 |
|
Методика расчёта ременной передачи
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к практической работе №1 «Изучение устройства и расчет ременных передач»
для студентов специальностей: ПТ, ТГВ, БТП очной, заочной форм обучения
Тюмень, 2010
Предисловие
Изучение теоретической части курса «Детали машин» должно сопровождаться выполнением упражнений расчётного и конструктивного характера. Профессор А.И. Сидоров писал: «Говорить о важности задач или самостоятельных упражнений для учащихся при изучении какого-либо предмета, по-видимому, представляется излишним. Польза таких задач сознается и открыто признается всеми».
Цель методических указаний - научить студентов рассчитывать ременные передачи выбора наилучших конструкций при создании условий работы.
Автор надеется, что методические указания будут способствовать развитию практической направленности в процессе изучения и помогут студентам лучше познать предмет.
Цель работы:
- Изучение конструкций ременных передач.
- Изучение конструкций ремней, шкивов.
- Проектный расчёт ременных передач.
Содержание работы:
1. Выбор ремня.
2. Расчет диаметров шкивов, межцентрового расстояния и углов обхвата.
3. Определение толщины и ширины ремня из расчёта на тяговую способность.
4. Проверочный расчёт ремня на долговечность.
Ответить на вопросы при защите лабораторной работы:
1. Устройство, достоинства и недостатки ременных передач.
2. Области применения.
3. Материалы и расчёты ремней.
4. Материалы конструкций и расчёт шкивов.
Рис. 1. Схема плоскоременной передачи:
1- ведущий шкив; 2- ведомый шкив; n1– частота вращения ведущего шкива, об/мин; D1- диаметр ведущего шкива, мм; n2- частота вращения ведомого шкива, об/мин; D2 - диаметр ведомого шкива, мм; Pt- окружная сила, Н;
А- межосевое расстояние передачи, мм.
Для данной передачи примем резинотканевый ремень по ГОСТ 23831-79. Данные для расчёта по вариантам брать из (табл. 1).
Недостающие данные принять самостоятельно.
Таблица 1.
Данные для расчета
| № варианта | Мощность N, кВт | Частота вращения ведущего вала n1, об/мин | Передаточное отношение i |
| 2,50 | |||
| 2,25 | |||
| 3,50 | |||
| 2,75 | |||
| 3,00 | |||
| 3,25 | |||
| 3,75 | |||
| 1,20 | |||
| 1,50 | |||
| 1,75 | |||
| 2,00 | |||
| 2,25 | |||
| 2,50 | |||
| 2,75 | |||
| 3,00 | |||
| 3,25 | |||
| 3,75 | |||
| 1,70 | |||
| 1,50 | |||
| 1,75 | |||
| 2,00 | |||
| 2,25 | |||
| 3,50 | |||
| 2,75 | |||
| 2,50 | |||
| 3,25 | |||
| 3,75 | |||
| 1,70 | |||
| 1,50 | |||
| 1,75 |
Методика расчёта ременной передачи
1.1. Передаточное отношение:
i = n1/n2,(1)
где n1 и n2–частота вращения валов шкивов, об/мин;
i – передаточное отношение
1.2. Диаметр меньшего шкива:
, (2)
где N1 – мощность на ведущем шкиве, кВт;
D1 – диаметр шкива, мм
В соответствии с ГОСТ 17383-72 корректируем размер шкива и ремня [4, табл.37, с.90].
1.3. Проверим ремень по допускаемой скорости по формуле:
ν = πn1∙ D1/60 = ω1∙ D1/D2≤ [v],(3)
где D1 – диаметр ведущего шкива, мм:
n1 – частота вращения вала ведущего шкива, об/мин:
ω1 – угловая скорость ведущего шкива, рад/с
Vи [v]–расчётная и допустимая скорости ремня, м/с.
[v]= 5 – 30 м/с – специальные и быстроходные ремни;
[v]= 50 – 100м/с.
При необходимости изменить диаметр шкива.
1.4. Диаметр ведомого шкива (D2), мм:
D2=i∙ D1(1- ε),(4)
ε- коэффициентскольжения (ε = 0,01-0,02)
По ГОСТ 17383-72 корректируем размер шкива [1, табл.57, с.276-277].
1.5. Находим межосевое расстояние передачи (А) мм:
А≥2(D1+D2) ,(5)
1.6. Угол обхвата ремнем меньшего шкива (α), град:
α =180 – 57 (D1 - D2)/А,(6)
где А–межосевое расстояние передачи, мм
Рекомендуется принимать для плоскоременной передачи α ≥ 150 град.
1.7. Расчёт ременных передач производят по расчетной окружной силе с учётом коэффициента динамической нагрузки Кд и режима работы передачи (табл.2)
Расчетная окружная сила:
Pt = Kд ∙ N1/v1, (7)
где Pt – окружная сила, Н;
N1 – мощность на ведущем шкиве, кВт;
V – скорость движения ремня, м/с;
Кд =1 ленточные транспортеры
Таблица 2.
