где dp.б и dp.м — расчетные диаметры большего и меньшего шкивов, мм; n1 и n2 частота вращения соответственно большего и меньшего шкивов, мин -1 |
Мощность, передаваемая передачей, N =N0 * k1 * k2 * z ; где N0 — мощность, кВт, передаваемая одним ремнем (при угле обхвата а = 180o и спокойной работе привода она должна быть не больше, чем это указано в таблице; k1 — коэффициент, зависящий от угла обхвата;
| Угол обхвата а° | 180 | 170 | 160 | 150 | 140 | 130 | 120 | 110 | 100 | 90 | 80 | 70 |
| Поправочный коэффициент | 1,00 | 0,98 | 0,95 | 0,92 | 0,89 | 0,86 | 0,83 | 0,78 | 0,74 | 0,68 | 0,62 | 0,56 |
Угол обхвата ремнем шкива а при работе на. двух шкивах вычисляют по формуле  Рекомендуется принимать угол обхвата шкива не менее 120°. |
k2 — коэффициент, учитывающий характер нагрузки и режим работы; z— число ремней, Мощность привода при работе на двух шкивах рассчитывается для шкива с меньшим расчетным диаметром, а при работе на нескольких шкивах — ведущего шкива. Возможность передачи необходимой мощности должна быть дополнительно проверена на ведомых шкивах, имеющих меньший угол обхвата или меньший диаметр по сравнению с ведущим шкивом.
Сечение ремня в зависимости от его скорости и передаваемой мощности выбирают согласно таблицы.
Межосевое расстояние при двух шкивах l = k * dp.б, где dp.б — расчетный диаметр большого шкива; k = l / dp.б — взависимости от передаточного числа.
|
Наименьшее допустимое межосевое расстояние Lр.min = 0,7*(dp.б + dp.м); где dp.м = dp.б / i — расчетный диаметр меньшего шкива; i — передаточное число
Наибольшее межосевое расстояние Lp.max = 2(dp.b + dp.m); По выбранному ориентировочному межосевому расстоянию Lр.min ≤ Lр ≤ Lp.max Определяем расчетную длину ремня L = 2Lp + W + y/Lp
Вычисленную расчетную длину округляют до ближайшего значения ГОСТ 1284.
Для компенсации возможных отклонений длины ремня от номинала, вытяжки его в процессе эксплуатации, а также для свободного надевания новых ремней при конструировании передачи должна быть предусмотрена регулировка межцентрового расстояния шкивов в сторону уменьшения на 2% при длине ремня L до 2 м и на 1 % при длине ремня свыше 2 м и в сторону увеличения на 5,5% от L. |
Расчет диаметра шкивов
Ременная передача передает крутящий момент с ведущего вала на ведомый. В зависимости от передаточного числа она может повышать или понижать обороты. Передаточное число зависит от соотношения диаметров шкивов — приводных колес, связанных ремнем. При расчете параметров привода нужно также учитывать мощность на ведущем валу, скорость его вращения и общие габариты устройства.
Устройство ременной передачи, ее характеристики
Ременная передача представляет собой пару шкивов, соединенных бесконечным закольцованным ремнем.
Эти приводные колеса, как правило, располагают в одной плоскости, а оси делают параллельными, при этом приводные колеса вращаются в одном направлении.
Плоские (или круглые) ремни позволяют изменять направление вращения за счет перекрещивания, а взаимное расположение осей- за счет использования дополнительных пассивных роликов. При этом теряется часть мощности.
Клиноременные приводы за счет клиновидной формы поперечного сечения ремня позволяют увеличить площадь зацепления его со шкивом ременной передачи. На нем делается канавка по форме клина.
Зубчатоременные приводы имеют зубцы равного шага и профиля на внутренней стороне ремня и на поверхности обода. Они не проскальзывают, позволяя передавать большую мощность.
Для расчета привода важны следующие основные параметры:
- число оборотов ведущего вала;
- мощность, передаваемую приводом;
- потребное число оборотов ведомого вала;
- профиль ремня, его толщина и длина;
- расчетный, наружный, внутренний диаметр колеса;
- профиль канавки (для клиноременного);
- шаг передачи (для зубчатоременного)
- межосевое расстояние;
Вычисления обычно проводят в несколько этапов.
Основные диаметры
Для расчета параметров шкивов, а также привода в целом, применяются различные значения диаметров, так, для шкива клиноременной передачи используются:
- расчетный Dрасч;
- наружный Dнар;
- внутренний, или посадочный Dвн.
Для вычисления передаточного числа используется расчетный диаметр, а наружный-для расчета габаритов привода при компоновке механизма.
