Главная | Обратная связь

Проектирование плоскоременной передачи

2.1.1. Расчет плоскоременной передачи

Расчет ременной передачи заключается в определении геометрических размеров и долговечности приводного ремня, размеров шкива и разработке его эскиза.

Диаметр ведущего шкива передачи, мм,

 

. (2.1)

 

Из найденного интервала значений d₁ выбирают большее стандартное (табл. П.2).

Из условия рационального соотношения размеров диаметра ведомого шкива ременной передачи и редуктора рекомендуется в расчетах принять следующее передаточное число ременной передачи: 1 < U_р £ 2.

Диаметр ведомого шкива (без учета скольжения), мм,

 

. (2.2)

 

Найденное значение d₂ округляем до ближайшего стандартного (см. табл. П.2).

Межосевое расстояние, мм,

 

. (2.3)

 

Длина ремня, мм,

. (2.4)

 

Угол обхвата меньшего шкива, гр.,

 

. (2.5)

Скорость ремня, м/с,

. (2.6)

 

В зависимости от скорости выбирается тип плоского ремня. Ремни типа А (рис. 2.2, а) состоят из нескольких слоев (прокладок) крупноплетеной хлопчатобумажной ткани (бельтинга), между которыми для повышения жесткости ремней помещают прослойки из вулканизированной резины. Ремни типа Б (рис. 2.2, б) имеют центральную прокладку из бельтинга, которая охватывается

Рис. 2.2. Расположение ткани в плоских прорезиненных ремнях

отдельными кольцевыми прокладками с взаимно смещенными стыками, такие ремни изготавливают с резиновыми прослойками и без них и называют послойно завернутыми. Ремни типа В (рис. 2.2, в) изготавливают из одного куска бельтинговой ткани без прослоек между прокладками и называют спирально завернутыми. Ремни типа А применяют при скорости ремня м/с, типа Б – до 20 м/с, типа В – до 15 м/с.

Допускаемая удельная тяговая способность ремня, Н/мм²,

 

, (2.7)

 

где k_о – оптимальная удельная тяговая способность ремня, Н/мм²,

 

k_о = а - W , (2.8)

значения коэффициентов а, W и наибольшего допускаемого отношения приведены в табл. П.3;

d - толщина ремня, мм;

С_a - коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата меньшего шкива,

 

; (2.9)

 

С - коэффициент, учитывающий влияние скорости ремня,

 

; (2.10)

 

С_р – коэффициент, учитывающий влияние режима работы (табл. П.4);

С_q - коэффициент, учитывающий расположение передачи (табл. П.5).

Окружное усилие, Н,

. (2.11)

 

Требуемая площадь поперечного сечения ремня, мм²,

 

, (2.12)

где В_р – ширина ремня, мм.

Наибольшее распространение имеют прорезиненные ремни, поэтому коэффициенты а, W выбираются для прорезиненных ремней при отношении = .

Ориентировочная толщина ремня определяется с учетом выполнения условия, мм: , где d₁ – диаметр малого шкива, принятый из стандартного ряда (см. табл. П.2), мм.

Толщина одной прокладки d₁ выбирается из данных табл. П.6 в зависимости от типа ремня и его конструкции. Для ремней типа В рекомендуется принимать d₁ равной 1,25 мм. Тогда количество прокладок

 

. (2.13)

 

Найденное значение z округляется до целого числа.

Уточняется толщина ремня, мм:

 

. (2.14)

Ширина ремня, мм,

. (2.15)

Вычисленное значение В_р округляется до ближайшего стандартного (см. табл. П.6).

Уточненное значение площади ремня, мм²:

 

.

 

Рассчитанный ремень проверяется на прочность и долговечность.

При проверке на прочность определяется максимальное напряжение в сечении, набегающем на ведущий шкив:

 

, (2.16)

 

где s₁ – напряжение, обусловленное значением силы F_t, действующей в ведущей ветви ремня передачи, Н/мм²,

 

; (2.17)

 

s_о – напряжение от предварительного натяжения, принимаемое для плоских прорезиненных ремней равным 1,8 Н/мм²;

s_и – напряжение, обусловленное изгибом ремня при огибании ведущего шкива, Н/мм²,

, (2.18)

 

где Е_и – модуль упругости при изгибе, для прорезиненных ремней Е_и = 80 – 100 Н/мм²;

s_J - напряжение, обусловленное действием центробежной силы, Н/мм²,

 

, (2.19)

 

где r = 1200 – плотность прорезиненного ремня, кг/м³.

