ΙΜΑΝΤΟΚΙΝΗΣΗ (ΤΡΟΧΑΛΙΕΣ - ΙΜΑΝΤΕΣ)
Για να παραλάβει μία άτρακτος περιστροφική κίνηση από μία άλλη, η οποία βρίσκεται σε αρκετή απόσταση, χρησιμοποιείται ως μέσο μετάδοσης κίνησης ο ιμάντας (λουρί) Θα πρέπει οι άκτρακτοι να καταλήγουν σε τροχαλίες, οι οποίες και θα περιελιχθούν εξωτερικά με τον ιμάντα Τονίζεται ότι ο ιμάντας πρέπει, εξ αρχής, να είναι καλά τανυσμένος, δηλαδή να εφάπτεται δυνατά στις επιφάνειες των τροχαλιών Ισχύει, όπως και στην περίπτωση των οδοντωτών τροχών, για τη σχέση μετάδοσης: i = n 2 n 1 = d 1 d 2 Γενικά Στοιχεία
Η τροχαλία αποτελείται από τα ακόλουθα μέρη: Στεφάνη Βραχίονες Ομφαλός (πλήμνη) Περί τροχαλιών Ως υλικό κατασκευής των τροχαλιών χρησιμοποιείται ο χυτοσίδηρος αλλά και κράματα αλουμινίου ή χάλυβα. Τα ελαφρότερα υλικά εφαρμόζονται περισσότερο για ιμαντοκίνηση σε οχήματα. Οι τροχαλίες διακρίνονται σε σταθερές (σφηνώνεται στην άκτρακτο και περιστρέφεται μαζί με αυτήν) και σε ελεύθερες (δε σφηνώνεται στην άκτρακτο και μπορεί να μην επηρεάζεται από την κίνησή της) Σχήμα 1. Πρόοψη και τομή τροχαλίας
Περί ιμάντων Κάθε ιμάντας είναι δυνατόν να χωριστεί, νοητά, σε δύο κλάδους καθώς περιστρέφει τις δύο τροχαλίες και κινείται ανάλογα με τη φορά περιστροφής που έχει η κινούσα τροχαλία. Ο ενας κλάδος είναι αυτός που έλκει την κινούμενη τροχαλία (έλκων κλάδος) Ο δεύτερος κλάδος είναι αυτός που έλκεται από αυτήν (ελκόμενος κλάδος) Συνήθως, εκλέγεται ο κάτω κλάδος να έλκει και ο επάνω να έλκεται Το τόξο που επικαλύπτει ο ιμάντας στην τροχαλία ονομάζεται γωνία επαφής ιμάντα στην τροχαλία Σχήμα 2. Διάταξη ιμαντοκίνησης
Τάσεις ιμάντων Ο ιμάντας έχει σκοπό να μεταβιβάσει στην κινούμενη τροχαλία την περιφερειακή δύναμη F που αναπτύσσεται στην κινούσα τροχαλία από την ισχύ αυτή μεταφέρει Κατά τη λειτουργία της ιμαντοκινήσεως η τάση στον έλκοντα κλάδο γίνεται μεγαλύτερη από την αρχική τάση, ενώ στον ελκόμενο μικρότερη Η διαφορά των φορτίσεων στους κλάδους του ιμάντα είναι ίση με την περιφερειακή δύναμη που μεταφέρεται Αν συμβολιστεί με Τ ο η αρχική φόρτιση του ιμάντα σε στάση και με Τ 1 και Τ 2 οι φορτίσεις του έλκοντα και του ελκόμενου κλάδου, αντίστοιχα, τότε ισχύει: F = T 1 T 2, με Τ 1 >Τ ο και Τ 2 <Τ ο F: η περιφερειακή δύναμη που μεταφέρεται Έστω επίπεδος ιμάντας με διατομή S = b*h (b: πλάτος, h: πάχος), τότε οι τάσεις που αναπτύσσονται ορίζονται ως ακολούθως: Τάση λόγω αρχικής τάνυσης: σ ο = Τ ο b h Τάση λόγω της μεταφερόμενης περιφερειακής δύναμης: Κ = F b h
