Расчет ременной передачи.

 

16.1 Определяем исходные данные.

Клиноременные передачи рассчитывают в соответствии с требованиями [13] (для ремней нормального сечения).

Определяем следующие необходимые исходные данные:

Номинальный вращающий (движущий) момент на малом шкиве передачи Т_1ном, равен моменту на валу двигателя: Т_1ном=Т_эд=11 Н·м. (стр,10)

Необходимое значение передаточного числа U_р.п.=2,05 (стр. 9])

Срок службы привода, в состав которого входит рассчитываемая ременная передача, t_p=10000 ч.

Определяем частоту вращения малого шкива передачи при её номинальном нагружении по следующей формуле:

, мин^-1 (16.1)

где  - необходимое передаточное число;

 - частота вращения выходного вала редуктора, мин¹.

В нашем случае: . (стр. 9]).

Для тихоходного вала имеем: мин^-1. (По заданию).

Тогда расчетное значение частоты вращения малого шкива составит:

, мин^-1

Определяем номинальное значение передаваемой мощности, (мощности на малом шкиве передачи) по следующей формуле:

, кВт (16.2)

где Т_1ном - Номинальный вращающий (движущий) момент на малом шкиве передачи, Н·м;

 - частота вращения малого шкива передачи, мин^-1;

 - КПД ременной передачи.

В нашем случае имеем: Т_1ном=11 Н·м. (стр. 10)

мин^-1.

Для ременной передачи имеем: . (стр. 8)

Тогда расчетное значение номинальной мощности на малом шкиве составит:

, кВт

 

16.2 Выбор размера сечения назначенного ранее типа

ремня и наименьшее значение диаметра малого шкива

передачи.

 

В нашем время получили большое применение кордошнуровые ремни [11]. В соответствии с этим стандартом выбираем тип ремня А (А) нормального сечения по [11].

мм; Т=8 мм; у_о=2,8 мм; А=81 мм²; L=560…4500 мм; d_рmin=75 мм; Т₁=11…70 Н·м. По ГОСТ 1284.2-82 выбираем IV класс – N_o=3·10⁶.

Наименьшее значение диаметра малого шкива передачи .

Назначаем диаметр малого шкива ,мм. При проектировании передач со стесненными габаритами принимают  , по [30].

Значение расчетного диаметра большого шкива передачи находится по формуле:   

мм (16.3)

где  - необходимое передаточное число передачи;

 - диаметр малого шкива, мм;

 - коэффициент скольжения ремня по шкиву. В нашем случае имеем: . (стр.8).

мм. (стр.64).

Для кордошнуровых - принимают x = 0,01. [7, с. 287].

Тогда расчетное значение диаметра больного шкива передачи составит:

мм

Исходя из этого принимаем мм. (значение согласовано со стандартизованным [30] рядом диаметров).

 

 

16.3 Расчет фактического значения передаточного числа
и скорости движения ремня.

 

Фактическое значение передаточного числа передачи находится по следующей формуле:

(16.4)

где  - диаметр большого шкива, мм;

 - диаметр малого шкива, мм;

 - коэффициент скольжения ремня по шкиву. В нашем случае имеем:  мм. (стр.64).

 мм (стр.64).

Для кордошнуровых - принимают x = 0,01. [7, с. 287].

Тогда расчетное значение фактического передаточного числа передачи составит:

Определяем скорость движения ремня по формуле:

 м/с(16.5)

где  - диаметр малого шкива, мм;

 - частота вращения малого шкива передачи, мин^-1. В нашем случае имеем: мм. (стр.64).

мин^-1.

Тогда расчетное значение скорости движения ремня составит:

 м/с

 

16.4 Определение межосевого расстояния передачи.

 

Для свободного размещения двигателя и редуктора, конструктивно назначаем предварительное значение а₀ межосевого расстояния передачи, .

Определяем необходимую расчетную длину ремня:

(16.5)

где а₀ – предварительное значение межосевого расстояния передачи, мм;

 - диаметр большого шкива, мм;

 - диаметр малого шкива, мм. В нашем случае имеем: а₀=325 мм.

 мм. (стр.64).

 мм (стр.64). Тогда расчетное значение необходимой длины ремня составит:

Согласовав полученное значение с рядом стандартных длин ремней, получили, что . Это значение входит в промежуток длин ремней выбранного типоразмера ремня.