Для зубчатоременной передачи Dрасч отличается от Dнар на высоту зубца.Передаточное число также рассчитывается, исходя из значения Dрасч.
Для расчета плоскоременного привода, особенно при большом размере обода относительно толщины профиля, часто принимают Dрасч равным наружному.
Расчет диаметра шкива
- Вначале следует определить передаточное число, исходя из заложенной скорости вращения ведущего вала n1 и потребной скорости вращения ведомого вала n2/ Оно будет равно:
- i=n1/n2
- Если уже имеется в наличии готовый двигатель с приводным колесом, расчет диаметра шкива по передаточному отношению i проводится по формуле:
- D2= D1/i.
- Если же механизм проектируется с нуля, то теоретически подойдет любая пара приводных колес, удовлетворяющих условию:
- D2/D1=n2/n1
- На практике расчет ведущего колеса проводят, исходя из:
- Размеров и конструкции ведущего вала. Деталь должна надежно крепится на валу, соответствовать ему по размету внутреннего отверстия, способу посадки, крепления. Предельно минимальный диаметр шкива обычно берется из соотношения Dрасч ≥ 2,5 Dвн
- Допустимых габаритов передачи. При проектировании механизмов требуется уложиться в габаритные размеры. При этом учитывается также межосевое расстояние. чем оно меньше, тем сильнее сгибается ремень при обтекании обода и тем больше он изнашивается. Слишком большое расстояние приводит к возбуждению продольных колебаний. Расстояние также уточняют, исходя из длины ремня. Если не планируется изготовление уникальной детали, то длину выбирают из стандартного ряда.
- Передаваемой мощности. Материал детали должен выдержать угловые нагрузки. Это актуально для больших мощностей и крутящих моментов.
Окончательный расчет диаметра окончательно уточняют по результату габаритных и мощностных оценок.
Расчёт диаметров шкивов ремённой передачи для поликлиновидного ремня. Онлайн калькулятор. :: АвтоМотоГараж
Работы по переборке электродвигателя подходят к завершению. Приступаем к расчёту шкивов ремённой передачи станка. Немного терминологии по ремённой передаче.
Главными исходными данными у нас будут три значения. Первое значение это скорость вращения ротора (вала) электродвигателя 2790 оборотов в минуту. Второе и третье это скорости, которые необходимо получить на вторичном валу. Нас интересует два номинала 1800 и 3500 оборотов в минуту. Следовательно, будем делать шкив двухступенчатый.
Заметка! Для пуска трёхфазного электродвигателя мы будем использовать частотный преобразователь поэтому расчётные скорости вращения будут достоверными.
В случае если пуск двигателя осуществляется при помощи конденсаторов, то значения скорости вращения ротора будут отличаться от номинального в меньшую сторону. И на этом этапе есть возможность свести погрешность к минимуму, внеся поправки.
Но для этого придётся запустить двигатель, воспользоваться тахометром и замерить текущую скорость вращения вала.
Наши цели определены, переходим выбору типа ремня и к основному расчёту. Для каждого из выпускаемых ремней, не зависимо от типа (клиноременный, поликлиновидный или другой) есть ряд ключевых характеристик. Которые определяют рациональность применения в той или иной конструкции.
Идеальным вариантом для большинства проектов будет использование поликлиновидного ремня. Название поликлиновидный получил за счет своей конфигурации, она типа длинных замкнутых борозд, расположенных по всей длине. Названия ремня происходит от греческого слова «поли», что означает множество.
Эти борозды ещё называют по другому – рёбра или ручьи. Количество их может быть от трёх до двадцати.
Поликлиновидный ремень перед клиноременным имеет массу достоинств, таких как:
- благодаря хорошей гибкости возможна работа на малоразмерных шкивах. В зависимости от ремня минимальный диаметр может начинаться от десяти – двенадцати миллиметров;
- высокая тяговая способность ремня, следовательно рабочая скорость может достигать до 60 метров в секунду, против 20, максимум 35 метров в секунду у клиноременного;
- сила сцепления поликлинового ремня с плоским шкивом при угле обхвата свыше 133° приблизительно равна силе сцепления со шкивом с канавками, а с увеличением угла обхвата сила сцепления становится выше. Поэтому для приводов с передаточным отношением свыше трёх и углом обхвата малого шкива от 120° до 150° можно применять плоский (без канавок) больший шкив;
- благодаря легкому весу ремня уровни вибрации намного меньше.
