Как рассчитать шкив ременной передачи

Содержание

Рекомендованные сообщения
Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования
Создать аккаунт
Войти
- Сейчас на странице 0 пользователей

29. Профиль канавок шкивов (ГОСТ 20889-88)

Размеры, мм

W _ρ — расчетная ширина канавки шкива; b — глубина канавки над расчетной шириной;
d_ρ — расчетный диаметр шкива; h — глубина канавки ниже расчетной ширины; е — расстояние между осями канавок; f — расстояние между осью крайней канавки и ближайшим торцом шкива; α — угол канавки шкива; d_e — наружный диаметр шкива; г — радиус закругления верхней кромки канавки шкива; М — ширина шкива.

Предельные отклонения размеров необрабатываемых поверхностей для шкивов: из чугуна и стали — по 7-му классу точности ГОСТ 26645—85; из других материалов с расчетным диаметром:
до 500 мм — по 16-му квалитету;
св. 500 мм — по 15-му квалитету.
Допуск биения конусной рабочей поверхности канавки шкива в заданном направлении на каждые 100 мм расчетного диаметра относительно оси должен быть не более:
0,20 мм — при частоте вращения шкива до 8 с -1 ;
0,15 мм при частоте вращения шкива св. 8 с -1 до 16 с -1 ;
0,10 мм — при частоте вращения шкива св. 16 с -1 .
Допуск радиального биения поверхности наружного диаметра относительно оси посадочного отверстия — по 9-й степени точности по
ГОСТ 24643—81 при контроле расчетного диаметра методом А. Радиальное биение наружного диаметра при контроле расчетного диаметра методом Б по ГОСТ 25069-81.’
Допуск цилиндричности наружных диаметров — по 8-й степени точности по ГОСТ 24643-81.
Каждый шкив, работающий со скоростью свыше 5 м/с, должен быть сбалансирован.
Нормы точности статической балансировки приведены в табл. 31.
Допуск торцового биения обода и ступицы относительно оси посадочного отверстия должен быть не грубее 10-й степени точности по
ГОСТ 24643—81.
Предельное отклонение диаметра ступицы d пo H9.
Неуказанные предельные отклонения размеров обрабатываемых поверхностей:
H14;h14; ±t₂/2
Значение параметра шероховатости по ГОСТ 2789—73 рабочих поверхностей канавок шкива должно быть Ra ≤2,5 мкм.
В шкивах со спицами ось шпоночного паза должна совпадать с продольной осью спицы.

31. Нормы точности статической балансировки
шкивов для клиновых ремней

Окружная скорость
шкива,
м/с

Допустимый
дисбаланс, r·м

Средний ресурс шкивов в эксплуатации для среднего режима работы устанавливается не менее 63000 ч до капитального ремонта: установленный ресурс — не менее 30 000 ч до капитального ремонта.
Нерабочие поверхности металлических шкивов должны быть окрашены по ГОСТ 9.032-74 и ГОСТ 12.4.026-76.
На нерабочей поверхности каждого шкива должны быть четко нанесены краской: условное обозначение сечения ремня, расчетный диаметр, диаметр посадочного отверстия, марка материала и обозначение стандарта.
Методы проверки а, Ь и d_p. Угол канавки а контролируют предельными угловыми калибрами по рис.7 и 8.
Верхний и нижний пределы угловых калибров должны соответствовать углу канавки шкива с учетом наибольшего и наименьшего допусков.
Угол канавки можно контролировать глубиномером (рис. 9).
Расчетный диаметр определяют методом А или Б в зависимости от формы наружной поверхности шкива.
Метод А применяют при цилиндрической наружной поверхности шкива.
Для определения расчетного диаметра шкива измеряют наружный диаметр, d_e и глубину канавки Ь над расчетной шириной. Глубину канавки измеряют глубиномером, как показано на рис. 9.
Расчетный диаметр шкива, мм,
d_p=d-2b
Метод Б применяют, если цилиндричность наружной поверхности шкива не установлена.
Для определения расчетного диаметра шкива используют два цилиндрических

Рис.7. Предельный угловой калибр для канавки шкива

Рис. 8. Положение предельного углового калибра в канавке шкива

Рис. 9. Глубиномер для контроля угла канавки:

1 – щуп; 2 – неподвижная часть;
3 – подвижная часть

32. Диаметры цилиндрических роликов d и размеры X, мм

Обозначение
сечения
ремня

Номинальный
диаметр
ролика d

Предельное
отклонение
диаметра
ролика Ari

Для определения расчетного диаметра шкива используют два цилиндрических ролика диаметром d, указанным в табл. 32.
Значения d установлены для каждого сечения канавки таким образом, что контакт роликов с двумя боковыми сторонами канавки проходит на уровне расчетного диаметра или очень близко- к нему. Два ролика помещают в контрольную канавку до соприкосновения с ней, как показано на рис. 10. Затем измеряют расстояние между касательными плоскостями роликов, расположенными параллельно оси шкива.

Расчетный диаметр шкива в миллиметрах вычисляют по формуле
d_{ρ = K – 2X}
где К — расстояние между касательными плоскостями роликов, расположенными параллельно оси шкива, измеряемое с погрешностью &.К, мм;
Х — расстояние от расчетного диаметра шкива до касательной плоскости к ролику, расположенной параллельно оси шкива (табл. 32);

где ∆d_ρ— предельное отклонение диаметра по h11, мм; 2δ — отклонение глубины цилиндрического ролика диаметром d в канавке шкива, мм;

Рис. 10. Схема к определению расчетного диаметра d_ρ
с помощью двух цилиндрических роликов

2δ = ∆d_ρ(1/sinα/2 + 1)
где ∆d_ρ– предельное отклонение диаметра d (табл. 32); α- угол канавки шкива.

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ
ПЕРЕДАЧИ

ГОСТ 1284.3-96 распространяется на бесконечные резинотканевые приводные клиновые ремни нормальных сечений по ГОСТ 1284.1 и
ГОСТ 1284.2.
ГОСТ 1284.3-96 соответствует стандарту ИСО 5292-80 в части расчета номинальной мощности.
Сечения ремней А , В(Б), С(В) , В(Г), Е(Д) выбирают в соответствии с рис. 11. Ремни сечения Z(0) применяют при передаваемых мощностях до 2 кВт, сечения ЕО(Е) – при мощностях свыше 200 кВт.
Расчетную передаваемую мощность Р вычисляют по формуле
Р = Р_номС_р

где Р_ном– номинальная мощность, потребляемая приводом, кВт; С_р – коэффициент динамичности нагрузки и режима работы.
Номинальной считают нагрузку, вероятность распределения которой на стационарных режимах не превышает 80 %.
Коэффициент динамичности нагрузки и режима Ср определяют по табл. 33 и 34.
Схема расчета двухшкивной клиноременной передачи приведена на рис. 12.

Рис. 11. График для определения сечения ремня

Рис.12. Схема для расчета
ременной передачи

Линейную скорость ремня v (в м/с) вычисляют по формуле

где d₁ , d₂ – расчетные диаметры соответственно меньшего и большего шкивов, мм;

n_1,n₂ – частота вращения соответственно меньшего и большего шкивов, мин -1 .
Расчетные диаметры шкивов выбирают в соответствии с требованиями ГОСТ 20889. Диаметр меньшего шкива передачи следует брать возможно большего значения, но не более предельно допустимой скорости ремня 30 м/с. Для сельскохозяйственных машин допускается применять шкивы по нормативной документации.
Расчетный диаметр большего шкива
d₂ = >.
Передаточное число
i = n₁/n₂ = d₂/d₁ Угол обхвата ремнем меньшего шкива а вычисляют по формулам

где α – межцентровое расстояние, мм.
Минимальный угол обхвата ремня шкивом рекомендуется брать не менее 90°.
Межцентровое расстояние определяется конструктивными особенностями привода. Рекомендуемое межцентровое расстояние вычисляют по формуле
0,7(d₁ +d₂)

Режим работы;
тип машины

Характер
нагрузки

С_р при числе смен работы ремней

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. 69. Виды приводных ремней: а – плоский, б – клиновой, в – поликлиновой, г – круглый.

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 50КВТ, (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:

, (12.2)

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 FO (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

, (12.3)

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

. (12.5)

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

, (12.9)

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

. (12.12)

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):

(12.13)

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 .

Для плоскоременной передачи рекомендуется , а для клиноременной .

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.