивов.
Собираясь купить новый ремень, прежде всего поинтересуйтесь его размерами. Они приведены в инструкции по эксплуатации. Можно воспользоваться и каталогами фирм-производителей. Особенно важно правильно подобрать ремень ГРМ. Обратите внимание на ширину ремня, шаг, профиль и количество зубьев. Эти данные обычно указываются на внешней поверхности ремня и на упаковке.