Τάση που οφείλεται στη φυγόκεντρο δύναμη: σ v = γ: το ειδικό βάρος του ιμάντα v: η περιφερειακή ταχύτητα g: η επιτάχυνση της βαρύτητας γ v2 10 g Τάση λόγω κάμψης του ιμάντα στις τροχαλίες: Τάσεις ιμάντων σ κ = Ε κ h D Ε κ : ανηγμένο μέτρο ελαστικότητας του ιμάντα σε κάμψη D: διάμετρος τροχαλίας Οι τάσεις μεταβάλλονται στην κατά μήκος τομή του ιμάντα. Η μέγιστη τάση αναπτύσσεται στον έλκοντα κλάδο προς το άκρο της μικρής τροχαλίας. Η διάμετρος της κινούσας τροχαλίας πρέπει να μην είναι πολύ μεγάλη, διότι η αναπτυσσόμενη φυγόκεντρη δύναμη εμποδίζει την καλή επαφή ιμάντα τροχαλίας Στην πράξη εφαρμόζεται ο εξής κανόνας: η διάμετρος της κινούσας τροχαλίας πρέπει να κυμαίνεται από 80 έως 100 φορές το πλάτος του ιμάντα
Διατάξεις ιμαντοκίνησης και πλάτος τροχαλίας b 1 = 1,1*b + 10 mm Σχήμα 3. Οριζόντια, κατακόρυφη και πλάγια διάταξη ιμαντοκίνησης b 1 = 1,1*b + (30 40) mm Σχήμα 4. Σταυρωτή διάταξη ιμαντοκίνησης (επίτευξη αντίστροφης κίνησης)
Εφαρμογές Με μια τροχαλία διαμέτρου 1400 mm που στρέφεται με 80 rpm, μεταφέρεται ισχύς 10 ίππων. Ποιο πρέπει να είναι το πλάτος του ιμάντα, όταν το πάχος του είναι 7 mm και η επιτρεπόμενη τάση 12,5 dn/cm 2. Από μία τροχαλία με περιφερειακή ταχύτητα 15 m/sec μεταφέρεται ισχύς 20 ίππων. Να υπολογιστούν οι διαστάσεις του απαιτούμενου ιμάντα με τη βοήθεια του πίνακα.
Μετάδοση κίνησης με τραπεζοειδείς ιμάντες Πλέον, οι τραπεζοειδείς ιμάντες έχουν κυριαρχήσει στις ιμαντοκινήσεις Έχουν τραπεζοειδή/ σφηνοειδή κατατομή και, έτσι, δημιουργούν επιφάνεια επαφής μεγαλύτερη σε σχέση με τους επίπεδους ιμάντες Σχήμα 5. Τομή τραπεζοειδούς ιμάντα και συνεργαζόμενης τροχαλίας Έτσι, η τριβή με την τροχαλία είναι επίσης μεγαλύτερη, οπότε μπορεί να μεταφέρεται μεγαλύτερη περιφερειακή δύναμη, άρα και μεγαλύτερη ισχύς Συχνά, όταν χρησιμοποιούνται τραπεζοειδείς ιμάντες, τοποθετούνται περισσότεροι από ένας και τοποθετούνται ο ένας δίπλα στον άλλο, σε αυλάκια που φέρεουν οι τροχαλίες Οι τραπεζοειδείς ιμάντες έχουν έναν ελαστικό πυρήνα και επάνω του τυλίγονται πολλές χορδές μεγάλης αντοχής, οι οποίες και είναι το τμήμα του ιμάνατα που φέρει, κυρίως, τις δυνάμεις Η γωνία των μη παράλληλων πλευρών κυμαίνεται από 35 έως 38 μοίρες