No Image

Расчет передаточного отношения ременной передачи

СОДЕРЖАНИЕ
86 просмотров
15 ноября 2019

Ременная передача – это механизм переноса энергии с помощью приводного ремня, использующего силы трения или зацепления. Величина передаваемой нагрузки зависит от натяжения, угла обхвата и коэффициента трения. Ремни огибают шкивы, один из которых ведущий, а другой – ведомый.

Достоинства и недостатки

Ременная передача имеет следующие положительные свойства:

  • бесшумность и плавность в работе;
  • не требуется высокая точность изготовления;
  • проскальзывание при перегрузках и сглаживание вибраций;
  • нет необходимости в смазке;
  • небольшая стоимость;
  • возможность ручной замены передачи;
  • легкость монтажа;
  • отсутствие поломок привода при обрыве ремня.

  • большие размеры шкивов;
  • нагрузка на валы;
  • нарушение передаточного отношения при проскальзывании ремня;
  • небольшая мощность.

В зависимости от вида ремень бывает плоским, клиновым, круглым и зубчатым. Этот элемент ременной передачи может объединять преимущества нескольких типов, например, поликлиновый.

Области использования

  1. 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.
  2. Ременная передача с клиновыми ремнями применяется для сельскохозяйственной техники и автомобилей (вентиляторная), в тяжелонагруженных и высокоскоростных приводах (узкая и нормального сечения).
  3. Вариаторы нужны там, где скорость вращения промышленных машин регулируется бесступенчато.
  4. Приводы с зубчатыми ремнями обеспечивают наилучшие характеристики передач в промышленности и в бытовой технике, где требуются долговечность и надежность.
  5. Круглоременные применяются для малых мощностей.

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.

Плоские ремни ременных передач

Типы передач бывают следующими:

  1. Открытые – с параллельными осями и вращением шкивов в одном направлении.
  2. Шкивы со ступенями – можно изменить обороты ведомого вала, при этом у ведущего они постоянные.
  3. Перекрестные, когда оси параллельны, а вращение происходит в разных направлениях.
  4. Полуперекрестные – оси валов скрещиваются.
  5. С натяжным роликом, увеличивающим угол обхвата шкива меньшего диаметра.

Ременная передача открытого типа применяется для работы при высокой скорости и с большим межосевым расстоянием. Высокие КПД, нагрузочная способность и долговечность позволяют использовать ее в промышленности, в частности для сельскохозяйственных машин.

Клиноременная передача

Передача характеризуется трапециевидным поперечным сечением ремня и соприкасающимися с ним поверхностями шкивов. Передаваемые усилия при этом могут быть значительными, но ее КПД – небольшой. Клиноременная передача отличается небольшим расстоянием между осями и высоким передаточным числом.

Зубчатые ремни

Передача применяется для высокой скорости при небольшом расстоянии между осями. Она обладает одновременно преимуществами ременных и цепных приводов: работа при высоких нагрузках и с постоянным передаточным отношением. Мощность 100 кВт может обеспечивать преимущественно зубчатая ременная передача. Обороты при этом являются очень высокими – скорость ремня достигает 50 м/с.

Шкивы

Шкив ременной передачи бывает литым, сварным или сборным. Материал выбирают в зависимости от оборотов. Если он изготовлен из текстолита или пластмассы, скорость составляет не более 25 м/с. Если она превышает 5 м/с, требуется статическая балансировка, а для быстроходных передач – динамическая.
В процессе работы у шкивов с плоскими ремнями происходит износ обода от проскальзывания, надлом, трещины, поломка спиц. В клиноременных передачах изнашиваются канавки на рабочих поверхностях, ломаются буртики, происходит разбалансировка.

Если вырабатывается отверстие ступицы, его растачивают, а затем запрессовывают втулку. Для большей надежности ее делают одновременно с внутренним и наружным шпоночными пазами. Тонкостенную втулку устанавливают на клей и крепят болтами через фланец.

Трещины и изломы заваривают, для чего шкив сначала разогревают для устранения остаточных напряжений.

При обтачивании обода под клиновидный ремень допускается, что частота вращения может изменяться до 5% от номинальной.

Расчет передач

Все расчеты для любых типов ремней основаны на определении геометрических параметров, тяговой способности и долговечности.

1. Определение геометрических характеристик и нагрузок. Расчет ременной передачи удобно рассмотреть на конкретном примере. Пусть нужно определить параметры ременного привода от электрического двигателя мощностью 3 кВт к токарному станку. Частоты вращения валов составляют, соответственно, n1 = 1410 мин -1 и n2 = 700 мин -1 .