Проверяем принятое значение расчетной длины ремня по условию:

(16.6)

где V - скорость движения ремня, м/с;

L _p - принятое  значение расчетной длины ремня, м;

[u] - допускаемое значение пробегов ремня, с^-1.  В нашем случае имеем: V=2,8 м/с. (стр.25).

. (стр.65).

Для клиновых ремней, согласно данным [4, c. 153], принимают [u]=(20…30) с^-1. Тогда по условию составит:

 - условие выполняется.

Уточняем необходимое значение межосевого расстояния передачи, принимая это уточненное значение за номинальное межосевое расстояние передачи, по формуле:

, мм (16.7)

где L _p - принятое  значение расчетной длины ремня, м;

 

В нашем случае имеем:     L _p=1120мм. [стр.65].

[13, ф.10].

[3, ф.10]. Тогда расчетное значение номинального межосевого расстоянии передачи составит:

, мм

 

16.5 Определение значения угла охвата ремнем малого шкива передачи.

 

Найдем угол охвата по формуле 5 [13]:

 (16.8)

где  - диаметр большого шкива, мм;

 - диаметр малого шкива, мм;

 - номинальное межосевое расстояние передачи, мм. В нашем случае имеем:  мм. [стр.64].

 мм [стр.64].

мм. Тогда угол охвата составит:

º

Условие  выполняется.

 

 

16.6 Определение необходимого числа ремней в одном комплекте.

 

Необходимое в передаче число параллельно работающих клиновых ремней К вычисляют по формуле 15 [13]:

(16.9)

где Р_ном- номинальное значение передаваемой мощности, кВт;

С_р - коэффициент динамичности приложения внешней нагрузки и режима (сменности) работы передачи;

Р₀ - номинальная мощность, которую может передать один ремень без его буксования на шкивах при работе передачи в стандартных условиях её испытаний, кВт;

С_a - коэффициент угла охвата ремнем малого шкива передачи, определяемый для узких ремней по нижеприведенной формуле;

С_L - коэффициент, учитывающий отличие расчетной длины ремня L_p от его базовой длины L₀;

С_К - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между параллельно работающими ремнями передачи;

В нашем случае имеем: Р_ном=0,7 кВт. [стр.62].

При режиме работы средний, а работа ремней двухсменная имеем: С_р=1,2. [13, табл. 1].

Для клиновых ремней с нормальными поперечным сечениям имеем: Р₀=0,98 кВт. [13, табл.7].

Для ремней с нормальными сечениями имеем: С_a=0,96. [13, табл.18].

Для ремней с нормальным сечениям имеем: С_L=0,89. [13, табл.19].

Для ремней с нормальным сечениям имеем: С_К=0,78. [13, табл.20]. Тогда расчетное значение необходимого в передаче числа параллельно работающих клиновых ремней К составит:

 Принимаем К=4.

 

 

16.7 Расчет усилия, действующего на вал.

 

Усилие действующее на валы от ременной передачи рассчитывается по следующей зависимости:

 (16.10)

где F₀ - необходимое (для работы без пробуксовки на шкивах) первоначальное натяжение одного ремня, Н;

К - необходимоу в передаче число параллельно работающих клиновых ремней;

a₁ - угол охвата ремнем малого шкива, град.

В нашем случае имеем:

Первоначальное усилие натяжения одного клинового ремня F₀, Н, определяют по следующей зависимости:

 (16.11)

где F_t - тяговое (окружное) усилие передачи при её номинальном нагружении;

С_р - коэффициент динамичности приложения внешней нагрузки и режима (сменности) работы передачи;

q - линейная плотность выбранного ремня, кг/м;

е = 2,718 - основание натуральных логарифмов;

b₁ - угол скольжения ремня на малом шкиве передачи, град;

f^I - приведенный коэффициент трения ремня на боковых поверхностях канавок шкива;

К - необходимоу в передаче число параллельно работающих клиновых ремней;

С_a - коэффициент угла охвата ремнем малого шкива передачи, определяемый для узких ремней по нижеприведенной формуле;

С_К - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между параллельно работающими ремнями передачи;

V - скорость движения ремня, м/с.

В нашем случае имеем:

.

При режиме работы средний, а работа ремней двухсменная имеем: С_р=1,2. [13, табл. 1].

Для кордошнуровых ремней имеем: q=0,06 кг/м. [7, стр.293].