Принимая во внимание все достоинства поликлиновидных ремней, мы будем использовать именно этот тип в наших конструкциях. Ниже приведена таблица пяти основных сечений самых распространённых поликлиновидных ремней (PH, PJ, PK, PL, PM).
| Обозначение | PH | PJ | PK | PL | PM |
| Шаг ребер, S, мм | 1.6 | 2.34 | 3.56 | 4.7 | 9.4 |
| Высота ремня, H, мм | 2.7 | 4.0 | 5.4 | 9.0 | 14.2 |
| Нейтральный слой, h0, мм | 0.8 | 1.2 | 1.5 | 3.0 | 4.0 |
| Расстояние до нейтрального слоя, h, мм | 1.0 | 1.1 | 1.5 | 1.5 | 2.0 |
| Минимальный диаметр шкива, db, мм | 13 | 20 | 45 | 75 | 180 |
| Максимальная скорость, Vmax, м/с | 60 | 60 | 50 | 40 | 35 |
| Диапазон длины, L, мм | 1140…2404 | 356…2489 | 527…2550 | 991…2235 | 2286…16764 |
- Рисунок схематичного обозначения элементов поликлиновидного ремня в разрезе.
- Как для ремня, так и для ответного шкива имеется соответствующая таблица с характеристиками для изготовления шкивов.
| Сечение | PH | PJ | PK | PL | PM |
| Расстояние между канавками, e, мм | 1,60±0,03 | 2,34±0,03 | 3,56±0,05 | 4,70±0,05 | 9,40±0,08 |
| Суммарная погрешность размера e, мм | ±0,3 | ±0,3 | ±0,3 | ±0,3 | ±0,3 |
| Расстояние от края шкива fmin, мм | 1.3 | 1.8 | 2.5 | 3.3 | 6.4 |
| Угол клина α, ° | 40±0,5° | 40±0,5° | 40±0,5° | 40±0,5° | 40±0,5° |
| Радиус ra, мм | 0.15 | 0.2 | 0.25 | 0.4 | 0.75 |
| Радиус ri, мм | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.4 | 0.75 |
| Минимальный диаметр шкива, db, мм | 13 | 20 | 45 | 75 | 180 |
Минимальный радиус шкива задаётся не спроста, этот параметр регулирует срок службы ремня. Лучше всего будет если немного отступить от минимального диаметра в большую сторону. Для конкретной задачи мы выбрали самый распространённый ремень типа «РК».
Минимальный радиус для данного типа ремней составляет 45 миллиметров. Учтя это, мы будем отталкиваться ещё и от диаметров имеющихся заготовок. В нашем случае имеются заготовки диаметром 100 и 80 миллиметров. Под них и будем подгонять диаметры шкивов.
Начинаем расчёт. Приведём ещё раз наши исходные данные и обозначим цели. Скорость вращения вала электродвигателя 2790 оборотов в минуту. Ремень поликлиновидный типа «РК». Минимальный диаметр шкива, который регламентируется для него, составляет 45 миллиметров, высота нейтрального слоя 1,5 миллиметра.
Нам нужно определить оптимальные диаметры шкивов с учётом необходимых скоростей. Первая скорость вторичного вала 1800 оборотов в минуту, вторая скорость 3500 оборотов в минуту. Следовательно, у нас получается две пары шкивов: первая 2790 на 1800 оборотов в минуту, и вторая 2790 на 3500.
Первым делом найдём передаточное отношение каждой из пар.
- Формула для определения передаточного отношения:
- , где n1 и n2 – скорости вращения валов, D1 и D2 – диаметры шкивов.
- Первая пара 2790 / 1800 = 1.55
- Вторая пара 2790 / 3500 = 0.797
- Далее по следующей формуле определяем диаметр большего шкива:
- , где h0 нейтральный слой ремня, параметр из таблицы выше.
D2 = 45×1.55 + 2×1.5x(1.55 – 1) = 71.4 мм
Для удобства расчётов и подбора оптимальных диаметров шкивов можно использовать онлайн калькулятор.
Инструкция как пользоваться калькулятором. Для начала определимся с единицами измерений. Все параметры кроме скорости указываем в милиметрах, скорость указываем в оборотах в минуту. В поле «Нейтральный слой ремня» вводим параметр из таблицы выше столбец «PК».
Вводим значение h0 равным 1,5 миллиметра. В следующем поле задаём скорость вращения валя электродвигателя 2790 оборотов в минуту.
В поле диаметр шкива электродвигателя вводим значение минимально регламентируемое для конкретного типа ремня, в нашем случае это 45 миллиметров. Далее вводим параметр скорости, с которым мы хотим, чтобы вращался ведомый вал.