Читайте также:  Как пользоваться подкатным домкратом видео

Выбирается обычно узкий клиновой ремень как наиболее часто используемый. Номинальный момент на ведущем шкиве составляет:

T1 = 9550P1 : n1 = 9550 х 3 х 1000 : 1410 = 20,3 Нм.

Из справочных таблиц выбирается диаметр ведущего шкива d1 = 63 мм с профилем SPZ.
Скорость ремня определяется так:

V = 3,14d1n1 : (60 х 1000) = 3,14 х 63 х 1410 : (60 х 1000) = 4,55 м/с.

Она не превышает допустимую, которая составляет 40 м/с для выбранного типа. Диаметр большого шкива составит:

d2 = d1u х (1 – ey) = 63 х 1410 х (1-0,01) : 700 = 125,6 мм.

Результат приводится к ближнему значению из стандартного ряда: d2 = 125 мм.
Расстояние между осями и длину ремня находят из следующих формул:

a = 1,2d2 = 1,2 х 125 = 150 мм;
L = 2a + 3,14dcp + ∆ 2 : a = 2 х 150 + 3,14 х (63 + 125) : 2 + (125 – 63) 2 : (4 х 150) = 601,7 мм.

После округления до ближайшего значения из стандартного ряда получается окончательный результат: L= 630 мм.

Межосевое расстояние изменится, и его можно снова пересчитать по более точной формуле:

a = (L – 3,14dcp) : 4 + 1 : 4 х ((L – 3,14dcp) 2 – 8∆ 2 ) 1/2 = 164,4 мм.

Для типовых условий передаваемая одним ремнем мощность определяется по номограммам и составляет 1 кВт. Для реальной ситуации ее надо уточнить по формуле:

После определения коэффициентов по таблицам получается:

[P] = 1 х 0,946 х 1 х 0,856 х 1,13 = 0,92 кВт.

Требуемое количество ремней определяется делением мощности электродвигателя на мощность, которую может передавать один ремень, но при этом еще вводится коэффициент Сz = 0,9:

z = P1 : ([P]Cz) = 3 : (0,92 х 0,9) = 3,62 ≈ 4.

Сила натяжения ремня составляет: F = σA = 3 х 56 = 168 H, где площадь сечения А находится по таблице справочника.

Окончательно нагрузка на валы от всех четырех ремней составит: Fsum = 2Fz cos(2∆/a) = 1650 H.

2. Долговечность. В расчет ременной передачи входит также определение долговечности. Она зависит от сопротивления усталости, определяемого величиной напряжений в ремне и частотой их циклов (количество изгибов в единицу времени). От появляющихся при этом деформаций и трения внутри ремня происходят разрушения усталости – надрывы и трещины.

Один цикл нагрузки проявляется в виде четырехкратного изменения напряжений в ремне. Частота пробегов определяется из такого соотношения: U = V : l 1/3 .

Поскольку он стандартизован, расчетная величина приводится к ближайшему значению ряда. Для высоких скоростей берутся повышенные значения.

Число зубьев ведомого шкива определяется по передаточному числу: z2 = uz1.

Межосевое расстояние зависит от диаметров шкивов: a = (0,5. 2) х (d1 + d2).

У ремня число зубьев будет равно: zp = L : (3,14m), где L – ориентировочная расчетная длина ремня.

После выбирают ближнее стандартное число зубьев, затем определяют точную длину ремня из последнего соотношения.

Нужно также определить ширину ремня: b = Ft : q, где Ft – окружная сила, q – удельное натяжение ремня, выбираемое по модулю.

Нагрузка на валы составит: R = (1. 1,2) х Ft.

Заключение

Работоспособность ременных передач зависит от типа ремней и условий их эксплуатации. Правильный расчет позволит выбрать надежный и долговечный привод.

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: b = 17; bР = 14; y = 4;

h = 10,5; площадь сечения А = 138 мм 2 . Клиновые ремни нормального сечения О применяются только для передач мощностью до 2 кВт.

Рисунок 7 – Геометрические и силовые параметры клиноремерной

Рисунок 8 – Номограмма для выбора клиновых ремней

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.

Читайте также:  8L05a datasheet на русском

Определим расчетный диаметр ведомого шкива , мм

. (66)

Полученное расчетное значение диаметра округляем до ближайшего стандартного значения по таблице Б. 3. Принимаем d2 = 315 мм.

