Признак определяющий тип ременной передачи. Что такое ременная передача? Расчет ременной передачи
Классификация передач. В зависимости от формы поперечного сечения ремня передачи бывают: плоскоременные, клиноременные, круглоременные, поликлиноременные (рис. 69). Плоскоременные передачи по расположению бывают перекрестные и полуперекрестные (угловые), рис. 70. В современном машиностроении наибольшее применение имеют клиновые и поликлиновые ремни. Передача с круглым ремнем имеет ограниченное применение (швейные машины, настольные станки, приборы).
Разновидность ременной передачи является Зубчатоременная , передающая нагрузку путем зацепления ремня со шкивами.
Рис. 70. Виды плоскоременных передач: а – перекрестная, Б – полуперекрестная (угловая)
Назначение. Ременные передачи относится к механическим передачам трения с гибкой связью и применяют в случае если необходимо передать нагрузку между валами, которые расположены на значительных расстояниях и при отсутствии строгих требований к передаточному отношению. Ременная передача состоит из ведущего и ведомого шкивов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга и соединенных ремнем (ремнями), надетым на шкивы с натяжением. Вращение ведущего шкива преобразуется во вращение ведомого благодаря трению, развиваемому между ремнем и шкивами. По форме поперечного сечения различают Плоские , Клиновые , Поликлиновые и Круглые приводные ремни. Различают плоскоременные передачи - Открытые , которые осуществляют передачу между параллельными валами, вращающимися в одну сторону; Перекрестные, Которые осуществляют передачу между параллельными валамиПри вращении шкивов в противоположных направлениях; в Угловых (полуперекрестных) плоскоременных передачах шкивы расположены на скрещивающихся (обычно под прямым углом) валах. Для обеспечения трения между шкивом и ремнем создают натяжение ремней путем предварительного их упругого деформирования, путем перемещения одного из шкивов передачи или с помощью натяжного ролика (шкива).
Преимущества. Благодаря эластичности ремней передачи работают плавно, без ударов и бесшумно. Они предохраняют механизмы от перегрузки вследствие возможного проскальзывания ремней. Плоскоременные передачи применяют при больших межосевых расстояниях и, работающие при высоких скоростях ремня (до 100М/с ). При малых межосевых расстояниях, больших передаточных отношениях и передаче вращения от одного ведущего шкива к нескольким ведомым предпочтительнее клиноременные передачи. Малая стоимость передач. Простота монтажа и обслуживания.
Недостатки. Большие габариты передач. Изменение передаточного отношения из-за проскальзывания ремня. Повышенные нагрузки на опоры валов со шкивами. Необходимость устройств для натяжения ремней. Невысокая долговечность ремня.
Сферы применения. Плоскоременная передача проще, но клиноременная обладает повышенной тяговой способностью и вписывается в меньшие габариты.
Поликлиновые ремни - плоские ремни с продольными клиновыми выступами-ребрами на рабочей поверхности, входящими в клиновые канавки шкивов. Эти ремни сочетают достоинства плоских ремней - гибкость и клиновых - повышенную сцепляемость со шкивами.
Круглоременные передачи применяют в небольших машинах, например машинах швейной и пищевой промышленности, настольных станках, а также различных приборах.
По мощности ременные передачи применяются в различных машинах и агрегатах при 50КВ Т, (в некоторых передачах до 5000КВт ), при окружной скорости - 40М/с , (в некоторых передачах до 100М/с ), по передаточным числам 15, КПД передач: плоскоременные 0,93…0,98, а клиноременные – 0,87…0,96.
Рис. 71 Схема ременной передачи.
Силовой расчет. Окружная сила на ведущем шкиве
. (12.1)
Расчет ременных передач выполняют по расчетной окружной силе с учетом коэффициента динамической нагрузки И режима работы передачи:
Где - коэффициент динамической нагрузки, который принимается =1 при спокойной нагрузке, =1,1 – умеренные колебания нагрузки, =1.25 – значительные колебания нагрузки, =1,5 – ударные нагрузки.
Начальную силу натяжения ремня F O (предварительное натяжение) принимают такой, чтобы ремень мог сохранять это натяжение достаточно длительное время, не подвергаясь большой вытяжке и не теряя требуемой долговечности. Соответственно этому начальное напряжение в ремне для плоских стандартных ремней без автоматических натяжных устройств =1,8МПа ; с автоматическими натяжными устройствами = 2МПа ; для клиновых стандартных ремней =1,2...1,5МПа ; для полиамидных ремней = 3...4МПа .