Угол скольжения b₁ определяется по формуле:

 (16.12)

где a₁ - угол охвата ремнем малого шкива, град.  В нашем случае имеем: a₁=163. Тогда расчетное значение угла скольжения составит:

 

Коэффициент трения ремня находится по следующей формуле:

 (16.13)

где  f - коэффициент трения ремня о шкив;

a - угол профиля канавок шкива, град. В нашем случае имеем:

.

Для клиноременных передач имеем: a=34º. Тогда расчетное значение коэффициента трения ремня составит:

имеем: V=3,7 м/с. [стр.65]. Тогда расчетное значение первоначального усилия натяжения одного клинового ремня F₀ составит:

Число ремней имеем: К=4. [стр.66].

Имеем: a₁=163º. [стр.68]. Тогда расчетное значение усилий действующее на валы от ременной передачи составит:

 

 

 

16.8 Определение прогнозируемой долговечности ремней.

 

Прогнозируемую долговечность их ремней t_h находим по следующей зависимости:

(16.14)

где s_{lim в} - базовый предел выносливости ремня, МПа;

m - показатель степени кривой выносливости ремней;

N₀ - базовое число циклов изменения напряжений, возникающих в опасных точках ремня, циклов;

Y_h - коэффициент, учитывающий нестационарность внешней нагрузки и ограниченность (заданным сроком службы привода t_p) длительности эксплуатации передачи;

m - коэффициент, учитывающий влияние на долговечность ремня передаточного числа U;

u - число пробегов ремня, с^-1;

Z _шк - число шкивов передачи;

s_max - нормальные напряжения, возникающие в опасных точках ремня при номинальном нагружении передачи, МПа.

В нашем случае имеем:

Для кордошнуровых ремней принимают s_{lim в} =10 МПа.

Для нормальных клиновых ремней принимают m=10.

Так как ремень IV класса, то имеем: N₀=3·10⁶ циклов.

Коэффициент, учитывающий нестационарность внешней нагрузки и ограниченность (заданным сроком службы привода t_p) длительности эксплуатации передачи, рассчитывается по следующей зависимости:

, (16.15)

где n - число блоков (режимов) нагружения передачи;

T_i, t_i - параметры (вращающий момент и суммарное время его действия за весь расчетный срок службы передачи) i-го блока нагружения передачи. Тогда расчетное значение коэффициента учитывающего нестационарность внешней нагрузки составит:

В соответствии с рекомендациями ISO, по следующей формуле:

 (16.16)

Число пробегов ремня составляет: u=3,3 с^-1.

Число шкивов в передаче: Z _шк=2.

Нормальные напряжения s_max , МПа, возникающие в опасных точках ремня (на наружной поверхности участка ремня, располагающегося на дуге покоя малого шкива передачи) при номинальном нагружении передачи, вычисляют по следующей зависимости:

(16.17)

где s_Ft - напряжение, возникающее в поперечном сечении ремня от тягового усилия передачи, МПа;

е = 2,718 - основание натуральных логарифмов;

b₁ - угол скольжения ремня на малом шкиве передачи, град;

f^I - приведенный коэффициент трения ремня на боковых поверхностях канавок шкива;

E_u - модуль упругости материала ремня при его изгибе, МПа;

y₀ - расстояние от нейтрального слоя ремня до его наружной поверхности, мм;

 - диаметр малого шкива, мм;

r - плотность материала ремня, кг/м³;

V - скорость движения ремня, м/с.

В нашем случае имеем:

Напряжения s _Ft, МПа, возникающие в поперечном сечении ремня от тягового усилия передачи F_t, определяют по следующей зависимости:

(16.18)

где F_t - тяговое усилие передачи при её номинальном нагружении, Н;

С_р - коэффициент динамичности приложения внешней нагрузки и режима (сменности) работы передачи;

А - площадь поперечного сечения выбранного ремня, мм²;

С_К - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между параллельно работающими ремнями передачи;

К – принятое число ремней.

В нашем случае имеем:

. [стр.].

При режиме работы средний, а работа ремней двухсменная имеем: С_р=1,2. [13, табл. 1].

А=81 мм². [стр.63].

Для ремней с нормальным сечениям имеем: С_К=0,78. [13, табл.20].

К=4. [стр.66]. Тогда расчетное значение напряжения возникающее в поперечном сечении ремня от тягового усилия составит:

 [стр.].