Определим фактическое передаточное число ременной передачи

, (67)

где = 0,01 … 0,02 – коэффициент скольжения [4].

Проверим отклонение  фактического передаточного числа от заданного передаточного числа

.

Определим предварительное значение межосевого расстояния ременной передачи в интервале

, ( 68)

. (69)

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

(70)

. 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]

(71)

.

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].

Определим угол обхвата ремнем ведущего шкива , град.

. (72)

Определим скорость ремня , м/с

. (73)

Определим расчетную мощность , кВт, передаваемую одним клиновым ремнем проектируемой передачи [6, с.272]

(74)

где номинальная мощность, кВт, передаваемая одним клиновым ремнем базовой передачи, выбираемая методом интерполирования из таблицы 11. Для рассматриваемого примера.

Таблица 11 – Номинальная мощность, кВт, передаваемая одним клиновым ремнем базовой передачи [8, с. 489 – 490]

Ременные передачи

Общие сведения о ременных передачах

Ременные передачи относятся к передачам трением (фрикционным), у которых передача мощности осуществляется за счет сил трения, возникающих между ведущим, ведомым и промежуточным звеном – упругим ремнем (гибкой связью) .
Ведущее и ведомое звено обычно называют шкивами. Этот тип передач обычно применяется для соединения валов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга.

Для нормальной работы ременной передачи необходимо предварительное натяжение ремня, которое может осуществляться за счет перемещения одного из шкивов, за счет натяжных роликов или установки двигателя (механизма) на качающейся плите.

Классификация ременных передач

Ременные передачи классифицируют по различным признакам – по форме поперечного сечения ремня, по взаимному расположению валов и ремня, по количеству и виду шкивов, по количеству охватываемых ремнем шкивов, по способу регулировки натяжения ремня (с вспомогательным роликом или с подвижными шкивами).

1. По форме поперечного сечения ремня различают следующие виды ременных передач:

  • плоскоременные (поперечное сечение ремня имеет форму плоского вытянутого прямоугольника, рис. 1а) ;
  • клиноременные (поперечное сечение ремня в форме трапеции, рис. 1б) ;
  • поликлиноременные (ремень снаружи имеет плоскую поверхность, а внутренняя, взаимодействующая со шкивами, поверхность ремня снабжена продольными гребнями, выполненными в поперечном сечении в форме трапеции, рис. 1г) ;
  • круглоременные (поперечное сечение ремня имеет круглую или овальную форму, рис. 1в) ;
  • зубчатоременные (внутренняя, контактирующая со шкивами, поверхность плоского ремня снабжена поперечными выступами, входящими в процессе работы передачи в соответствующие впадины шкивов, фото ниже) .

Наибольшее применение в машиностроении имеют клиновые и поликлиновые ремни. Передачу круглым резиновым ремнем (диаметром 3…12 мм) применяют в приводах малой мощности (настольные станки, приборы, бытовые машины и т. п.) .

Разновидностью ременной передачи является зубчатоременная, в которой передача мощности осуществляется зубчатым ремнем путем зацепления зубцов ремня с выступами на шкивах. Этот тип передач является промежуточным между передачами зацеплением и передачами трением. Зубчатоременная передача не требует значительного предварительного натяжения ремня и не имеет такого недостатка, как скольжение ремня, которое присуще всем прочим ременным передачам.

Клиноременную передачу в основном применяют как открытую. Клиноременные передачи обладают большей тяговой способностью, требуют меньшего натяжения, благодаря чему меньше нагружают опоры валов, допускают меньшие углы обхвата, что позволяет применять их при больших передаточных отношениях и малому расстоянию между шкивами.

Клиновые и поликлиновые ремни выполняют бесконечными и прорезиненными. Нагрузку несет корд или сложенная в несколько слоев ткань.

Читайте также:  Станок горизонтально фрезерный 6р81г технические характеристики

Клиновые ремни выпускают трех видов: нормального сечения, узкие и широкие. Широкие ремни применяются в вариаторах.

Поликлиновые ремни – плоские ремни с высокопрочным кордом и внутренними продольными клиньями, входящими в канавки на шкивах. Они более гибкие, чем клиновые, лучше обеспечивают постоянство передаточного числа.

Плоские ремни обладают большой гибкостью, но требуют значительного предварительного натяжения ремня. Кроме того, плоский ремень не так устойчив на шкиве, как клиновый или поликлиновый.

