Проектировочный расчет

РЕМЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Расчет ременных передач проводится в два этапа: первый – проектный расчет с целью определения геометрических параметров передачи; второй – проверочный расчет ремней на прочность.

ПРОЧНОСТНОЙ РАСЧЕТ ПЛОСКОРЕМЕННЫХ ПЕРЕДАЧ

Проектировочный расчет

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

Р_{дв ,} Р₁, кВт; n_дв, n₁, мин‾¹; u = u_оп; Т_дв , Т₁, Н·м.

(см. табл. 1.4.5).

Конструкция и материал ремня (п. 2.3).

Условия работы и расположение передачи (п. 1.2).

В данной главе курсовой работы конструируются ременные передачи открытого типа (оси валов параллельны, вращение шкивов в одном направлении) с прорезиненными ремнями плоского сечения. Схема и основные размеры плоскоременной передачи приведены на рисунке 2.1.1.

Определяются:

2.1.1. Диаметр ведущего шкива, мм:

— для резинотканевых и капроновых с полиамидным покрытием ремней:

;

для полиамидных кордленточных ремней

kd = 28,8 при n1 ≤ 2000 мин‾¹

kd = 31,0 при n1 > 2000 мин‾¹.

Выбрать расчетный диаметр ведущего шкива, мм:

d ₁ > d _{1 min} (первый больший)

из стандартного ряда (ГОСТ 17383—73):...40, 45, 50, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200,224,250,280,315,355, 400, 450, 500, 630, 710, 800, 900, 1000...

2.1.2. Диаметр ведомого шкива, мм d' ₂ = d₁ ∙ u. Действительный диаметр, мм

d ₂ ≤ d' ₂ (первый меньший) (ГОСТ 17383—73).

2.1.3. Действительное передаточное отношение передачи:

,

где ε = (0,015…0,020) – коэффициент упругого скольжения.

Проверить отклонение действительного передаточного отношения ∆u от заданного u:

Если изменилось u передачи (см. Исходные данные) необходимо уточнить передаточное число последующей рассчитываемой ступени привода и значения n и Т (табл.1.4.5).

2.1.4. В зависимости от компоновки машины назначают размер межосевого расстояния. Для открытой плоскоременной передачи рекомендуемое межосевое расстояние а, мм:

(d₁ + d₂) ≤ a ≤ 2,5(d₁ + d₂).

2.1.5. Расчетная длина ремня L'p, мм:

Полученное значение L'_р (мм) принять по стандарту из ря­да чисел: 500, 550, 600, 700, 750, 800, 850, 900, 1000, 1050, 1150, 1200, 1250, 1300, 1400, 1450, 1500, 1600, 1700, 1800, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000.

2.1.6. Уточнить значение межосевого расстояния а по стандартной длине L_р:

.

При монтаже передачи необходимо обеспечить возможность уменьшения а на 0,01 L для того, чтобы облегчить надевание ремня на шкив; для увеличения натяжения ремней необходимо предусмотреть возможность увеличения а на 0,025 L. Следовательно, действительное значение межосевого расстоя­ния а_д лежит в интервале:

а_min < a_д < а_max.

Окончательно для расчета а принять равным округленному значению а_д.

2.1.7. Угол обхвата ремнем ведущего шкива α°1, град:

.

Угол α°1 должен быть ≥ 150°. Если α < 150º, то следует увеличить межосевое расстояние или применить натяжной ролик. Так как натяжной ролик усложняет и удорожает конст­рукцию, снижает долговечность ремня, то применение его может быть оправдано малогабаритностью передачи или не­обходимостью автоматического регулирования силы натяже­ния ремня.

Значение коэффициента, учитывающего влияние угла обхвата на ведущем шкиве:

(или табл. 2.1.1).

2.1.8. Скорость ремня V, м/с:

,

где d₁ и n_дв — соответственно диаметр ведущего шкива (см. п. 2.1.1) и частота его вращения (см. Исходные данные); [ V ] = 35 м/с — допускаемая скорость. Если V получится меньше 10 м/с, то рекомендуется увеличить диаметр шкивов.

Значение коэффициента, учитывающего влияние центро­бежных сил:

(или табл. 2.1.1).

2.1.9. Число пробегов ремня ν, с‾¹:

ν = V/ Lp ≤ [ ν ].

где [ ν ] = 15 с‾¹ — допускаемая частота пробега; L_p — стан­дартная длина ремня.

Соотношение ν ≤ [ ν ] условно выражает долговечность ремня и гарантирует срок службы 1000…5000 ч.

Если для плоских ремней ν > 15 сˉ¹, то необходимо увели­чить межосевое расстояние.