. [стр.].

Для прорезиненных ремней согласно данным [4, c.159] имеем Е _u = (80…100) МПа, принимаем Е _u=90 МПа.

для нормальных ремней по ГОСТ 1284.1 - 89 имеем: y₀=2,8.

мм. [стр.64].

Для клиновых ремней r=(1250…1400) кг/м³. Принимаем r=1250 кг/м³. [4,  c.159].

V=3,73 м/с. Тогда расчетное значение нормального напряжения s_max составит:

Тогда расчетное значение прогнозируемой долговечности ремней t_h составит:

Так как прогнозируемая долговечность ремня t_h >t_p=10000 ч., то замену ремней в процессе эксплуатации передачи не предусматривают.

16.9 Выбор вида натяжного устройства.

 

Для создания между ремнем и шкивами необходимых значений сил трения, благодаря которым и передается вращательное движение во фрикционных передачах, необходимо не только предварительно (при монтаже передачи) натянуть ремень с требуемым усилием F_о, но и сохранить это натяжение в процессе эксплуатации передачи.

В ременных передачах со шкивом, расположенным на валу электродвигателя, наибольшее применение получили натяжные устройства, которые предусматривают периодическое (при помощи передачи “Винт-гайка”) перемещение (осуществляемое при профилактических работах, проводимых в процессе эксплуатации передачи) этого шкива вместе с электродвигателем, устанавливаемым в этом случае на салазках или поворотной плите.

В данном случае натяг ремня будет осуществляться за счет салазок.

 

16.10 Определение стрелы провисания верхней ветви ремня.

 

Необходимое значение стрелы провисания ветви ремня f, мм, под контрольным грузом, имеющим вес F_g, находят по следующей зависимости, полученной из разложения сил:

где F_g  - вес контрольного грузика, Н;

а_мон - необходимое значение монтажного межосевого расстояния передачи, мм;

b - угол наклона к горизонтали верхней ветви ремня, град;

F₀ - необходимое значение усилия первоначального натяжения ветви ремня, Н.

В нашем случае имеем:

F_g =(10…15)Н.

Необходимое значение монтажного межосевого расстояния передачи определяют исходя из нижеследующих соображений:

мм (16.19)

где  - номинально межосевое расстояние передачи, мм;

 - коэффициент запаса натяжения, учитывающий вытягивание ремня;

F₀ - необходимое значение усилия первоначального натяжения ветви ремня, Н;

Е - модуль продольной упругости материала ремня, МПа;

А - площадь поперечного сечения ремня, мм².

В нашем случае имеем:

мм. [стр.68].

 больший - для новых ремней и меньший - для ремней, уже подвергшихся вытягиванию в процессе их эксплуатации: .

F₀=61 Н. [стр.68].

Lля кордошнуровых Е = 500 МПа;

А=81 мм². [стр.68]. Тогда расчетное значение монатжного межосевого расстояния составит:

мм

b - угол наклона к горизонтали верхней ветви ремня. Он вычисляется по очевидной зависимости: 

(16.20)

где  - угол наклона к горизонтали линии центров передачи, град;

à - угол наклона ветви ремня к линии центров передачи, град.

В нашем случае имеем:

º.

à - угол наклона ветви ремня к линии центров передачи. Его определяют из тригонометрических соотношений:

Тогда расчетное значение стрелы провисания ветви составит:

мм

Округлим значение стрелы провисания ветви ремня до ближайшего меньшего целого числа: мм.

Измеренное значение стрелы провисания f _изм должно отличаться от ее необходимого значения f не более чем на ±1,0 мм.

 

16.11 Назначение материала и выбор конструкции шкивов

 передачи.

 

Шкивы ременных передач представляют собой цилиндрические колеса, состоящие из обода, охватываемого ремнем, ступицы, необходимой для посадки шкива на вал, и соединяющих их элементов - диска или спиц.

Конструкции шкивов клиноременных передач всех видов, их основные расчетные, посадочные и габаритные размеры регламентируются [37] и [30].

Шкивы с исходным диаметром d_d = 63…100 мм в соответствии с [30] выполняют монолитными, точеными, с выступающей односторонней ступицей или без нее. Назначаем данную конструкцию для малого шкива, т. к. .анную конструкцию для малого шей в процессе эксплуатации привода, но чтобы этого не делать примим

Шкивы с диаметром d_d = 100…400 мм в соответствии с [30] изготавливают со сплошным диском или имеющим 4 - 6 отверстий, предназначенных для удобства демонтажа и снижения веса шкивов. Назначаем данную конструкцию для малого шкива, т. к. .