Начальная сила натяжения ремня
Где А - Площадь поперечного сечения ремня плоскоременной передачи либо площадь поперечного сечения всех ремней клиноременной передачи.
Силы натяжения ведущей И ведомой S2 Ветвей ремня в нагруженной передаче можно определить из условия равновесия шкива (рис. 72).
Рис. 72. Схема к силовому расчету передачи.
Из условия равновесия ведущего шкива
(12.4)
С учетом (12.2) окружная сила на ведущем шкиве
Натяжение ведущей ветви
, (12.6)
Натяжение ведомой ветви
. (12.7)
Давление на вал ведущего шкива
. (12.8)
Зависимость между силами натяжения ведущей и ведомой ветвей приближенно определяют по формуле Эйлера, согласно которой натяжений концов гибкой, невесомой, нерастяжимой нити, охватывающей барабан связаны зависимостью
Где - коэффициент трения между ремнем и шкивом, - угол обхвата шкива.
Среднее значение коэффициента трения для чугунных и стальных шкивов можно принимать: для резинотканевых ремней =0,35, для кожаных ремней = 0,22 и для хлопчатобумажных и шерстяных ремней = 0,3.
При определении сил трения в клиноременной передаче в формулы вместо – коэффициента, трения надо подставлять приведенный коэффициент трения для клиновых ремней
, (12.10)
Где - угол клина ремня .
При совместном рассмотрении приведенных силовых соотношений для ремня получим окружную силу на ведущем шкиве
, (12.11)
Где - коэффициент тяги, который определяется по зависимости
Увеличение окружного усилия на ведущем шкиве можно достичь увеличением предварительного натяжения ремня либо повышением коэффициента тяги, который повышается с увеличением угла обхвата и коэффициента трения.
В таблицах со справочными данными по характеристикам ремней указаны их размеры с учетом необходимых коэффициентов тяги.
Геометрический расчет. Расчетная длина ремней при известном межосевом расстоянии и диаметрах шкивов (рис.71):
Где . Для конечных ремней длину окончательно согласовывают со стандартными длинами по ГОСТ. Для этого выполняют геометрический расчет согласно схемы показанной на рис.73.
Рис.73. Схема к геометрическому расчету ременной передачи
По окончательно установленной длине плоскоременной или клиноременной открытой передачи действительное межосевое расстояние передачи пои условии, что
Расчетные формулы без учета провисания и начальной деформации ремня.
Угол обхвата ведущего шкива ремнем в радианах:
, (12.14)
В градусах 
.
Порядок выполнения проектного расчета.
Для ременной передачи при проектном расчете по заданным параметрам (мощность, момент, угловая, скорость и передаточное отношение) определяются размеры ремня и приводного шкива, которые обеспечивают необходимую усталостную прочность ремня и критический коэффициент тяги при максимальном КПД. По выбранному диаметру ведущего шкива из геометрического расчета определяются остальные размеры: 
Проектный расчет плоскоременной передачи по тяговой способности производят по допускаемому полезному напряжению, Которое определяют по кривым скольжения. В результате расчета определяется ширина ремня по формуле:
, (12.15)
Где - окружная сила в передаче; - допустимая удельная окружная сила, которая соответствует максимальному коэффициенту тяги, которая определяется при скорости ремня =10 м/с и угле обхвата =1800; - коэффициент расположения передачи в зависимости от угла наклона линии центров к горизонтальной линии: =1,0, 0,9, 0,8 для углов наклона =0…600, 60…800, 80…900; - коэффициент угла обхвата шкива ; - скоростной коэффициент: ; - коэффициент режима работы, который принимается: =1,0 спокойная нагрузка; =0,9 нагрузка с небольшими изменениями, =0,8 – нагрузка с большими колебаниями, =0,7 – ударные нагрузки.
Для расчета предварительно по эмпирическим формулам определяется диаметр ведущего шкива
, (12.16)
Где - передаваемая мощность в кВт, - частота вращения.
Диаметр ведущего шкива округляется до ближайшего стандартного.
Принимается тип ремня, по которому определяется допустимая удельная окружная сила по таблице 12.1.
Таблица 12.1
Параметры плоских приводных ремней
Расчетную ширину ремня округляют до ближайшей стандартной ширины по табл.12.2.
Таблица 12.2 Стандартная ширина плоских приводных ремней
|
20, 25,32, 40, 50, 63, 71, 80, 90, 110, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280… |
|
|
30, 60, 70, 115, 300… |
Таблица 12.3 Ширина обода шкива плоскоременной передачи.