В нашем случае это значение 1800 оборотов в минуту. Теперь остаётся нажать кнопку «Рассчитать». Диаметр ответного шкива мы получим соответствующем в поле, и оно составляет 71.4 миллиметра.
Примечание: Если необходимо выполнить оценочный расчёт для плоского ремня или клиновидного, то значением нейтрального слоя ремня можно пренебречь, выставив в поле «ho» значение «0».
Теперь мы можем (если это нужно или требуется) увеличить диаметры шкивов. К примеру, это может понадобится для увеличения срока службы приводного ремня или увеличить коэффициент сцепления пара ремень-шкив. Также большие шкивы иногда делают намеренно для выполнения функции маховика.
Но мы сейчас хотим максимально вписаться в заготовки (у нас имеются заготовки диаметром 100 и 80 миллиметров) и соответственно подберём для себя оптимальные размеры шкивов.
После нескольких переборов значений мы остановились на следующих диаметрах D1 – 60 миллиметров и D2 – 94,5 миллиметров для первой пары.
D2 = 60×1.55 + 2×1.5x(1.55 – 1) = 94.65 мм
Для второй пары D1 – 75 миллиметров и D2 – 60 миллиметров.
D2 = 75×0.797 + 2×1.5x(0.797 – 1) = 59.18 мм
Далее мы приступаем к изготовлению шкивов. Всем удачной работы!
Дополнительная информация по шкивам:
Мы начали первые экспиременты и уже подготовили первую часть материала: Тест ремённого привода. Поликлиновидный ремень. Так же выпустили обучающий короткометражный видеофильм.
Расчёт диаметров шкивов ремённой передачи для поликлиновидного ремня. Онлайн калькулятор.
Расчёт диаметров шкивов ремённой передачи с использованием клиновидного ремня. Онлайн калькулятор.
Расчёт диаметров шкивов ремённой передачи с применение плоского ведомого шкива. Онлайн калькулятор.
Расчёт длинны приводного поликлиновидного ремня. Онлайн калькулятор.
Расчёт длинны приводного клиновидного ремня. Онлайн калькулятор.
- Расчёт и подбор натяжного ролика для поликлиновидного ремня
- Расчёт и подбор натяжного ролика для клиновидного ремня
- Точим шкив для поликлиновидного ремня
Тест ремённого привода. Поликлиновидный ремень. Первая передача.
- Онлайн калькуляторы на все случаи жизни, рекомендуем ознакомиться:
- Расчёт количества масла для бензина,
- Расчёт масла для топливной смеси — ёмкость без маркировки объёма,
- Расчёт шунтирующего сопротивления амперметра,
- Онлайн калькулятор — закон Ома (ток, напряжение, сопротивление) + Мощность,
- Расчет трансформатора с тороидальным магнитопроводом,
- Расчет трансформатора с броневым магнитопроводом.
Расчёт диаметров шкивов ремённой передачи для поликлиновидного ремня. Онлайн калькулятор. :: АвтоМотоГараж
Ременная передача представляет собой пару шкивов, соединенных бесконечным закольцованным ремнем.
Эти приводные колеса, как правило, располагают в одной плоскости, а оси делают параллельными, при этом приводные колеса вращаются в одном направлении.
Плоские (или круглые) ремни позволяют изменять направление вращения за счет перекрещивания, а взаимное расположение осей- за счет использования дополнительных пассивных роликов. При этом теряется часть мощности.
Клиноременные приводы за счет клиновидной формы поперечного сечения ремня позволяют увеличить площадь зацепления его со шкивом ременной передачи. На нем делается канавка по форме клина.
Зубчатоременные приводы имеют зубцы равного шага и профиля на внутренней стороне ремня и на поверхности обода. Они не проскальзывают, позволяя передавать большую мощность.
Для расчета привода важны следующие основные параметры:
- число оборотов ведущего вала;
- мощность, передаваемую приводом;
- потребное число оборотов ведомого вала;
- профиль ремня, его толщина и длина;
- расчетный, наружный, внутренний диаметр колеса;
- профиль канавки (для клиноременного);
- шаг передачи (для зубчатоременного)
- межосевое расстояние;
Вычисления обычно проводят в несколько этапов.
Окружная сила на ведущем шкиве
Окружную силу на ведущем шкиве Ft определяют по формуле из равенства Ft=P1/v.
Расчет ременных передач производят по расчетной окружной силе с учетом коэффициента динамической нагрузки kd (см. табл.) и режима работы передачи:
гдеFt — в Н; Р1 — в Вт; v — в м/с, или Ft — в кН; Р1 — в кВт; v — в м/с. При частых и резких пусках двигателями с большими пусковыми моментами коэффициент kд следует повышать ва 0,1.
