Детали машин и основы конструирования

			Таблица 8.8
	Значение коэффициента kвс
Количество зубьев	Тип цепи 1		Тип цепи 2
до 40	1		0,99
св. 40	1		0,995

8.5. Определение параметров шкивов ременных передач

Шкивы ременных передач изготовляют из чугуна, стали, легких сплавов, пластмасс и дерева. Наружная часть шкива, на которой устанавливают ремень (ремни), называется ободом, а центральная часть, насаживаемая на вал, называется ступицей (рис. 8.10). Обод со ступицей соединяется диском (рис. 8.10, а, б) или спицами (рис. 8.10, в). Если шкив можно надеть на вал с конца, его делают неразъемным (рис. 8.10, а, б, в); если шкив надеть на вал с конца нельзя или если он большого диаметра, что затрудняет перевозку и установку на месте, его делают разъемным. Разъем шкива может быть выполнен как по спицам, так и между ними. Наиболее целесообразно делать с разъемом по спицам.

Обод шкива плоскоременной передачи выполняют либо цилиндрическим (рис. 8.10, в), либо слегка выпуклым (рис. 8.10, а) или с двумя конусами (рис. 8.10, г). Выпуклость делают в целях удержания ремня в средней плоскости шкива, т. е. для центрирования ремня. Так как выпуклость на ободе вредно отражается на долговечности ремня, то обычно лишь один шкив имеет выпуклый обод. Обод шкива клиноременной передачи выполняют с канавками клиновой формы (рис. 8.10, б), в которых помещают клиновые ремни.

Чугунные шкивы (рис. 8.10) – самые распространенные. Основные марки чугуна: при окружной скорости передачи V≤15 м/с – СЧ15, при V = 15–30 м/с – СЧ18 и при V = 30–35 м/с – СЧ20. Для усиления обода в плоскости спиц предусматривают ребро (рис. 8.10, в). Чугунные шкивы диаметром до 300–350 мм изготовляют с диском, в котором предусматривают отверстия круглой формы (рис. 8.10, а, б) для уменьшения массы и удобства крепления шкива на станке при его механической обработке. Шкивы больших диаметров выполняют со спицами в один ряд (рис. 8.10, в) при ширине обода В<300 мм и в два ряда при ширине обода В>300 мм. Спицы чугунных шкивов изготовляют обычно эллиптического сечения (рис. 8.10, в), так как по сравнению со спицами круг-

лого сечения они прочнее (при той же площади поперечного сечения) и сопротивление воздуха движению спиц меньше. Так как изгибающий момент, возникающий в поперечных сечениях спиц, у обода меньше, то сечение спиц возле обода принимают на 20% меньше, чем у ступицы. Для удобства формования при отливке шкивов внутреннюю поверхность обода и наружную поверхность ступицы делают от середины к краям с линейным уклоном 1:25–1:50.

Рис. 8.10. Конструкция шкивов

Количество спиц определяется по формуле

		1			1
	n =			−			D ,
		6			7

где D – диаметр шкива, мм. Если n≤3, то шкив выполняют с диском, если n>3, то шкив делают со спицами, причем их число рекомендуется брать четным.

Длина большей оси эллипса h спицы (рис. 8.10, в) равна

h ≥ 3 38Ft D ,

n[σи ]

где Ft – окружная сила, Н (п. 7); [σи]– допускаемое напряжение изгиба, МПа (для чугуна [σи]=30 МПа.

Полученное значение округлить до целого hпр. Длина малой оси эллипса определяется по формуле:

а = 0,4hпр .

Шкивы из легких сплавов изготовляют преимущественно из алюминиевого литья. По конструкции они такие же, как и чугунные, но с более тонкими стенками. Так как масса шкивов из легких сплавов по сравнению с чугунными и стальными значительно меньше, то их рационально применять в первую очередь в быстроходных передачах.

Шкивы быстроходных передач подвергают балансировке. Вычисление диаметра d шкива ременной передачи подробно рас-

смотрено в п.7. Наружный диаметр dст (рис. 8.10) определяется по формуле:

dст = (1,6 − 2)dв .

где dв – диаметр вала.

Длину ступицы lcт (рис. 8.10) определим по формуле:

lст	=	B	+ d	в ≥ 1,54dв
	3

Остальные размеры шкива определяют следующим образом.

Для шкивов плоскоременных передач (см. рис. 8.10, а, в, г)

диаметр d, ширину обода В и стрелу выпуклости h принимают по ГОСТ 17383 в зависимости от ширины b ремня (табл. 8.9 и 8.10).

Таблица 8.9

Размеры шкивов плоскоременных передач

b	40	50	63	71	80	90	100	112	125
B	50	63	71	80	90	100	112	125	140
b	140	160	180	200	224	250	280	315	355
B	160	180	200	224	250	280	315	355	400

Толщину обода δ (рис. 8.10, г), мм, у края шкивов принимают равной:

для чугунных шкивов

δ = 0,005d + 3;

для стальных свертных шкивов

δ = 0,002(d + 2b)+ 3.

Таблица 8.10

Стрела выпуклости h шкивов

Ширина обода,			Диаметр шкива D, мм
	250-	315-		400-	500-		630-	1120-
мм
	280	355		450	560		1000	1250
B≤125	0,8	1,0		1,0	1,0		1,0	1,2
125<B≤160	0,8	1,0		1,2	1,5		1,5	1,8
160<B≤200	0,8	1,0		1,2	1,5		2,0	2,2

Для клиноременных шкивов размеры профиля канавок

(рис. 8.11) bmin, hmin, Bp, t, f , α, h1 и r регламентированы ГОСТ 20898 в зависимости от профиля сечения ремня (табл. 8.11).

Рис. 8.11. Конструкция обода шкива ременной передачи клиновым ремнем

Пределы расчетных диаметров и числа канавок шкивов клиноременных передач стандартизованы ГОСТ 20889 –20897 в зависимости от профиля сечения ремня и конструкции шкива. Ширина обода B, мм, клиноременного шкива (рис. 8.11) равна

Таблица 8.11

Обозначение сечения ремня

Конструкция шкива при d, мм

Размеры профиля канавок, мм

Монолитная

С диском

Со спицами

bmin

hmin

Bp

t

f

Z

63–90

80–160

≥180

2,5

7,0

8,5

12,0±0,3

8,0

+ 1,0

− 1,0

A

90–100

112–200

≥224

3,3

8,7

11,0

15,0±0,3

10,0

+ 2,0

− 1,0

B

125–250

≥280

4,2

10,8

14,0

19,0±0,4

12,5

+ 2,0

− 1,0

C

200–355

≥400

5,7

14,3

19,0

25,5±0,5

17,0

+ 2,0

− 1,0

D

315–400

≥450

8,1

19,9

27,0

37,0±0,6

24,0

+ 3,0

− 1,0

Обозначение сече-

d для угла наклона α0

Другие размеры, мм

ния ремня

α=340

α=360

α=380

α=400

α±

h1

r

Z

50–71

80–100

112–160

>180

α±10

6

0,5

A

75–112

125–160

180–400

>450

α±10

6

1,0

B

125–160

180–224

250–500

>560

α±10

8

1,0

C

200–315

355–630

>710

α±30’

10

1,5

D

315–450

500–900

>1000

α±30’

12

2,0

B = (Z −1)t + 2 f ,

(8.1)

где Z – число канавок.

Для поликлиновых шкивов размеры профиля канавок t, h0, h1, δ, f, r1 и r2 определяют в зависимости от профиля сечения ремня

(табл. 8.12).

Ширина обода B, мм, поликлинового шкива определяется по формуле (8.1).

Таблица 8.12

Основные параметры шкивов поликлиновых передач

Сечение		Размеры профиля канавок шкива, мм
ремня	t	h0	h1	δ	f	r1	r2
К	2,4±0,03	3,30	5,5	1,0	3,5	0,3	0,2
Л	4,8±0,04	6,60	6,0	2,4	5,5	0,5	0,4
М	9,5±0,05	13,05	7,5	3,5	10,0	0,8	0,6

Для шкивов зубчато-ременных передач размеры профиля межзубной впадины представлены в табл. 8.13.

Делительный диаметр зубьев d, мм, по оси кордшнура равен

d = mZ .

где m – модуль ремня, мм; Z – число зубьев на шкиве. Диаметр вершин зубьев шкива d0, мм, равен

d0 = d − 2H + k ,

где H – расстояние от нейтральной линии ремня до вершины зуба (табл. 8.13); k – поправка на диаметр вершин зубьев для более рав-

номерного нагружения зубьев (табл. 8.14).

Таблица 8.13

Основные параметры шкивов зубчато-ременных передач

m,		Размеры профиля межзубной впадины шкивов
	tр, мм		зубчато-ременных передач, мм
мм
		Sш	hш	H	r1	r2	2φ0
1,0	3,14	1.0±0.10	1,3±0,10	0,6	0,3±0,10	0,3±0,10	500±20
1,5	4,71	1.5±0.15	1,8±0,15	0,6	0,4±0,10	0,4±0,10	500±20
2,0	6,28	1.8±0.15	2,2±0,15	0,6	0,5±0,10	0,5±0,10	500±20
3,0	9,42	3.2±0.20	3,0±0,20	0,6	0,7±0,10	1,0±0,10	400±20
4,0	12,56	4.0±0.20	4,0±0,20	0,8	1,0±0,15	1,3±0,15	400±20
5,0	15,71	4.8±0.20	5,0±0,20	0,8	1,5±0,15	2,0±0,15	400±20
7,0	21,98	7.5±0.30	8,5±0,30	0,8	2,5±0,20	3,0±0,20	400±20
10,0	31,42	11.5±0.30	12,5±0,03	0,8	3,0±0,30	3,5±0,30	400±20

						Таблица 8.14
	Значение вспомогательного коэффициента k
d, мм	до 50	до 78	до 118	до 198	До 318		до 500
k, мм	0,08	0,10	0,12	0,13	0,15		0,18
Диаметр впадин зубьев шкива df, мм равен
d f	= d0 − 2hш

где hш – высота зуба шкива, мм (табл. 8.13). Шаг по диаметру вершин зубьев tш, мм, равен

tш = πd0 . Z

Ширину обода шкива Bш, мм, определим по формуле

Bш = Bр + m

где Вр – ширина ремня, мм.

Толщину обода шкива δш, мм, определим по формуле

δш = 1,5m + 2 .

Если δш<6 мм, то δш=6 мм.

Для предотвращения осевого сползания ремня шкивы изготавливают с ребордами. При межосевом расстоянии a>8d1 и U<3 оба шкива выполняют с ребордами высотой a=m (для m≤7 мм) и a=8 мм (для m>7 мм) (рис.8.12). При меньших значениях a реборды выполняют на одном из шкивов, чаще меньшего диаметра.

Рис. 8.12. Конструкция шкива зубчато-ременной передачи с ребордами

9. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РАСЧЕТЫ И ЭСКИЗНАЯ РАЗРАБОТКА ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РЕДУКТОРА

9.1. Проектный расчет валов

Валы предназначены для установки на них вращающихся деталей (зубчатых колес, шкивов, звездочек и т.д.) и передачи крутящего момента.

Конструкция валов в основном определяется деталями, которые на них размещаются, расположением и конструкцией подшипниковых узлов, видом уплотнений и технологическими требованиями.

Валы воспринимают напряжения, которые меняются циклично от совместного действия кручения и изгиба. На первоначальном этапе проектирования вала известен только крутящий момент, а изгибающий момент не может быть определен, т.к. неизвестно расстояние между опорами и действующими силами. Поэтому при проектировочном расчете вала определяется его диаметр по напряжению кручения, а влияние изгиба учитывается понижением допускаемого напряжения кручения.

Диаметр вала d, мм, в опасном сеченииопределяется по формуле

d =	3	T		,	(9.1)
		0,2[τ ]

k

где Т − крутящий момент на рассматриваемом валу, Н·мм, [τк] − пониженные допускаемые напряжения кручения, Н/мм².

Для валов, изготавливаемых из сталей 35, 40, 45, 40Х, 40ХН, допускаемые напряжения принимаются:

−ведущего вала [τк] = (15−20) МПа;

−промежуточных валов в местах посадки колес и вала червяка

[τк] = (20−30) МПа;

−ведомого вала [τк] = (30−40) МПа.

При этом при выборе материала валов необходимо учитывать материал зубчатых колес. Для зубчатых колес с более высокой твердостью необходимо принимать материал с более высокой прочностью (с более высокими допускаемыми напряжениями [τк]).

Диаметры остальных участков вала назначают по конструктивным соображениям с учетом удобства посадки на вал подшипников качения, зубчатых колес и т.д. и необходимости фиксации этих деталей на валу в осевом направлении. Этим требованиям отвечают ступенча-