Проектный расчет клиноременной передачи по тяговой способности производят по допускаемой мощности передаваемой одним ремнем выбранного поперечного сечения, которое также определяют по кривым скольжения. В результате расчета определяется количество ремней выбранного сечения по формуле:
|
d 1, мм |
Р0 (кВт) при скорости ремня υ, м/с |
||||||
|
l 0=1320мм |
|||||||
|
l 0=1700мм |
|||||||
|
l 0=2240мм |
|||||||
|
l 0=3750мм |
|||||||
|
l 0=6000мм |
Перевод системы обозначений сечений клиновых ремней по ГОСТ 1284 в международные стандарты: О – Z, А – A, Б – B, В – C, Г – D, Д – E, Е – E0
1120; 1180; 1250; 1320; 1400; 1500; 1600; 1700; 1800; 1900; 2000; 2120; 2240; 2360;2500
2650; 2800; 3000; 3150; 3350; 3550; 3750; 4000
4250; 4500; 4750; 5000; 5300; 5600; 6000
6300; 6700; 7100; 7500; 8000; 8500; 9000; 9500; 10000; 10600
Расчетное число клиновых ремней округляют до ближайшего большего целого числа.
Проверочный расчет на долговечность. Долговечность ремня определяется его сопротивлением усталости при циклическом нагружении. Сопротивление усталости определяется числом циклов нагружений, которое возрастает с увеличением при скорости ремня и уменьшении его длины. Для обеспечения долговечности ремня в пределах 1000…5000 часов работы проверяется число пробегов ремня в секунду, которое соответствует числу нагружений в секунду
Таблица 12.7
Таблица 12.7
Размеры и параметры клиновых ремней
|
Обозначение |
сечения, мм |
F , мм2 |
|||||||||
|
Нормального сечения |
|||||||||||
| 4.1 out of 5 based on 7 votes | |||||||||||
На рис. 1 показана кинематическая схема клиноременной передачи. Для расчета передачи необходимы исходные данные, которые приведены ниже.
Исходные данные: мощность и вращающий момент на ведущем валу передачи Р 1 и Т 1 , частота вращения ведущего шкива n 1 , передаточное число u , характер нагрузки, расположение передачи в пространстве (горизонтальная, наклонная или вертикальная), требования к конструктивному исполнению.
1. Выбирается тип сечения ремня. По величине Р 1 и n 1 , используя диаграмму, рис. 2. Ремни с большей площадью поперечного сечения имеют большую нагрузочную способность, но менее гибкие, что приведет к выбору шкива с большим диаметром. Выбор ремня с меньшей площадью сечения позволит получить меньшие габариты передачи, но с большим числом ремней.
Рис. 2
2. Выбирается диаметр ведущего шкива, d 1 по таблице 1. Для каждого сечения ремня дан рекомендуемый диапазон значений d 1 . Меньшие значения следует принимать в том случае, когда необходимо получить малые габариты передачи, но в этом случае напряжения изгиба в ремне будут наибольшие, что приведет к увеличению числа ремней.
Значение d 1 следует принимать по ГОСТ, таблица 2, или из ряда чисел, рекомендуемых для размеров, таблица 3.
Таблица 1
| Обозначение сечения | Размеры сечения, мм | Площадь сечения, А, мм 2 | Длина ремня, , мм | Базовая длина, , мм | Диаметр шкива, d 1 , мм | ||||
| b | b p | h | y 0 | d min | Рекомендуемые, d 1 | ||||
| 0 (Z) | 8,5 | 2,1 | 400 - 2500 | 71, 80, 90, 100 | |||||
| А (A) | 2,8 | 560 - 4000 | 100, 112, 125, 140, 160 | ||||||
| Б (B) | 10,5 | 800 - 6300 | 140, 160, 180, 200, 224 | ||||||
| В (C) | 13,5 | 4,8 | 1800 - 10000 | 224, 250, 280, 315, 355 | |||||
| Г (D) | 6,9 | 3150 - 15000 | 355, 400, 450, 500, 560 | ||||||
| Д (E) | 23,5 | 8,3 | 4500 - 18000 | 560, 630, 710, 800, 900 |
Примечание: в скобках даны обозначения ремней в международной системе ISO.
Размеры сечения ремня показаны на рис. 3.