Начальную силу натяжения ремня F0 (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 σ0=1,8 МПа;
- с автоматическими натяжными устройствами σ0=2 МПа;
- для клиновых стандартных ремней σ0=1,2…1,5 МПа;
- для полиамидных ремней σ0=3…4 МПа.
Рис. 2
Основные диаметры
Для расчета параметров шкивов, а также привода в целом, применяются различные значения диаметров, так, для шкива клиноременной передачи используются:
- расчетный Dрасч;
- наружный Dнар;
- внутренний, или посадочный Dвн.
Для вычисления передаточного числа используется расчетный диаметр, а наружный-для расчета габаритов привода при компоновке механизма.
Для зубчатоременной передачи Dрасч отличается от Dнар на высоту зубца.Передаточное число также рассчитывается, исходя из значения Dрасч.
Для расчета плоскоременного привода, особенно при большом размере обода относительно толщины профиля, часто принимают Dрасч равным наружному.
Синхронные и асинхронные электромашины
Двигатели переменного напряжения есть трёх типов: синхронные, угловая скорость ротора которых совпадает с угловой частотой магнитного поля статора; асинхронные – в них вращение ротора отстаёт от вращения поля; коллекторные, конструкция и принцип действия которых аналогичны двигателям постоянного напряжения.
Синхронная скорость
Скорость вращения электромашины переменного тока зависит от угловой частоты магнитного поля статора. Эта скорость называется синхронной. В синхронных двигателях вал вращается с той же быстротой, что является преимуществом этих электромашин.
Для этого в роторе машин большой мощности есть обмотка, на которую подаётся постоянное напряжение, создающее магнитное поле. В устройствах малой мощности в ротор вставлены постоянные магниты, или есть явно выраженные полюса.
Скольжение
В асинхронных машинах число оборотов вала меньше синхронной угловой частоты. Эта разница называется скольжение «S». Благодаря скольжению в роторе наводится электрический ток, и вал вращается.
Чем больше S, тем выше вращающий момент и меньше скорость. Однако при превышении скольжения выше определённой величины электродвигатель останавливается, начинает перегреваться и может выйти из строя.
Частота вращения таких устройств рассчитывается по формуле на рисунке ниже, где:
- n – число оборотов в минуту,
- f – частота сети,
- p – число пар полюсов,
- s – скольжение.
Такие устройства есть двух типов:
- С короткозамкнутым ротором. Обмотка в нём отливается из алюминия в процессе изготовления;
- С фазным ротором. Обмотки выполнены из провода и подключаются к дополнительным сопротивлениям.
Регулировка частоты вращения
В процессе работы появляется необходимость регулировки числа оборотов электрических машин. Она осуществляется тремя способами:
- Увеличение добавочного сопротивления в цепи ротора электродвигателей с фазным ротором. При необходимости сильно понизить обороты допускается подключение не трёх, а двух сопротивлений;
- Подключение дополнительных сопротивлений в цепи статора. Применяется для запуска электрических машин большой мощности и для регулировки скорости маленьких электродвигателей. Например, число оборотов настольного вентилятора можно уменьшить, включив последовательно с ним лампу накаливания или конденсатор. Такой же результат даёт уменьшение питающего напряжения;
- Изменение частоты сети. Подходит для синхронных и асинхронных двигателей.
Внимание!
Скорость вращения коллекторных электродвигателей, работающих от сети переменного тока, не зависит от частоты сети.
Двигатели постоянного тока
Кроме машин переменного напряжения есть электродвигатели, подключающиеся к сети постоянного тока. Число оборотов таких устройств рассчитывается по совершенно другим формулам.
Номинальная скорость вращения
Число оборотов аппарата постоянного тока рассчитывается по формуле на рисунке ниже, где:
- n – число оборотов в минуту,
- U – напряжение сети,
- Rя и Iя – сопротивление и ток якоря,
- Ce – константа двигателя (зависит от типа электромашины),
- Ф – магнитное поле статора.
Эти данные соответствуют номинальным значениям параметров электромашины, напряжению на обмотке возбуждения и якоре или вращательному моменту на валу двигателя. Их изменение позволяет регулировать частоту вращения. Определить магнитный поток в реальном двигателе очень сложно, поэтому для расчетов пользуются силой тока, протекающего через обмотку возбуждения или напряжения на якоре.
Число оборотов коллекторных электродвигателей переменного тока можно найти по той же формуле.
