Расчет клиноременной передачи

Расчет клиноременной передачи начинается с выбора типа сечения ремня, его можно определить следующими способами:

а)По табл. 7 с учетом полученного значения Т₁ выбираем тип клинового ремня:

Т₁ = 55,2 Нм (см. раздел 1. «Кинематический расчет привода»). Согласно табл. 7 имеем тип клинового ремня В(Б) нормального сечения (ГОСТ 1284.1 – 89; ГОСТ 1284.2 – 89).

б) Либо по номограммам на рис. 5 и 6 в зависимости от частоты вращения и мощности выбранного нами электродвигателя (Рдв = 7,5 кВт, n = 1000 об/мин). Тип сечения ремня Б.

1. Вычисляем диаметр ведущего шкива:

d₁ = (38…42) = (38…42) = 144,7 … 159,9 мм.

Из ряда стандартных значений: 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000 мм выбираем:

d₁ = 160 мм.

2. Диаметр ведомого шкива определим по следующей зависимости:

d₂ = d₁ × u (1 – ε),

где u = 2,2 – передаточное число ременной передачи, (см. раздел 1«Кинематический расчет привода»); ε – коэффициент скольжения 0,01… 0,02.

Подставив известные величины имеем, что:

d₂ = d₁ × u (1 – ε) = 160 × 2,2 · (1 – 0,015) = 346,7 ≈ 347 мм.

Из ряда стандартных значений принимаем d₂ = 355 мм

3. Определяем межосевое расстояние:

а ≥ 0,55 · (d₁ + d₂) + h,

где h – высота ремня, мм (см. табл. 7), h = 10,5 мм.

Подставив численные значения указанных величин имеем:

а = 0,55· (160 + 355) + 10,5 = 293,75 мм.

Принимаем а = 294 мм.

4. Определим длину ремня:

L = 2а + (p · (d₁ + d₂) / 2) + ((d₂ – d₁)² / 4а).

Подставив в формулу (46) известные величины получим:

L = 2а + (p (d₁ + d₂)/2) + ((d₂ – d₁)²/ 4а) = 2 × 294 +(3,14 · (160 + 355) /2) + ((355 – 160)²/4 × 294) = 1428,88 мм.

Длину клинового ремня уточняем по стандартному ряду:

400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400,1600, 1800, 1950, 2000, 2240, 2500, 2800, 3120, 3150, 3200, 3255, 3285, 3325, 3550, 4000, 4500, 5000, 5600, 6300 мм.

Принимаем L = 1600 мм.

5. Уточняем межосевое расстояние передачи:

.

Подставив известные величины получим:

а =

= 383,3 мм.

Принимаем а = 383 мм.

При монтаже передачи необходимо обеспечить возможность уменьшения а на 0,01Lдля того, чтобы облегчить надевание ремня на шкив; для увеличения натяжения ремней необходимо предусмотреть возможность увеличения а на 0,025L.

6. Определим угол обхвата ремнем ведущего шкива:

a₁ = 180° – 57° · (d₂ – d₁) / а ³ [a],

где a₁ для нашего случая должно быть: a₁ ³ 120°.

Получаем:

a₁ = 180° – 57° · (355 – 160) / 383 = 150,9°.

7. Определим скорость ремня V, м/с:

V = p · d₁· n₁ / (60 × 10³) £ [V],

где d₁, n₁ – соответственно диаметр ведущего шкива, мм и его частота вращения, об/мин. (см. раздел 1., для определения n₁ и d₁).

[V] = 25 м/с – для клиновых ремней.

Получаем, что V равно:

V = p d₁ n₁ / (60 × 10³)= 3,14 × 160 × 968 / (60 × 10³)= 8,1 м/с.

8. Определим допускаемую мощность, передаваемую одним клиновым ремнем [P_n], кВт:

[P_n] = [P₀] · С_р · С_a· С_L· С_z,

где [P₀] – допускаемая приведенная мощность, передаваемая одним клиновым ремнем, выбирается по табл. 8, в зависимости от типа ремня, его сечения, скорости ν, м/с и диаметра ведущего шкива d₁, мм; С – поправочные коэффициенты, выбираем по табл. 9.

Получаем: [P₀] = 3,15 кВт

С_р = 0,9,

С_a = 0,92,

С_L = 0,92,

С_z = 0,95.

Подставим известные величины имеем:

[P_n] = [P₀] · С_р · С_a· С_L· С_z = 3,15 0,9 × 0,92 × 0,92 × 0,95 = 2,28 кВт.

9. Определим количество клиновых ремней:

,

где Р_ном – номинальная мощность двигателя, кВт, согласно расчетам (раздел 1., «Кинематический расчет привода») Р_ном = 7,5 кВт.

Получаем, что = 3,3.

Окончательно принимаем Z = 3.

10. Определим силу предварительного натяжения F₀, Н:

,

где значение Р_ном, С_L, Z, V, С_a и С_р определялись ранее.

Подставив численные значения известных величин получим:

= 291,5 Н.

11. Определим окружную силу, передаваемую комплектом клиновых ремней:

F_t = Р_ном × 10³ / V,

где Р_ном, кВт; ν, м/с определялись ранее.

Получаем, что F_t = Р_ном × 10³ / V= 7,5 × 10³ / 8,1 = 926 Н.

12. Определим силы натяжения ведущей F₁ и ведомой F₂ ветви, Н:

F₁ = F₀ + F_t / 2 · Z.

F₂ = F₀ - F_t /2 · Z.

Подставив имеем, что:

F₁ = F₀ + F_t / 2 Z = 291,5 + 926 / 2 3 = 445,8 Н,

F₂ = F₀ – F_t /2 Z = 291,5 – 926 / 2 3 = 137,2 Н.

13. Определим силу давления на вал F_0n, Н:

.

Подставив в выражение известные величины получаем, что:

= = 1692,9 Н.

Чтобы проверить достоверность проведенных решений проверим прочность одного клинового ремня под максимальным напряжением в сечении ведущей ветви s_max, МПа.

s_max = s₁ + s_u + s_ν £ [s]_р,

где σ₁ – напряжение растяжения, МПа.

,

А – площадь поперечного сечения ремня, А = 138 (табл. 7).

= 3,23 МПа.

s_u – напряжение изгиба, МПа,

,

где Е_u = 80…100 Н/мм² – модуль продольной упругости при изгибе для прорезиненных ремней; h = 10,5 мм – высота сечения клинового ремня.

= 5,9 МПа.

s_ν = ρ · V² × 10^-6 – напряжение от центробежных сил, МПа.

s_ν = ρ · V² × 10^-6 = 1300 × 8,1² × 10^-6 = 0,08 МПа,

где ρ – плотность материала ремня, кг/м³, p = 1250…1400 кг/м³; [s]_p – допускаемое напряжение растяжения, МПа.

[s]_p = 10 МПа – для клиновых ремней.

Подставим известные величины, получим:

s_max = s₁ + s_u + s_ν = 3,23 + 5,9 + 0,08 = 9,21 < 10 МПа.

Если получится s_max ≥ [s]_р, то следует увеличить диаметр d₁ ведущего шкива или принять большее сечение ремня и повторить расчет передачи.