Таблица 2
3. Определяется диаметр ведомого шкива, приближенно
Полученное значение округляется до ближайшего по ГОСТ, таблица 2, если привод проектируется для серийного производства. В других случаях, в том числе и при учебном проектировании, значения диаметров можно принимать из ряда чисел, таблица 3.
4. Уточняется передаточное число с учетом коэффициента скольжения e
Можно принять ε =0,01…0,02. Отклонение значения u от заданного допускается до 4 %.
5. Предварительно определяется межосевое расстояние, , мм.
Межосевое расстояние ременных передач можно назначать в широких пределах. От величины а зависит длина ремня. Предварительно его можно ориентировочно определить в зависимости от передаточного числа u и диаметра d 2 по таблице 4 , .
Таблица 4
| Значения межосевого расстояния, а, мм | ||||||
| u | ||||||
| a | 1,5 d 2 | 1,2 d 2 | d 2 | 0,95 d 2 | 0,9 d 2 | 0,85 d 2 |
При необходимости наименьшее или наибольшее значения межосевого расстояния можно определить по формулам:
где h – высота ремня, мм, таблица 1.
Однако межосевое расстояние следует принимать при определенных требованиях к габаритам передачи. В практических расчетах, если нет особых требованиям к габаритам передачи, рекомендуется принимать значение не меньше, чем полученное по таблице 4. Значение межосевого расстояния, выбранное близко к , может создать затруднения при компоновке привода, а также при конструировании механизма натяжения.
6. Расчетная длина ремня
, мм
значение длины ремня выбирается по ГОСТ, таблица 5. Если нет специальных требований к габаритам передачи, то рекомендуется выбирать l близкое к расчетному, желательно большее значение. Увеличение длины ремня способствует уменьшению числа циклов нагружения и увеличению срока службы ремня, но при этом увеличиваются габариты передачи.
Таблица 5
7. Уточняется межосевое расстояние,
8. Угол обхвата меньшего шкива, a, град.,
.
Угол a для клиноременных передач должен быть не менее 120 о, при меньших значениях снижается тяговая способность передачи.
9. Определяется окружная скорость, V
10. Номинальная мощность Р о , передаваемая одним ремнем при условии: a =180 о, u =1, нагрузка без колебаний, для базовой длины ремня , выбирается по таблице 6.
Таблица 6
Мощность Р 0 , кВт, передаваемая одним ремнем.
| Сечение ремня | Расчетный диаметр малого шкива, мм | Скорость ремня, м/с | |||||||||
| 0 (Z) | 0,23 | 0,29 | 0,36 | 0,42 | 0,49 | 0,56 | 0,62 | 0,69 | 0,75 | 0,82 | |
| 0,24 | 0,32 | 0,39 | 0,47 | 0,55 | 0,63 | 0,71 | 0,78 | 0,85 | 0,93 | ||
| 0,29 | 0,37 | 0,45 | 0,53 | 0,61 | 0,69 | 0,77 | 0,85 | 0,92 | 1,00 | ||
| 0,31 | 0,41 | 0,49 | 0,58 | 0,67 | 0,76 | 0,85 | 0,93 | 1,03 | 1,11 | ||
| А (A) | 0,52 | 0,66 | 0,74 | 0,88 | 1,03 | 1,10 | 1,25 | 1,33 | 1,40 | 1,47 | |
| 0,52 | 0,66 | 0,81 | 0,96 | 1,10 | 1,18 | 1,33 | 1,40 | 1,47 | 1,62 | ||
| 0,52 | 0,66 | 0,81 | 0,96 | 1,10 | 1,25 | 1,40 | 1,47 | 1,54 | 1,69 | ||
| 0,59 | 0,74 | 0,96 | 1,10 | 1,25 | 1,40 | 1,54 | 1,69 | 1,84 | 1,99 | ||
| Б (B) | 0,74 | 0,96 | 1,10 | 1,33 | 1,47 | 1,69 | 1,92 | 2,06 | 2,28 | 2,42 | |
| 0,81 | 1,08 | 1,25 | 1,40 | 1,62 | 1,84 | 2,06 | 2,23 | 2,42 | 2,65 | ||
| 0,96 | 1,18 | 1,40 | 1,62 | 1,84 | 1,99 | 2,20 | 2,50 | 2,72 | 2,94 | ||
| 1,10 | 1,33 | 1,55 | 1,77 | 1,99 | 2,20 | 2,50 | 2,72 | 2,92 | 3,16 | ||
| В (С) | 1,40 | 1,77 | 2,14 | 2,50 | 2,80 | 3,10 | 3,40 | 3,68 | 3,98 | 4,35 | |
| 1,62 | 2,06 | 2,42 | 2,88 | 3,16 | 3,54 | 3,90 | 4,24 | 4,64 | 5,00 | ||
| 1,77 | 2,20 | 2,65 | 3,10 | 3,54 | 3,90 | 4,27 | 4,64 | 5,10 | 5,45 | ||
| 1,84 | 2,36 | 2,88 | 3,32 | 3,76 | 4,20 | 4,57 | 5,00 | 5,45 | 5,90 | ||
| Г (D) | - | - | 4,71 | 5,45 | 6,25 | 7,00 | 7,65 | 8,45 | 9,19 | 9,70 | |
| - | - | 5,15 | 5,96 | 6,85 | 7,65 | 8,39 | 9,20 | 9,87 | 10,44 | ||
| - | - | 5,59 | 6,48 | 7,38 | 8,24 | 9,19 | 10,08 | 10,90 | 11,54 | ||
| - | - | 6,10 | 6,94 | 7,93 | 8,90 | 9,92 | 10,98 | 11,78 | 12,50 |
Примечание : в скобках даны обозначения ремней в международной системе ISO.
