Ремни профиля PU 20/1

Ремни профиля PU 20/1: технические характеристики, применение и особенности монтажа

Ремень профиля PU 20/1 представляет собой полиуретановый зубчатый ремень с трапециевидным зубом, соответствующий международному стандарту DIN/ISO 17396:2014 (ранее DIN 7721 T1). Цифровое обозначение «20» указывает на шаг зубьев в миллиметрах, а «1» – на ширину ремня в дюймах (25,4 мм). Данный тип ремней является ключевым элементом в системах синхронной передачи мощности, где критически важна точность позиционирования и отсутствие проскальзывания.

Конструкция и материалы

Ремень PU 20/1 имеет сложную многослойную структуру, каждый слой которой выполняет строго определенную функцию:

• Зубчатый слой: Изготовлен из высокомолекулярного полиуретана (PU), обладающего высокой износостойкостью, устойчивостью к истиранию и маслам. Трапециевидная форма зуба с углом профиля 40° обеспечивает надежное зацепление с зубьями шкива.
• Несущий корд: Расположен в нейтральной оси ремня, непосредственно под зубьями. Изготавливается из высокопрочных стальных тросов или стекловолокна, покрытых адгезионным составом. Корд воспринимает основную растягивающую нагрузку, обеспечивает постоянство длины и высокий модуль упругости.
• Тыльная сторона (спинка): Также выполнена из полиуретана. Может быть гладкой или иметь продольные рифления. В некоторых исполнениях на тыльную сторону наносят противоскользящее покрытие для возможности использования ее в качестве приводной поверхности.

Основные технические параметры

Геометрические и механические характеристики ремня PU 20/1 стандартизированы.

Параметр	Значение	Примечание
Шаг зубьев (P)	20 мм	Расстояние между центрами соседних зубьев
Высота зуба (Ht)	6.5 мм	Стандартная высота профиля
Ширина ремня (b)	25.4 мм (1 дюйм)	Стандартная ширина, возможны другие исполнения
Угол профиля зуба (α)	40°	Трапециевидная форма
Радиус закругления зуба (R)	1.1 мм	Для снижения концентрации напряжений
Допустимое усилие на ширину (Fzul)	~ 450 — 550 Н/см	Зависит от материала корда и производителя
Рабочий диапазон температур	от -30°C до +80°C	Кратковременно до +100°C

Области применения в электротехнике и энергетике

В профессиональной сфере ремни PU 20/1 находят применение в оборудовании, требующем синхронного, точного и надежного движения.

• Приводы устройств РЗА (релейной защиты и автоматики): Для точного позиционирования контактов, перемещения ползунков в испытательных стендах.
• Механизмы коммутации: В высоковольтных выключателях и разъединителях, где требуется строго синхронное движение контактов нескольких полюсов.
• Оборудование для намотки/размотки кабеля: Приводы кабельных барабанов, рольгангов, где необходимо поддерживать постоянное натяжение и синхронизацию скорости.
• Испытательные стенды и диагностическое оборудование: Приводы механических частей устройств для тестирования прочности, гибкости кабелей и токопроводящих жил.
• Системы точного позиционирования в станках: Для изготовления электротехнических компонентов (изоляторов, корпусов, штамповки).

Расчет и проектирование передачи

Проектирование передачи на основе ремня PU 20/1 включает несколько обязательных этапов.

1. Определение геометрических параметров

Расчет межосевого расстояния (a), длины ремня (L) и числа зубьев в зацеплении (z_e). Длина ремня определяется по формуле для длины окружности с поправкой на межосевое расстояние. Стандартные длины поставляются с определенным количеством зубьев (N). Критически важно обеспечить достаточное число зубьев в зацеплении (рекомендуется не менее 6) для плавности работы и распределения нагрузки.

2. Выбор шкивов

Шкивы должны соответствовать профилю PU 20. Ключевые параметры:

• Число зубьев ведущего шкива (z₁): Определяет габариты и передаточное число. Минимальное рекомендованное число зубьев зависит от скорости вращения (обычно от 16-18 зубьев).
• Материал шкива: Алюминиевый сплав или сталь. Рабочие поверхности зубьев должны быть закалены и обработаны для минимизации износа ремня.
• Конструкция: Должна предусматривать боковые фланцы для удержания ремня, особенно при вертикальном расположении оси или в условиях вибрации.

3. Проверочный расчет по мощности

Основная задача – убедиться, что передаваемая мощность (P) не превышает допустимую (P_доп). Расчет ведется по формуле: P_доп = (F_zul b v) / (10³

• K_s), где:

• F_zul – допустимое усилие на единицу ширины (Н/см),
• b – ширина ремня (см),
• v – скорость ремня (м/с),
• K_s – коэффициент эксплуатации, учитывающий тип привода, режим работы, число смен.