2. По взаимному расположению валов и ремня:

  • с параллельными геометрическими осями валов и ремнем, охватывающим шкивы в одном направлении – открытая передача (шкивы вращаются в одном направлении, рис. 2а) ;
  • с параллельными валами и ремнем, охватывающим шкивы в противоположных направлениях – перекрестная передача (шкивы вращаются во встречных направлениях, рис. 2б) ;
  • оси валов перекрещиваются под некоторым углом (чаще всего 90°, рис. 2в) – полуперекрестная передача ;
  • валы передачи пересекаются, при этом изменение направления потока передаваемой мощности осуществляется посредством промежуточного шкива или ролика – угловая передача (рис. 2г) .

3. По числу и виду шкивов, применяемых в передаче: с одношкивными валами; с двушкивным валом, один из шкивов которого холостой; с валами, несущими ступенчатые шкивы для изменения передаточного числа (для ступенчатой регулировки скорости ведомого вала).

4. По количеству валов, охватываемых одним ремнем: двухвальная, трех-, четырех- и многовальная передача.

5. По наличию вспомогательных роликов: без вспомогательных роликов, с натяжными роликами (рис. 2д) ; с направляющими роликами (рис. 2г) .

Достоинства ременных передач

К достоинствам ременных передач относятся следующие их свойства:

  • Простота конструкции, малая стоимость изготовления и эксплуатации.
  • Возможность передачи мощности на значительное расстояние.
  • Возможность работы с высокими частотами вращения.
  • Плавность и малый шум в работе вследствие эластичности ремня.
  • Смягчение вибрации и толчков благодаря упругости ремня.
  • Предохранение механизмов от перегрузок и ударов за счет возможности ремня проскальзывать (к передачам с зубчатым ремнем это свойство не относится) .
  • Электроизолирующая способность ремня используется для предохранения ведомой части машин с электроприводом от появления опасных напряжений и токов.

Недостатки ременных передач

Основные недостатки ременных передач:

  • Большие габаритные размеры (в особенности при передаче значительных мощностей) .
  • Малая долговечность ремня, особенно в быстроходных передачах.
  • Большая нагрузка на валы и подшипники опор из-за натяжения ремня (этот недостаток менее выражен у зубчатоременных передач) .
  • Необходимость применения устройств натяжения ремня, усложняющих конструкцию передачи.
  • Чувствительность нагрузочной способности к загрязнению звеньев и влажности воздуха.
  • Непостоянное передаточное число вследствие неизбежного упругого скольжения ремня.

Область применения ременных передач

Ременные передачи применяют в большинстве случаев для передачи движения от электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания, когда по конструктивным соображениям межосевое расстояние должно быть достаточно большим, а передаточное число может быть не строго постоянным (конвейеры, приводы станков, дорожных и сельскохозяйственных машин и т. п.) . Передачи зубчатым ремнем можно применять и в приводах, требующих постоянного значения передаточного числа.

Мощность, передаваемая ременной передачей, обычно до 50 кВт, но может достигать 2000 кВт и даже более. Скорость ремня v = 5…50 м/сек, а в высокоскоростных передачах – до 100 м/сек и выше.

После зубчатой передачи ременная – наиболее распространенная из всех механических передач. Часто она используется в сочетании с другими типами передач.

Геометрические и кинематические соотношения ременных передач

Межосевое расстояние a ременной передачи определяет в основном конструкция привода машины. Рекомендуемые значения межосевого расстояния (см. рис. 3) :

– для плоскоременных передач:

– для клиноременных и поликлиноременных передач:

где:
d1 , d2 – диаметры ведущего и ведомого шкивов передачи;
h – высота сечения ремня.

Расчетная длина ремня Lр равна сумме длин прямолинейных участков и дуг обхвата шкивов:

По найденному значению из стандартного ряда принимают ближайшую большую расчетную длину ремня Lр . При соединении концов длину ремня увеличивают на 30…200 мм.

Межосевое расстояние в ременной передаче для окончательно установленной длины ремня определяют по формуле:

Угол обхвата ремнем малого шкива

Практически γ не превышает π/ 6, поэтому приближенно принимают sin γ = γ (рад) , тогда:

Для проскоременных передач рекомендуют α1150°, для клиноременных и поликлиновых передач α1110°.

Передаточное отношение ременной передачи:

где: ξ – коэффициент скольжения в передаче, который при нормальной работе равен ξ = 0,01…0,02.

Комментировать
86 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Инструменты
0 комментариев
No Image Инструменты
0 комментариев
No Image Инструменты
0 комментариев
Adblock detector