Клиновые ремни изготавливают в виде замкнутой бесконечной ленты. Для передач общего назначения по ГОСТ 1284.1-89 изготовляют семь типов клиновых ремней 0, А, Б, В, Г, Д, Е, отличающихся размерами поперечного сечения. Размеры сечения соответственно увеличиваются от типа 0 к Е.
11. Мощность, передаваемая одним ремнем Р р в условиях эксплуатации рассчитываемой передачи
, кВт,
где: С a коэффициент угла обхвата, таблица 7, С l коэффициент длины ремня, таблица 8, С u коэффициент передаточного отношения, таблица 9, С р коэффициент режима нагрузки, таблица 10.
Таблица 7
Таблица 8
Таблица 9
Таблица 10
12. Определяется число ремней, z
где: С z коэффициент числа ремней, таблица 11.
Вначале определяют z без учета коэффициента C z , а затем уточняют число ремней z .
Таблица 11
Принимается целое число ремней. Рекомендуется z £6, т.к. размеры ремней и канавок имеют неизбежные отклонения. Чем больше ремней, тем больше неравномерность натяжения и загрузка их. В передаче появляются дополнительные скольжения, износ и потеря мощности.
Если число ремней получается дробным, то выбор z рекомендуется производить из следующих условий:
Если дробная часть меньше 0,2, то z можно округлить в меньшую сторону, что приведет к незначительному уменьшению срока службы ремней,
Если дробная часть больше 0,8, то z следует округлить в большую сторону, что приведет к некоторому увеличению долговечности ремней,
Если дробная часть составляет от 0,2 до 0,8, то следует расчет повторить, изменив диаметры шкивов и длину ремня, по рекомендациям, приведенным выше. Таким образом, можно получить значение z близкое к целому числу.
13. Предварительное натяжение каждой ветви ремня, F o
Установку натяжения ремня и его контроль при эксплуатации передачи наиболее просто производить по стреле прогиба ветви ремня под действием определенной нагрузки. Определение стрелы прогиба и схема измерения приведена в Приложении 3.
14. Окружная сила
15. Определяются силы, действующие в ветвях ремня (в расчете на один ремень)
, Н,
, Н.
16. Определяется сила, действующая на валы и подшипники от предварительного натяжения, F в
, H.
Величина этой силы в дальнейшем может быть использована при определении опорных реакций, расчете валов, определении долговечности подшипников.
17. Частота пробегов ремня
допускаемое число пробегов для клиновых ремней рекомендуется =10 с -1 . Если условие n p £ не удовлетворяется, то следует увеличить длину ремня.
18. Определяются основные размеры шкивов, таблица 12, разрабатывается их конструкция, выбирается способ крепления на валах.
Таблица 12
Шкивы клиноременных передач
Профили канавок для ремней нормального сечения и их размеры
| Сечение ремня | c | e | t | b | Расчетные диаметры при угле φ о | |||
| 2,5 | 7,5 | 63-71 | 80-100 | 112-160 | ||||
| А | 3,3 | 90-112 | 125-160 | 180-400 | ||||
| Б | 4,2 | 12,5 | 125-160 | 180-224 | 250-500 | |||
| В | 5,7 | 14,5 | 22,5 | - | 200-315 | 355-630 | ||
| Г | 8,1 | - | 315-450 | 500-900 | ||||
| Д | 6,9 | 23,5 | 44,5 | - | 500-560 | 630-1120 | ||
| Е | 12,5 | - | - | 800-1400 |
Примечание : Материал шкивов – чугун СЧ 15, сталь 25 Л.