Коэффициент эксплуатации K_s (пример)

Тип нагрузки	Плавная	С умеренными толчками	Ударная
Работа до 8 часов/сутки	1.0	1.2	1.4
Работа 16-24 часа/сутки	1.2	1.4	1.6

Монтаж, натяжение и обслуживание

Правильная установка определяет срок службы передачи.

• Натяжение: Должно быть достаточным для предотвращения проскальзывания зуба, но не избыточным, чтобы не перегружать валы и подшипники. Проверяется по статическому прогибу ветви ремня под заданным усилием или с помощью частотного анализатора натяжения.
• Совмещение шкивов: Непараллельность валов и несовпадение шкивов в одной плоскости приводит к ускоренному износу кромок ремня и сходу его со шкивов. Допуск на перекос обычно не превышает 0.1 мм на 100 мм ширины.
• Обслуживание: Ремень PU 20/1 не требует смазки. Необходимо периодически проверять натяжение, состояние зубьев, очищать передачу от абразивной пыли и масляных загрязнений, которые могут разрушать полиуретан.

Преимущества и ограничения по сравнению с другими типами приводов

Преимущества:

• Точная синхронная передача без проскальзывания (постоянное передаточное число).
• Высокий КПД (до 98%).
• Низкий уровень шума и вибрации.
• Не требует смазки, чистота в эксплуатации.
• Устойчивость к коррозии и многим химическим веществам.
• Относительно низкая стоимость и простота замены по сравнению с цепными и зубчато-реечными передачами.

Ограничения:

• Ограниченная стойкость к высоким температурам (свыше 80°C).
• Чувствительность к ультрафиолетовому излучению (требуется защита при установке на открытом воздухе).
• Меньшая, чем у металлических передач, несущая способность на единицу ширины.
• Конечный ресурс, определяемый усталостной выносливостью корда.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается ремень PU 20/1 от ремня AT20?

Ремень AT20 имеет профиль с полукруглым (закругленным) зубом, разработанный компанией Gates. Он часто обладает улучшенными характеристиками по нагрузочной способности и износостойкости по сравнению со стандартным трапециевидным профилем PU 20. В большинстве случаев шкивы для PU и AT профилей не являются взаимозаменяемыми из-за разной формы впадины зуба.

Можно ли соединить концы ремня PU 20/1 для получения нужной длины?

Да, для этого используются специальные соединительные замки из нейлона или стали. Однако такая сборная конструкция будет иметь меньшую прочность на разрыв и может создавать дополнительный шум и вибрацию при прохождении через шкив. Цельные ремни, сформованные в кольцо, всегда предпочтительнее для ответственных и высокоскоростных передач.

Как определить износ ремня, при котором требуется замена?

Критическими признаками износа являются: появление трещин у основания зубьев, расслоение тыльной стороны, заметное уменьшение высоты зубьев (более 1 мм), видимое повреждение или коррозия несущего корда, а также постоянное ослабление натяжения из-за вытяжки. Наличие даже одного из этих дефектов – сигнал к немедленной замене.

Каков типичный срок службы ремня PU 20/1?

Срок службы сильно зависит от условий эксплуатации: нагрузки, скорости, температуры, совмещения шкивов и правильности натяжения. При идеальных условиях и нагрузке, не превышающей 70% от максимальной, ресурс может составлять 8-12 тысяч часов работы. В ударных режимах или при перекосах ресурс сокращается до 1-3 тысяч часов.

Как выбрать ширину ремня, если стандартная 25.4 мм не подходит?

Профиль PU 20 производится в широком диапазоне стандартных ширин: 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 мм и других. Расчет ведется по допустимой нагрузке. Если расчетная ширина находится между стандартными значениями, всегда выбирается ближайшее большее значение. Использование ремня шириной, отличной от ширины шкива, недопустимо.

Заключение

Ремень профиля PU 20/1 является надежным, технологичным и экономичным решением для синхронных передач в электротехническом и энергетическом оборудовании. Его правильный выбор, основанный на инженерном расчете, корректный монтаж с точным совмещением шкивов и контролируемым натяжением, а также регулярное техническое обслуживание являются залогом долговечной и безотказной работы механического привода. Понимание его конструктивных особенностей, преимуществ и ограничений позволяет инженерам и техническим специалистам эффективно интегрировать данный тип ремней в новые проекты и поддерживать в работоспособном состоянии существующие системы.