Расчет ременной передачи

В основе расчета ременных передач лежит выбор длины ремня и уточнение межосевого расстояния.

1 этап. В зависимости от принятого межосевого расстояния и принятых диаметров шкивов рассчитывается предварительная длина ремня.

Из геометрических построений можно расчитать длину ремня.

2 этап Округление до ближайшего большего стандартного значения ( .

3 этап. Рассчитывается межосевое расстояние как функция диаметров и принятой стандартной длины ремня .

В целях обеспечения нужного значения , предварительного натяжения и компенсации вытяжки ремня применяются натяжные устройства. В большинстве приводов общего назначения, которые как правило не являются быстроходными, но передают значительные усилия, применяют клиновые ремни. Поэтому в данной работе необходимо осуществить выбор и расчет клиноременной передачи. По известному моменту на ведомом валу выбирают тип ремня и его размеры, а также определяют минимально допустимый диаметр шкива в соответствии с табл. 9.5 [13]. Основные размеры сечения ремня указаны на рис. 9.2.

a a_p

y₀

Рис. 9.2 Размеры сечения клинового ремня

h

φ₀

Таблица 9.5 Размеры клиновых ремней

Тип и сечение ремня Размеры сечения, мм F₁, мм² L, мм D_min, мм T₂ Н м

a_p h a y₀ min max

Норм.

О 8,5 2,1

А 2,8 11-70

Б 10,5 40-190

В 13,5 4,8 110-550

Г 6,9 450-2000

Д 23,5 8,3 1100-4500

Е

Узкий

1-8,5 8,5 10,5 2,4

1-11

1-14 3,9

На меньшем шкиве необходимо обеспечивать угол обхвата не менее 120⁰.

Предельные межосевые расстояния в клиноременной передаче должны выбираться из соотношений:

A_min = 0,55(D₁ + D₂) + h

A_max =2(D₁ + D₂)

Для уменьшения напряжений изгиба в ремне рекомендуется придерживаться следующих соотношений межосевого расстояния, диаметра большего шкива и передаточного числа передачи (табл. 9.6) [13].

Таблица 9.6 Рекомендуемые соотношения A/ D₂

Передаточное число u 6-9

Отношение A/ D₂ 1,5 1,2 1,0 0,95 0,9 0,85

На выбор сечения ремня оказывает влияние кроме передаваемого момента мощность и окружная скорость (табл. 9.7) [13].

Таблица 9.7 Рекомендуемые сечения ремней в зависимости от скорости и передаваемой мощности

V, м/с Передаваемая мощность N, кВт

До 1 1-2 2-4 4-7,5 7,5-15 15-30 30-60 60-120 120-200 Более 200

До 5 О, А О,А,Б А,Б Б,В В - - - - -

5-10 О,А О,А О,А,Б А,Б Б,В В Г,Д Д Д,Е -

Более 10 О О,А О,А А,Б Б,В В,Г В,Г Г,Д Г,Д Д,Е

Клиноременные передачи рассчитывают на тяговую способность по допускаемому удельному окружному усилию К по эмпирической зависимости [13]:

K = K₀ C_α C_V C_P

где K₀ – удельное окружное усилие для данных условий работы; C_α – коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата на меньшем шкиве на тяговую способность; C_V – коэффициент, учитывающий влияние центробежных сил; C_P – коэффициент режима работы.

Указанные коэффициенты выбирают по табл. 9.8 – 9. 11.

Таблица 9.8 Допускаемое удельное окружное усилие K₀[13]

Диаметр малого шкива, мм Сечение ремня K₀, Н/мм²

σ₀ = 0,9 Н/мм² σ₀ = 1,2 Н/мм² σ₀ = 1,5 Н/мм²

1,18 1,45 1,62

О 1,28 1,57 1,74

90 и более - 1,65 1,86

1,23 1,51 1,67

А 1,31 1,61 1,8

125 и более - 1,7 1,91

1,23 1,51 1,67

Б 1,36 1,67 1,88

180 и более - 1,74 2,05

1,23 1,51 1,67

В 1,38 1,69 1,89

- 1,84 2,07

280 и более - 1,91 2,24

1,23 1,51 1,67

1,40 1,72 1,93

Г - 1,91 2,16

450 и более - 1,92 2.24

1,23 1,51 1,67

Д 1,40 1,72 1,93

630 и более - 1,92 2,24

1,23 1,51 1,67

Е - 1,73 1,95

1000 и более - 1,92 2,24

При числе перебегов u < 5 1/c принимают σ₀ = 1,5 Н/мм², при u = 5-10 1/c - σ₀ = 1,2 Н/мм², при u > 10 1/c - σ₀ = 0,9 Н/мм².