Шероховатость рабочих поверхностей Ra < 2,5 мкм.
19. Выбирается способ натяжения ремней.
Способы натяжения ремней.
Передача вращающего момента от ведущего шкива к ремню и от ремня к ведомому шкиву происходит за счет силы трения между ремнем и шкивом. Сила трения зависит от величины предварительного натяжения ремня, которое осуществляют следующими способами:
1. Периодическим подтягиванием ремня (по мере его вытяжки) с помощью винта, за счет перемещения электродвигателя по салазкам (Приложение 1, рис. 1). Периодическое регулирование натяжения требует систематического наблюдения за передачей и в случае уменьшения натяжения может появиться буксование, что приведет к быстрому износу ремня. Тем не менее, этот способ наиболее часто применяется на практике. Параметры салазок приведены в таблице, (Приложение 2).
2. Натяжным роликом, устанавливаемым с наружной стороны ведомой ветви ремня ближе к шкиву малого диаметра (Приложение 1, рис. 2). Это способствует увеличению угла обхвата малого шкива. Поджим натяжного ролика может быть периодическим или же с помощью пружины. Недостатком этого способа является изгиб ремня в обратную сторону, что ускоряет процесс усталостного разрушения ремня. Для клиноремённых передач этот способ практически не применяется.
3. Под действием силы тяжести электродвигателя, установленного на качающейся плите, и винтового устройства, (Приложение 1, рис. 3).
4. Автоматически за счет применения зубчатой пары в сочетании с ременной передачей. Способ используется редко из-за усложнения конструкции.
Значение натяжения ремня оказывает существенное влияние на долговечность, тяговую способность и КПД передачи.
При конструировании натяжного устройства необходимо определить ход шкива, обеспечивающий надевание ремня и натяжение его.
Уменьшение межосевого расстояния для надевания ремня рекомендуется принимать в зависимости от длины ремня , а увеличение при натяжении ремня . Конструкция салазок должна обеспечить достаточный ход шкива с запасом.
Результаты расчета следует представить в виде таблицы, содержащей основные параметры передачи, а также эскизы шкивов.
3. Пример расчета клиноременной передачи
Исходные данные: мощность на ведущем шкиве Р 1 = 7 кВт, вращающий момент на ведущем шкиве Т 1 = 45,5 Нм, частота вращения ведущего шкива n 1 = 1470 мин -1 , передаточное число u = 3, характер нагрузки: имеют место умеренные колебания (например, привод ленточного конвейера).
16. Сила, действующая на вал и подшипники F в
15. Частота пробегов ремня
с -1 <
,
=10 с -1 .
15. Определяются основные размеры шкивов, разрабатывается их конструкция
Ширина шкива В =63 мм, наружные диаметры шкивов D 1 =148,5 мм, D 2 =428,5 мм.
Результаты расчета
Тип сечения ремня Б
Расчетные диаметры шкивов, мм d 1 =140, d 2 =420
Передаточное отношение u =3,03
Длина ремня, мм l =2000
Межосевое расстояние, мм а =542
Количество ремней z =3
Окружная скорость, м/с V =10,8
Окружная сила, Н F t =648,15
Усилие предварительного натяжения, Н F 0 =221
Сила, действующая на валы и подшипники, Н F в =1282,3
Число пробегов ремня в 1 сек. n р =5,4
как правильно рассчитать диаметры шкивов, чтобы ножевой вал деревообрабатывающего станка вращался со скоростью 3000…3500 оборотов в минуту. Частота вращения электрического двигателя 1410 оборотов в минуту (двигатель трехфазный, но будет включен в однофазную сеть (220 В) с помощью системы конденсаторов. Ремень клиновой.
Диаметр шкива, в зависимости от частоты вращения вала и линейной скорости шкива, определяют по формуле:
где D1 - диаметр шкива, мм; V - линейная скорость шкива, м/с; n - частота вращения вала, об/мин.
Диаметр ведомого шкива вычисляют по следующей формуле:
D2 = D1x(1 - ε)/(n1/n2),
где D1 и D2 - диаметры ведущего и ведомого шкивов, мм; ε - коэффициент скольжения ремня, равный 0,007…0,02; n1 и n2 - частота вращения ведущего и ведомого валов, об/мин.