Регулировка скорости
Регулировка скорости электродвигателя, работающего от сети постоянного тока, возможна в широких пределах. Она возможна в двух диапазонах:
- Вверх от номинальной. Для этого уменьшается магнитный поток при помощи добавочных сопротивлений или регулятора напряжения;
- Вниз от номинальной. Для этого необходимо уменьшить напряжение на якоре электромотора или включить последовательно с ним сопротивление. Кроме снижения числа оборотов это делается при запуске электродвигателя.
Знание того, по каким формулам вычисляется скорость вращения электродвигателя, необходимо при проектировании и наладке оборудования.
Пример расчета длины ремней
Длина ремня клиноременной передачи также может быть определена при использовании представленного расчета. Сначала нужно рассчитать расстояние между осями дисков. Для этого применяется формула:
- Отсюда можно найти расстояние между валами:
- Р = 1,2 * 250 = 300 мм
- Далее можно определить длину ремня:
- Д = (2*300 + (250-125)²+1,57(250+125))/4*300 = 120,5 см
Внутренняя длина ремня при размере А согласно ГОСТу равняется 118 см. При этом расчетная длина ленты должна составлять 121,3 см.
Материалы
Материалы подбираются к условиям эксплуатации, где основное значение имеют нагрузка и тип. Они бывают следующими:
- плоские — кожаные, прорезиненные со сшивкой, цельнотканевые из шерсти, хлопчатобумажные или синтетические;
- клиновые — армирующий слой в центре с резиновой сердцевиной и тканая лента наружи;
- зубчатые — несущий слой из металлического троса, полиамидного шнура или стекловолокна в основе из резины или пластмассы.
Поверхности ремней покрываются тканями с пропиткой для повышения износостойкости.
Области использования
- Привод ременной передачи с плоским ремнем применяется на станках, пилорамах, генераторах, вентиляторах, а также везде, где требуется повышенная гибкость и допускается проскальзывание.
Для высоких скоростей используются синтетические материалы, для меньших — кордтканевые или прорезиненные.
- Ременная передача с клиновыми ремнями применяется для сельскохозяйственной техники и автомобилей (вентиляторная), в тяжелонагруженных и высокоскоростных приводах (узкая и нормального сечения).
- Вариаторы нужны там, где скорость вращения промышленных машин регулируется бесступенчато.
- Приводы с зубчатыми ремнями обеспечивают наилучшие характеристики передач в промышленности и в бытовой технике, где требуются долговечность и надежность.
- Круглоременные применяются для малых мощностей.
Требования к элементам конструкции
Ремни клиновые обладают относительно небольшой толщиной. Это позволяет значительно сократить габариты, занимаемые системой. Однако этот факт требует особого подхода к организации геометрии шкива. Чтобы лента с него не соскакивала, внешняя поверхность дисков имеет специальные канавки. Они удерживают ремень в пазах.
Размер самого шкива подбирается в соответствии с передаточным соотношением. Если необходимо создать понижающую передачу, ведомый шкив будет больше ведущего элемента конструкции. Существует и обратное соотношение.
При изготовлении ленты ремня применяются специальные мягкие материалы, которые не должны терять своих эксплуатационных качеств при любых погодных условиях. В мороз и жару ремень остается гибким. Именно по этой причине не допускается установка вместо специальной ленты иного материала. Это приведет к поломке агрегата.
Пример расчета
Чтобы вникнуть в методику расчета, необходимо рассмотреть технологию проведения этого процесса на конкретном примере. Допустим, необходимо определить передаточное число клиноременной передачи.
При этом известно, что мощность ведущего диска составляет 4 кВт, а его скорость (угловая) равняется 97 рад./с. При этом ведомый шкив имеет этот показатель на уровне 47,5 рад./с.
Диаметр меньшего шкива составляет 20 мм, а большего – 25 мм.
- Чтобы определить передаточное отношение, необходимо брать в расчет ремни с нормальным показателем сечения, изготовленные из кордткани (размер А). Расчет выглядит так:
- Определив по таблице диаметр шкивов, было установлено, что меньший вал имеет рекомендуемый размер 125 мм. Больший вал при скольжении ремня 0,02 будет равен:
- Д2 = 2,04*1,25(1-0,02) = 250 мм
- Полученный результат полностью соответствует требованиям ГОСТа.
Расчет эксплуатации системы
Определяя размеры клиноременной передачи, необходимо рассчитать основные показатели ее эксплуатации. Для начала необходимо установить скорость, с которой будет вращаться лента. Для этого применяется определенный расчет. Данные для него были приведены выше.