2.1.10. Окружное усилие Ft, Н:

или ,

где Т_дв — вращающий момент, Нм; Р_дв — мощность двигателя, кВт (см. табл. 1.4.5); d₁ — диаметр ведущего шкива, мм (см. п. 2.1.1); V — скорость ремня, м/с (см. п. 2.1.8).

2.1.11. Допускаемое полезное напряжение (удельное ок­ружное усилие на единицу площади поперечного сечения ремня):

[σ] = k_o с_α с_V с_θ с_p,,

где k_o — номинальное полезное напряжение;

с_α — коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата на ведущем шкиве;

с_V — коэффициент, учитывающий влияние центробежных сил;

с_θ — коэффициент, учитывающий вид передачи и угол на­клона межосевой линии к горизонту;

с _р — коэффициент, учитывающий динамичность нагруже­ния передачи и режим ее работы.

Значения поправочных коэффициентов с представлены в таблице 2.1.1.

Таблица 2.1.1

Значения поправочных коэффициентов с

Коэффициент динамичности нагрузки и длительности работы ср
Характер нагрузки ср	Спокойная 1,0	С умеренными колебаниями 0,9	Со значительными колебаниями 0,8	Ударная и резко неравномерная 0,7
Примеры	Передачи к ленточным транспортерам, токарным, шлифовальным и фрезерным станкам	Пластинчатые транспортеры, поршневые компрессоры, галтовочные барабаны и пр.	Транспортеры скребковые и винтовые, реверсивные приводы, мешалки и пр.	Молоты, дробилки, экскаваторы и пр.
Примечание. При двухсменной работе ср следует понижать на 0,1; при трехсменной — на 0,2
Коэффициент угла обхвата α°1 на меньшем шкиве сα
Угол обхвата α1, град.
сα	для плоских ремней		0,97	0,94	0,91	―	―	―
для клиновых ремней		0,98	0,95	0,92	0,89	0,86	0,83
Коэффициент влияния натяжения от центробежной силы сV
Скорость ремня V, м/с
сV	для плоских ремней	1,04	1,03		0,95	0,88	0,79	0,68
для клиновых ремней	1,05	1,04		0,94	0,85	0,74	0,6

Коэффициент угла наклона линии центров шкивов к горизонту сθ
Открытая передача с натяжением ремня за счет ее упругости при угле наклона межосевой линии к горизонту	Передача с автоматическим натяжением ремня
Угол наклона θ, град	0°…60°	60°…80°	80°…90°
сθ	1,0	0,9	0,8	1,0
Коэффициент влияния отношения расчетной длины ремня Lp к базовой Lо
Отношение Lp/ Lо	0,4	0,6	0,8		1,2	1,4
сL	для клинового ремня нормального сечения	0,82	0,89	0,95		1,04	1,07
для клинового узкого ремня	0,85	0,91	0,96		1,03	1,06
Коэффициент числа ремней клиноременной передачи сz
Ожидаемое число ремней z	2…3	4…5
сz	0,95	0,90	0,85

При стандартных условиях k_o выбирается в зависимости от того, как расположена передача, по ГОСТу в зависимости от соотношения d₁/δ.

Значение k_o, относящееся к горизонтальным передачам, при d₁ = d₂ (что соответствует углам обхвата α = 180º), при напряжении от предварительного натяжения σ_о = 1,8МПаи скорости V= 10м/сданы в таблице 2.1.2. При определении k_o отношением d_min/δ задаются. Для повышения долговечности ремней следует ориентироваться на большие значения число­вых коэффициентов.

Чем больше отношение d_min/δ, тем ремень прочнее и долго­вечнее (в нем меньше напряжения от изгиба). Рекомендован­ное отношение для плоских резиновых ремней d_min/δ= 40.

Таблица 2.1.2

Значение номинального полезного напряжения k_o

Материал ремня	dmin / δ
Резинотканевые	2,10	2,17	2,21	2,25	2,28	2,30	2,33	2,37
Кожаные	1,70	1,90	2,04	2,15	2,23	2,30	2,40	2,50
Хлопчато­ бу­мажные	1,50	1,60	1,67	1,72	1,80	1,85	1,90	1,90

2.1.12. По окружной силе F_t и допускаемому полезному напряжению [σ] вычисляют требуемую площадь поперечного сечения ремня:

S = b δ_р = F_t / [σ].

По таблицам 2.1.3—2.1.8 находят размеры поперечного сече­ния ремня. При этом необходимо следить, чтобы отношение d_min/δ_р было не меньше выбранного по таблице 2.1.2.

Из условия d₁/δ_р ≥ 40следует, что толщина ремня должна быть не больше δ_р ≤ d₁/ 40.

Выбираем δ_р = … мм.

Ширина ремня b = S / δ_р.

По таблицам 2.1.3—2.1.7 принимаем ширину ремня по стандарту: b = … мм.

Таблица 2.1.3