Так как значение коэффициента скольжения весьма мало, то поправку на скольжение можно и не учитывать, то есть вышестоящая формула приобретет более простой вид:
Минимальное расстояние между осями шкивов (минимальное межцентровое расстояние) составляет:
Lmin = 0,5x(D1+D2)+3h,
где Lmin - минимальное межцентровое расстояние, мм; D1 и D2 - диаметры шкивов, мм; h - высота профиля ремня.
Чем меньше межцентровое расстояние, тем сильнее изгибается ремень при работе и тем меньше срок его службы. Целесообразно принимать межцентровое расстояние больше минимального значения Lmin, причем делают его тем больше, чем ближе значение передаточного отношения к единице. Но во избежание чрезмерной вибрации применять очень длинные ремни не следует. Кстати, максимальное межцентровое расстояние Lmax легко вычислить по формуле:
Lmax <= 2*(D1+D2).
Но в любом случае значение межцентрового расстояния L зависит от параметров используемого ремня:
L = А1+√(A12 - А2),
где L - расчетное межцентровое расстояние, мм; А1 и А2 - дополнительные величины, которые придется вычислять. Теперь разберемся с величинами А1 и А2. Зная диаметры обоих шкивов и стандартную длину выбранного ремня, определить значения А1 и А2 совсем несложно:
А1 = /4, а
А2 = [(D2 - D1)2]/8,
где L - стандартная длина выбранного ремня, мм; D1 и D2 - диаметры шкивов, мм.
Размечая плиту для установки электродвигателя и приводимого во вращение устройства, например, круглой пилы, требуется предусмотреть возможность перемещения электродвигателя на плите. Дело в том, что расчет не дает абсолютно точного расстояния между осями двигателя и пилы. Кроме того, необходимо обеспечить возможность натяжения ремня и компенсировать его растяжение.
Рис. 2. Конфигурация ручья шкива под клиновой ремень: с - (-) расстояние от центра тяжести профиля ремня до наружной кромки шкива; Dрас - расчетный диаметр шкива; b - ширина ручья шкива по наружному диаметру; Dнар - наружный диаметр шкива; е - высота ручья; 2s - толщина шкива по наружному диаметру; ф - угол при вершине ручья
Конфигурация ручья шкива и его размеры приведены на рис. 2. Размеры, обозначенные на рисунке буквами, имеются в приложениях к соответствующим ГОСТам и в справочниках. Но если ГОСТов и справочников нет, все необходимые размеры ручья шкива можно примерно определить по размерам имеющегося клиновидного ремня (см. рис. 1), считая, что
b = ацт+2c*tg(ф/2) = а;
s = а/2+(4…10).
Поскольку интересующий нас случай связан с ременной передачей, передаточное отношение которой не очень большое, на угол охвата ремнем меньшего шкива мы при расчете внимания не обращаем.
Угол конуса ручья шкива зависит от диаметра шкива и марки ремня. Понятно, чем меньше диаметр шкива и тоньше ремень, тем сильнее последний деформируется при огибании шкива. Углы между сторонами ручья шкива, в зависимости от марки ремня и диаметра шкива, приведены в таблице 3.
Таблица 3. Конфигурация шкива (угол между сторонами ручья) в зависимости от его диаметра и от марки ремня
Важной информацией при расчете ременной передачи является мощность привода, поэтому в таблице 4 приведены соответствующие рекомендации по выбору ремня для конкретных условий эксплуатации.
В качестве практических рекомендаций скажем, что материалом для шкивов может быть любой металл. Добавим также, что для получения максимальной мощности от трехфазного электродвигателя, включенного в однофазную сеть, емкости конденсаторов должны быть следующими:
Ср = 66Рн и Сп = 2Ср = 132Рн,
где Сп - емкость пускового конденсатора, мкФ; Ср - емкость рабочего конденсатора, мкФ; Рн - номинальная мощность двигателя, кВт.
Для клиноременной передачи немаловажным обстоятельством, сильно сказывающимся на долговечности ремня, является параллельность осей вращения шкивов.
Ременной передачей называется кинематический механизм передающий энергию с помощью гибкой связи использующей трение между ремнем и шкивом.
Составными частями ременной передачи являются расположенные на некотором расстоянии друг от друга ведущий и ведомый шкивы, которые огибаются специальным приводным ремнем.
Уровень передаваемой нагрузки при ременной передаче зависит от таких факторов, как напряжение натяжения ремня, коэффициент трения и угол обхвата шкива.