- С = 97 * 0,125 / 2 = 6,06 м/с
- При этом шкивы будут вращаться с различной скоростью. Меньший вал будет оборачиваться с таким показателем:
- СВм = 30 * 97 / 3,14 = 916 мин – ¹
Исходя из представленных расчетов в соответствующих справочниках, определяется предельная мощность, которую можно передать при использовании представленного ремня. Этот показатель равняется 1,5 кВт.
https://www.youtube.com/watch?v=UDxn80NvGnQ\u0026t=163s
Чтобы проверить материал на долговечность, необходимо произвести простой расчет:
Полученный показатель допустим ГОСТом, по которому изготавливается представленный ремень. Его эксплуатация будет достаточно продолжительной.
Недостатки конструкции
Привод клиноременной передачи применяется во многих механизмах и агрегатах. Эта конструкция имеет массу достоинств. Однако у нее есть и целый перечень недостатков. Они отличаются большими размерами. Поэтому не для всех агрегатов подходит представленная система.
При этом ременная передача отмечена малой несущей способностью. Это влияет на эксплуатационные характеристики всей системы. При использовании даже самых современных материалов срок эксплуатации ремня оставляет желать лучшего. Он стирается, разрывается.
Передаточное число является величиной непостоянной. Это связано со скольжением ремня плоской формы. На валы при использовании представленной конструкции оказывается высокое механическое воздействие.
Также нагрузка действует на их опоры. Это обусловлено необходимостью натягивать предварительно ремень. При этом применяются дополнительные элементы в конструкции.
Они гасят колебания линии, удерживая полосу на поверхности шкивов.
Особенности конструкции
Конструкция представленной разновидности передачи механической энергии включает в себя клиноременные шкивы и ремень. Последний из этих элементов обладает клинообразной формой. Шкивы выполнены в виде дисков из металла. Они имеют ответвления, равномерно распределенные по окружности. Они удерживают ремень в требуемом положении на поверхности шкивов.
Лента может быть двух типов. Она может иметь зубья или обладает абсолютно гладкой поверхностью. Выбор зависит от назначения механизма. Раньше представленная конструкция применялась во многих системах различных категорий транспортных средств.
Сегодня представленный тип передачи механической энергии применяется в водяных насосах и генераторах машин. В тяжелой автомобильной технике подобная система устанавливается с целью приведения в движение гидроусилителей руля.
Эта система обладает гидронасосом. Именно в нем используется подобная конструкция. Также клиноременные передачи устанавливают в компрессорах воздушного типа. Они предназначены для усилителей системы тормозов транспортного средства.
Ремень
Ремни клиновые относятся к категории тяговых элементов конструкции. Он должен обеспечить отдачу требуемой энергии без пробуксовки. Лента должна обладать повышенной прочностью, износоустойчивостью. Полотно должно хорошо сцепляться с внешней поверхностью дисков.
Ширина ремней может значительно отличаться. При изготовлении применяются прорезиненные хлопчатобумажные, шерстяные материалы, кожа. Выбор зависит от условий эксплуатации техники.
Лента может быть выполнена из кордткани или кордшнура. Это наиболее надежные, гибкие и быстроходные разновидности.
Современное машиностроение сегодня часто применяет зубчатые ремни. Их еще называют полиамидными. На их поверхности предусмотрено 4 выступа. Они сцепляются с соответствующими элементами на шкивах. Они хорошо себя зарекомендовали в высокоскоростных передачах, механизмах с небольшим расстоянием между шкивами.
9 Расчет клиноременной передачи
В другой кинематической схеме привода (рисунок А.1,а), рассматриваемой в заданиях на курсовую работу, в качестве открытой передачи может быть клиноременная передача, показанная на рисунке 7. Она не входит в рассматриваемый комплексный пример, поэтому рассмотрим методику ее расчета на отдельном примере. Исходными данными для расчета клиноременной передачи, например, являются:
- – вращающий момент на валу ведущего шкива (момент на валу электродвигателя) Т1 = 32240 Н мм;
- – мощность на валу ведущего шкива (это требуемая мощность электродвигателя) Р1 = 5,03 кВт;
- – частота вращения ведущего шкива (это номинальная частота вращения вала электродвигателя) n1 = 1445 мин–1;
- передаточное число передачи u = uРП= 2,2.
Расчет клиноременной передачи начинается с выбора сечения ремня по номограмме на рисунке 8 в зависимости от мощности Р1 и частоты вращения n1. По исходным данным примера подходит клиновой ремень сечения Б, размеры которого приведены в приложении Б (таблица Б.2). Выбранному сечению Б соответствуют размеры, мм: b0 = 17; bР = 14; y0 = 4;
h = 10,5; площадь сечения А = 138 мм2. Клиновые ремни нормального сечения О применяются только для передач мощностью до 2 кВт.