Значения коэффициента динамической нагрузки
| Характер нагрузки | Тип машины | Кд |
| Спокойная | Электрические генераторы, вентиляторы, центробежные насосы и компрессоры, ленточные транспортеры, станки (токарные, сверлильные шлифовальные) | 1,0 |
| умеренные колебания нагрузки | поршневые насосы и компрессоры с 3-мя цилиндрами и более, пластинчатые транспортеры, станки- автоматы | 1,1 |
| значительные колебания и нагрузка | реверсивные приводы, транспортеры, винтовые и скребковые элеваторы. | 1,25 |
| ударные и резко-неравномерные нагрузки | подъемники элеваторы, драги, молоты, мельницы, ножницы | 1,5-1,6 |
Тогда: Pt=N1/v, (8)
1.8. Определить напряжение [Ко]
[Ко]=а - w(б/D1) , (9)
где а и w – коэффициенты, выражаемые в единицах напряжения МПа,
[см. 3, табл. 11,2, с. 140]
б – толщина ремня, мм;
D1 – диаметр меньшего шкива, мм.
Для резинотканевых ремней D1 = (30….40) б [см. 3, с. 139].
[Ко] = 2,45 – 9,81 б/d1 , н/мм[ 3,табл. 11.2, с. 140]
При σ0 = 2,0; а = 27; w = 10; D1/б = 50, тогда [Ко]=2,3 МПа
Допустимое приведенное напряжение [Ко] для плоских ремней при
σ0= 1,8МП: [3,табл. 11.2, с. 140]
Dmin/б20 25 30 35 40 45 50 60 75 100
резино-тканевых (2,10) 2,17 2,21 2,25 2,28 2,3 2,33 2,37 2,40
1.9. Учитывая реальные условия работы ременной передачи, рассчитываем допускаемое полезное напряжение для плоского ремня, МПа:
[Кп]= [Ко]∙Кν∙Кα∙Кв , (10)
где [Ко]–допускаемое полезное напряжение, Н.
Кν –скоростной коэффициент, учитывающий ослабление сцепления
ремня со шкивом под действием центробежной силы (Кν = 0,95).
Кα -коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата меньшего шкива
(Кα = 0,91).
Кв-коэффициент, учитывающий вид передачи и её расположение
(Кв = 0,8).
Значения этих коэффициентов даны в таблице [3, табл. 11.3, с. 141).
1.10. По окружающему усилию (Pt) и допускаемому полезному напряжению [Кп] из расчёта на тяговую способность определяем требуемую площадь сечения ремня (F), мм2:
F= Pt/[Кп] , (11)
Окончательно согласовываем с ГОСТом, принимаем толщину (б) и ширину (в) ремня, мм. [2, табл. 10.1, с. 307].
1.11. Рассчитываем длину ремня (L), мм;
L = 2а – 1,57∙(D2 + D1) + (D2 – D1)/4a,(12)
где D2 ≥ D1.
1.12. Проверим долговечность ремня по частоте его пробегов в сек. (nn), с-1 :
nn = ν/L ,(13)
где ν– скорость ремня, м/с;
L - длина ремня, м.
Для плоских ремней: (обыкновенных) – nn ≤5с-1 [2, с.234].
(специальных) – nn ≤ 10с-1
особых случаях – nn ≤ 10……20с-1 .
Полученные данные заносим в сводную таблицу 3
Таблица 3.
Результаты расчета ременной передачи
| Параметр, единица | Обозначение | Полученное значение |
| передаточное отношение диаметр ведущего шкива, мм диаметр ведомого шкива, мм частота вращения вала шкива, об/мин мощность, кВт межосевое расстояние, мм угол обхвата, град окружная сила, Н ремень: площадь, мм2 толщина, мм ширина, мм длина, мм | i D1 D2 n1 n2 N1 N2 A a Pt F d b L |
Список литературы
Основная:
1. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя. Изд. 4-е, переработанное и доп. Кн. 2.: - М.: «Машиностроение», 1974. – 576 с.
2. Батурин А. Т. и др. Детали машин. – М.: «Машиностроение», 1969. – 468 с.
3. Гузенков П. Г. Детали машин: Учеб. для вузов. – 4-е изд., испр. – М.: Высш. шк., 1986. – 359 с.
4. Гузенков П. Г. Краткий справочник к расчетам деталей машин. – М.: Высш. шк., 1968. – 312 с.
Дополнительная:
1. Добровольский В. А. и др. Детали машин. Изд. 7-е. – М.: «Машиностроение», 1972. – 504 с.
2. Иванов М. Н. Детали машин. – М.: Высш. шк., 2000. – 383 с.
3. Ниберг Н. Я. Методические указания по преподаванию курса «Детали машин». – М.: МВТУ им. Н. Э. Баумана, 1970. – 46 с.
4. Решетов Л.Н. Самоустанавливающиеся механизмы. Справочник. – 2-е изд., перераб. И доп. – М.: «Машиностроение», 1985. – 272 с.
5. Тарабасов Н.Д., Учаев П.Н. Проектирование деталей и узлов машиностроительных конструкций: Справочник. – М.: Машиностроение, 1983. – 239 с.
6. Штейнберг Б.И. и др. Справочник молодого инженера-конструктора.-К.: Техника, 1979. – 150 с.
7. Эрдеди А. А., Эрдеди Н. А. Детали машин. Изд. 2-е, испр. и доп. – М.: Высш. шк. Изд. центр «Академия», 2001. – 285 с.