Таблица 9.9 Значения коэффициента C_α [13]

Угол обхвата α, град Коэффициент C_α

0,74

0,79

0,83

0,87

0,90

0,93

0,96

0,98

1,0

Таблица 9.10 Значения коэффициента C_V (при наличии автоматических натяжных устройств принимают C_V = 1) [13]

Скорость ремня, м/с

Коэффициент C_V 1,05 1,01 1,0 0,94 0,85 0,74 0,60

Таблица 9.11 Значения коэффициента режима работы C_P [13]

Характер нагрузки Тип машин C_P

Спокойная нагрузка. Пусковая нагрузка до 120% нормальной Электрические генераторы. Вентиляторы, центробежные насосы и компрессоры. Ленточные транспортеры. Станки токарные, сверлильные, шлифовальные. 1,0

Умеренные колебания нагрузки. Пусковая нагрузка до 150% нормальной Поршневые насосы и компрессоры с тремя и более цилиндрами. Пластинчатые транспортеры. Станки-автоматы и фрезерные станки. 0,9

Значительные колебания нагрузки. Пусковая нагрузка до 200% нормальной Реверсивные приводы. Станки строгальные и долбежные. Поршневые насосы и компрессоры с одним или двумя цилиндрами. Винтовые и скребковые транспортеры. Элеваторы. Винтовые и эксцентриковые прессы с относительно тяжелыми маховиками. 0,8

Весьма неравномерная и ударная нагрузка. Пусковая нагрузка до 300% нормальной Подъемники, экскаваторы, драги. Винтовые и эксцентриковые прессы с относительно легкими маховиками. Ножницы, молоты, бегуны, мельницы.

Необходимое количество ремней определяется по формуле [ ]:

z = P / KF₁

В этой формуле Р – окружное усилие, F₁ – площадь сечения ремня (табл. 9.5).

Нагрузка от ременной передачи на валы равна:

Q = 2 σ₀C_PF₁zsin(α/2)

В передачах общего назначения принимают следующие значения напряжений:

- для нормальных ремней с кордом из химических волокон σ₀ = 1,4 Н/мм²

- при больших диаметрах шкивов σ₀ = 1,6 – 1,8 Н/мм²

- для узких ремней σ₀ = 3,0 – 3,5 Н/мм²

- для повышения долговечности ремня σ₀ = 1,2 Н/мм².

Основные размеры шкива представлены на рис. 9.3.

e f

r l_P b₁

b h

φ δ

d_P d_e

М

Рис. 9.3 Основные размеры шкива

Часть размеров шкивов для клиновых ремней стандартизованы, другие вычисляются по зависимостям [13]:

d_e = d_P +2b

M = (z - 1)e + 2f

Таблица 9.12 Наименьшая толщина обода шкива δ [13]

Сечение ремня О А Б В Г Д Е

δ, мм

Таблица 9.13 Конструктивные элементы шкива для клиновых ремней

Сечение / размеры, мм d_P b₁ l_P b h e f r

О 10,3 8,5 2,5 7,0 12,0 8,0 0,5

А 13,5 11,0 3,3 8,7 15,0 10,0 1,0

Б 17,6 14,0 4,2 10,8 19,0 12,5 1,0

В 23,3 19,0 5,7 14,3 25,5 17,0 1,5

Г 33,2 27,0 8,1 19,9 37,0 24,0 2,0

Д 39,3 32,0 9,6 23,4 44,5 29,0 2,0

Е 51,1 42,0 12,5 30,5 58,0 38,0 2,5