- Рисунок 7 – Геометрические и силовые параметры клиноремерной
- передачи
- Рисунок 8 – Номограмма для выбора клиновых ремней
- нормального сечения
Минимально допускаемое значение диаметра ведущего шкива d1 зависит от сечения ремня: для сечения А – d1 = 90 мм; для сечения Б – d1 = 125 мм; для сечения В – d1 = 200 мм; для сечения Г – d1 = 315 мм.
В целях повышения срока службы ремней рекомендуется принимать в качестве диаметра ведущего шкива следующее (или через одно) значение после минимально допустимого диаметра из стандартного ряда диаметров, приведенного в приложении Б (таблица Б. 3). Принимаем d1 = 140 мм.
Определим расчетный диаметр ведомого шкива , мм
Полученное расчетное значение диаметра округляем до ближайшего стандартного значения по таблице Б. 3. Принимаем d2 = 315 мм.
Определим фактическое передаточное число ременной передачи
Проверим отклонение фактического передаточного числа от заданного передаточного числа
png» width=»224″>
Межосевое расстояние принимается в рассчитанном интервале после эскизной компоновки привода.
В курсовой работе она не выполняется, поэтому можно принять среднее значение межосевого расстояния.
Определим расчетную длину ремня
. Полученное значение длины ремня округляем до ближайшего стандартного значения (таблица Б. 2). Принимаем L = 1400 мм. Уточняем значение межосевого расстояния передачи по стандартной длине ремняL [3, с. 88]
.
Для монтажа ремней на шкивах необходимо предусмотреть в конструкции привода возможность уменьшения межосевого расстояния передачи на 1…2% и возможность его увеличения на 5,5% для регулировки натяжения ремней при эксплуатации. Это требование может быть осуществлено различными конструктивными способами [5,с.289].
где номинальная мощность, кВт, передаваемая одним клиновым ремнем базовой передачи, выбираемая методом интерполирования из таблицы 11. Для рассматриваемого примера.
|
|
Скорость ремня V, м/с | |||||
| 3 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | ||
| АL0 = 1700 мм | 90 | 0,52 | 0,74 | 1,33 | 1,69 | 1,84 | 1,69 |
| 100 | 0,52 | 0,81 | 1,40 | 1,87 | 1,99 | 1,91 | |
| 112 | 0,52 | 0,81 | 1,47 | 2,03 | 2,41 | 2,29 | |
| БL0 = 2240 мм | 125 | 0,74 | 1,10 | 2,06 | 2,88 | 2,94 | 2,50 |
| 140 | 0,81 | 1,25 | 2,23 | 3,16 | 3,60 | 3,24 | |
| 160 | 0,96 | 1,40 | 2,50 | 3,60 | 4,35 | 4,35 | |
| ВL0 = 3750 мм | 200 | 1,40 | 2,14 | 3,68 | 5,28 | 6,25 | 5,90 |
| 224 | 1,62 | 2,42 | 4,27 | 5,97 | 7,15 | 6,70 | |
| 250 | 1,77 | 2,65 | 4,64 | 6,34 | 7,50 | 7,73 |
Определим для рассматриваемого примера поправочные коэффициенты (при отношении) по таблице 12.
Таблица 12 – Значения поправочных коэффициентов С
| 1, град. | 180 | 170 | 160 | 150 | 140 | 130 | 120 | ||
| 1,0 | 0,98 | 0,95 | 0,92 | 0,89 | 0,86 | 0,82 | |||
| коэффициент влияния отношения выбранной длины ремня L к базовой длине L0 (таблица 11) | |||||||||
| L / L0 | 0,4 | 0,6 | 0,8 | 1,0 | 1,2 | 1,4 | |||
| 0,82 | 0,89 | 0,95 | 1,0 | 1,04 | 1,07 | ||||
| 1,0 | 1,25 | 1,5 | 1,75 | 2,0 | 2,25 | 2,5 | 2,75 | 3,0 | |
| 1,0 | 1,08 | 1,1 | 1,115 | 1,125 | 1,13 | 1,135 | 1,138 | 1,14 | |
| ХарактерНагрузки | Спокойная | Умеренныеколебания | Значительныеколебания | Ударная | |||||
| 1 … 1,2 | 1,1 … 1,3 | 1,3 … 1,5 | 1,5 … 1,7 | ||||||
| Z | 1 | 2 … 3 | 4 … 6 | 6 | |||||
| 1 | 0,95 | 0,9 | 0,85 | ||||||
| Сечение | А | Б | В | Г | |||||
| 0,1 | 0,18 | 0,3 | 0,6 |
Загрузка...