Ременные передачи
Ременные передачи бывают различных типов и классифицируются в зависимости о того, какую форму имеет поперечное сечение ремня. По этому критерию специалисты различают передачи круглоременные, клиноременные и плоскоременные. При этом в технике наиболее распространены клиновидные и плоские ремни.
Главным преимуществом плоских ремней является то, что их напряжение в местах соприкосновения со шкивами минимально, а клиновидных – то, что, благодаря своему профилю, они характеризуются повышенной тяговой способностью. Что касается круглых ремней, то их чаще всего можно встретить в машинах и механизмах, имеющих относительно небольшие размеры, к примеру, приборах, настольных станках, оборудовании пищевой и швейной промышленности.
Достоинства и недостатки ременных передачОсновными плюсами, которые имеют ременные передачи , являются следующие: несложная конструкция и невысокая стоимость; возможность обеспечения трансляции вращательного момента на большие расстояния; простота в эксплуатации и обслуживании; безударность работы и плавность хода.
В то же самое время ременные передачи имеют и целый ряд недостатков, к которым следует отнести: относительно большие размеры не позволяющие использовать их в ряде случаев; недолговечность при использовании на быстроходных механизмах; невозможность обеспечения постоянного передаточного отношения ввиду проскальзывания ремня; большие нагрузки на опоры и валы.
Следует также подчеркнуть, что надежность ременных передач существенно ниже, чем трансмиссий других типов, поскольку не исключены и достаточно часто случаются обрывы ремней и их соскакивания со шкивов. Именно поэтому ременные передачи требуют большего внимания с точки зрения обслуживания, и за ними нужно постоянно следить.
Типы плоскоременных передачВ зависимости от того как расположены оси шкивов, а так же от их назначения плоскоременные передачи разделяются на следующие типы: открытые передачи, передачи со ступенчатыми шкивами, перекрестные передачи и передачи с натяжным роликом.
Открытые передачи, характеризуются параллельными осями и тем, что шкивы вращаются в одном и том же направлении.
Передачи со ступенчатыми шкивами обеспечивают возможность изменения угловой скорости вращения ведомого вала при постоянной скорости ведущего вала.
У перекрёстных передач шкивы вращаются в противоположных направлениях, а их оси параллельны.
Передачи с натяжным роликом обеспечивают натяжение ремня в автоматическом режиме и увеличение угла обхвата шкива с небольшим диаметром.
Основными материалами для изготовления плоских ремней являются кожа, шерстяные, прорезиненные и хлопчатобумажные ткани, причем они могут иметь различную ширину. Какие именно из них используются в каждом конкретном случае, зависит от назначения ремня и условий его эксплуатации. Кроме того, немаловажное значение имеет и та нагрузка, которую будет испытывать ремень во время функционирования передачи.
Конструкция плоскоременной передачи относительно несложная, ее можно с успехом применять тогда, когда требуется высокие скоростные характеристики кинематических механизмов и большие расстояния между осями шкивов.
Клиноременная передачаОсновным признаком клиноременной передачи является то, что ее приводной ремень имеет трапециевидное сечение с углом профиля, равным 40 ° . По сравнению с ремнем плоского типа она способна передавать достаточно большие тяговые усилия, однако КПД ее существенно ниже.
Главная функция любого приводного ремня – это передача тягового усилия, и поэтому ему необходимо быть прочными, износостойкими, долговечными, обеспечивать хорошее сцепление со шкивами и при этом быть относительно недорогими.
Основная сфера использования клиноременных передач – машины и механизмы с малыми межосевыми расстояниями и большими передаточными отношениями. Оси валов при этом чаще всего располагаются в вертикальной плоскости.
Зубчатые ремниЗубчатые ремни чаще всего изготавливаются из такого прочного и современного синтетического материала, как полиамид. В них довольно удачно сочетаются преимущества, которые имеют зубчатые зацепления и плоские ремни.
Эти ремни на своих рабочих поверхностях имеют небольшие выступы, которые во время работы входят в небольшие выемки, расположенные на шкивах. Они неплохо подходят для тех передач, которые передают вращение на высоких скоростях, а межосевое расстояние при этом невелико.
Шкивы для ременных передачДля плоскоременных передач самой предпочтительной формой рабочей поверхности, которую имеет шкив, является гладкая поверхность, имеющая некоторую выпуклость. Что касается клиновидных ремней, то у них рабочими являются боковые поверхности шкивов. Шкивы изготавливаются из таких материалов, как сталь, пластические массы, алюминиевые сплавы и чугун.