При расчете передачи должно выполняться условие прочности: [s_р]. Для прорезиненных ремней [s_р] = 6 - 8 Н/мм².

Расчетная долговечности ремня, ч,

, (2.20)

где m = 5 – для плоских ремней;

10⁷ – базовое число циклов;

s_y = 7 – предел выносливости для прорезиненных ремней без прослоек, Н/мм²;

- частота пробегов ремня в секунду;

С_i – коэффициент, учитывающий влияние передаточного числа (табл. П.18);

С_н – коэффициент, учитывающий непостоянство нагрузки; при постоянной нагрузке С_н = 1.

Сила давления на валы для передачи с периодическим регулированием начального натяжения ремня

 

. (2.21)

 

Ширина обода шкива В в зависимости от ширины ремня выбирается из табл. П.2.

Рассчитанная ременная передача имеет следующие размеры: d₁, d₂, a, L, J, a₁, A, b, d, H_o, F_п, B, по которым определяется тип ремня.

 

2.1.2. Конструирование шкивов плоскоременной передачи

При скорости ремня J до 30 м/с шкивы изготавливают литыми из чугуна СЧ15, СЧ20 (ГОСТ 1412-85), до 40 м/с – литыми из стали 25Л (ГОСТ 977-88), при диаметре шкива d₁ до 200 мм – из проката Ст3 (ГОСТ 380-88). Быстроходные шкивы могут быть изготовлены из легких сплавов на основе алюминия. В зависимости от объемов выпуска шкивы изготавливают литыми, коваными, штампованными, цельными или сборными. Виды конструкции шкивов представлены на рис. 2.3, где В = f(В_р) – ширина обода, мм (см. табл. П.2); е = 0,005d + 3 – толщина обода, мм.

Рабочая поверхность обода может быть цилиндрической (см. рис. 2.3, а) или выпуклой (см. рис. 2.3, б). Выпуклость поверхности обода h, мм, обычно предусматривается на большом шкиве: h = 0,5 – 0,9 при d < 280; h = 1 при d ³ 280.

Толщина ремня d = (0,60 – 0,65)(D_cт – d_вал), d ³ 6 мм, где D_ст – диаметр ступицы; d_вал – диаметр концевого участка входного вала, мм; D_отв = 0,5(d – 2h – 2е + D_cт) – диаметр окружности, по которой располагаются центры отверстий; d_отв = = (0,3 – 0,4)(d – 2h – 2е - D_cт) – диаметр отверстия в диске шкива (d, D_отв, d_отв – целые числа).

Рис. 2.3. Конструкция шкивов: а – монолитная,

обод цилиндрический, d £ 90 мм; б – с диском, обод выпуклый, d > 90 мм

 

Диаметр ступицы, мм, D_cт = (1,6 – 2,0)d_вал, и ее длина, мм, L_cт = (1,5 – 2,0)d_вал.

Диаметр внутренней части обода шкива D = d – 2(е + h).

При скорости ремня J > 25 м/с выпуклыми считаются оба шкива.

Обозначение шероховатости поверхностей ступицы и шкива показано на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Шероховатость поверхностей ступицы (а) и шкива (б)

 

Рекомендуется назначать следующие значения шероховатости Ra, мкм:

отверстия в ступице – 1,6 – 3,2;

боковых поверхностей ступицы - 6,3;

других обрабатываемых поверхностей шкива - 6,3 – 12,5;

необрабатываемых поверхностей шкива - .

Отклонения формы и расположения поверхностей шкивов представлены на рис. 2.4 и 2.5.

Допуск торцевого биения поверхности обода относительно оси посадочного отверстия не должен быть выше установленного ГОСТ 24643-81 для восьмой степени точности (табл. П.15). Допуск радиального биения поверхности обода относительно оси посадочного отверстия не должен быть выше установленного ГОСТ 24643-81 для девятой степени точности (см. табл. П.15).

Рис. 2.5. Отклонения формы и расположения поверхностей шкивов

Отклонения размеров поверхности ступицы указаны на рис. 2.4, а. Неуказанные предельные отклонения размеров обрабатываемых поверхностей принять следующими: охватываемых - h14; охватывающих – Н14; прочих - ±0,5 IT14. Значения допуска торцевого биения ступицы приведены в табл. П.16.

Используя результаты расчетов, необходимо представить эскиз шкива с указанием размеров, шероховатостей, отклонений формы и расположения поверхностей. Пример выполнения чертежа шкива приведен на рис. 2.6.