При окружных скоростях V<5 м/с применяется чугун СЧ15.

В условиях любой разновидности серийных производств шкивы выполняют литыми.

 

16.12 Определение исполнительных размеров шкивов.

 

Размеры профиля канавок:

Угол профиля канавок в шкивах a для клиновых ремней назначают в соответствии с [37табл. 4]:

· Для малого шкива:

· Для большого шкива: .

Размеры канавок в шкивах для клиновых ремней регламентируют [37].

Для малого шкива: .

Для большого шкива: .

Посадочные диаметры шкивов: ,

Размеры основных конструктивных элементов шкивов:

Глубина канавок в шкивах: .

Ширина шкива для передач:

  Согласно ряду .

Толщина обода чугунных шкивов: .

Наружный диаметр обода шкивов: ;

.

Принимаем

Внутренний диаметр обода шкивов:

;

.

Согласно ряду , .

Толщина диска: .

  Толщина диска должна превышать 8 мм.

Диаметры ступиц шкивов:

малого .

большого

Согласно ряду , .

Длины ступиц:

.

Принимаем

Радиус сопряжений: ; .

 

 17. Подбор муфты для соединения вала редуктора с приводным валом.

 

Муфта, соединяющая приводной вал с редуктором, называется приводной. В качестве приводных используем компенсирующие жесткие муфты. Так как муфта будет компенсирующая жесткая, то выбирать будем из:

МКД - муфта кулачково-дисковая [28];

МЦ – муфта цепная [29];

МЗ – муфта зубчатая [36].

Определим расчетный момент на муфте по формуле:

, Н·м (17.1)

где К_р – коэффициент режима работы муфты;

Т_Мном – момент передаваемый муфтой, при номинальном режиме нагружения привода, Н·м.

В нашем случае имеем:

К_р=1,5. [Чернин табл.17.1].

Т_Мном=Т₂=57 Н·м. [стр.]. Тогда расчетное значение момента на муфте составит:

Ориентировочно оцениваем диаметр вала в месте установки муфты по следующей зависимости:

 , мм (17.2)

где  - расчетный момент на муфте, Н·м;

 - допускаемое напряжения кручения, МПа.

В нашем случае имеем:

. [стр.].

Для компенсации влияния изгиба вала назначают заниженные значения допускаемых напряжений кручения. . Тогда расчетный диаметр вала в месте установки муфты составит:

Рассматриваем исполнения муфт с короткими валами.

В соответствии с [28] для МКД

Усилие, с которым муфта будет воздействовать на валы, находим по формуле:

Здесь  – коэффициент, учитывающий тип муфты.

В соответствии с Р50-83-88 для МКД .

 – окружное усилие на муфте. .

Для МКД: .

.

.

 

МЦ:

В соответствии с ГОСТ 20742-81 для МЦ

Усилие, с которым муфта будет воздействовать на валы, находим по формуле:

Здесь  – коэффициент, учитывающий тип муфты.

В соответствии с Р50-83-88 для МЦ .

 – окружное усилие на муфте.

.

 Н

.

 

МЗ:

В соответствии с [29] для МЗ 

 – окружное усилие на муфте.

.

 Н

Для МЗ: .

Здесь m=2.5 z=20

.

 

Принимаем муфту МЗ по [29], т.к. у этой муфты самые предпочтительные компенсирующие способности относительно других муфт.

Муфта М40 145х40х82.

Зубчатая муфта — жёсткая компенсирующая муфта, которая состоит из полумуфт с внешними зубчатыми венцами, и разъёмной обоймы с двумя внутренними зубчатыми венцами. Эти устройства предназначены для передачи крутящего момента между двумя валами, оси которых не являются коллинеарными.

 

Зубчатая муфта обеспечивает компенсацию осевого, радиального и углового смещения валов. Это достигается за счёт того, что её зубчатое зацепление изготовляют с гарантированным боковым зазором и с возможностью свободного осевого смещения сопряжённых зубьев, а сами зубья имеют бочкоподобную форму со сферической внешней поверхностью. Компенсация отклонений от соосности валов сопровождается проскальзыванием зубьев.

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: