Детали машин и основы конструирования

н) Определяют окружную силу Ft передаваемую ремнем

F = 2000T1 , (7.13)

t	D1

где Т1 – крутящий момент на валу меньшего шкива, Н·м.

о) Определяют требуемую ширину ремня по формуле:

b ≥	Ft		.	(7.14)
	[σ]
		δ

Полученное значение округляют в большую сторону до стандартного значения ширины ремня (табл. 7.1).

				Таблица 7.2
	Влияние угла наклона передачи на К0
			Угол наклона передачи γ	Значение К0
			γ≤600	1
			600<γ≤800	0,9
			800<γ≤900	0,8

п) Определяют время работы ремня t (час) по формуле:

	σ у	6	107 KU
				,	(7.15)
t =
	σmax		3600 2U

где σу – напряжение упругости (для плоских прорезиненных ремней σу=7 МПа); КU – коэффициент, учитывающий влияние передаточного числа, определяется по формуле

KU = 0,3333U + 0,6667 ;

σmax – максимальное напряжение, возникающее в сечении ремня при набегании его на шкив меньшего диаметра (МПа) определяется по формуле

σmax = σ1 + σи + σV

σ1 = σ0 + Ft ; 2bδ

σи – напряжение изгиба при огибании меньшего шкива (МПа) определяется по формуле

σи = Е δ

D1

Е – модуль упругости (для прорезиненных ремней Е≈80-200 МПа); σV

– напряжение от центробежных сил (МПа) определяем по формуле

σV = ρV 2 10−6 .

ρ – плотность материала ремня, кг/м3 (1100-1200).

Если долговечность ремня будет меньше 1000 часов необходимо уменьшить толщину ремня и повторить п.п. л – п.

р) Определяют силу предварительного натяжения ремня F0, Н, по формуле:

F0 = σ0δb ,

(7.16)

где σ0=1,8 МПа. (см. ф-лу 7.12).

Таблица 7.3

Коэффициент динамичности и режима нагрузки Кр при работе привода от электродвигателя постоянного или переменного тока или асинхронного с короткозамкнутым ротором

	Характер	Приводимые в движение	Количество
				смен
	нагрузки	машины
			1	2	3
	Пусковая нагрузка до	Вентиляторы и воздуходувки, центро-
		бежные насосы и компрессоры, станки
	120%. Рабочая нагруз-		1,0	0,9	0,8
	ка постоянная.	токарные, сверлильные и шлифоваль-
		ные. Ленточные конвейеры.
	Пусковая нагрузка до	Станки фрезерные и револьверные.
	150%. Рабочая нагруз-
		Поршневые компрессоры и насосы.	0,9	0,8	0,7
	ка с небольшими коле-	Пластинчатые конвейеры.
	баниями.
	Пусковая нагрузка до	Реверсивные приводы: станки стро-
		гальные и долбежные. Прессы винто-
	200%. Рабочая нагруз-		0,8	0,7	0,6
	ка со значительными	вые и эксцентриковые. Станки ткацкие
		и прядильные. Конвейеры винтовые и
	колебаниями.
		скребковые, элеваторы.
	Пусковая нагрузка до	Бегуны и глиномялки. лесопильные
	300%. Рабочая нагруз-	рамы. Ножницы, молоты, дробилки,	0,7	0,6	0,5
	ка весьма неравномер-	шаровые мельницы. Подъемники и
	ная, ударная.	экскаваторы.

Примечание. Для приводов от синхронных электродвигателей переменного тока, асинхронных с контактными кольцами, а также от двигателей внутреннего сгорания табличное значение уменьшать на 0,1.

с) Определяют силу, действующую на вал Fв, Н, по формуле

Fв = 2F0 sin(0,5α).	(7.17)
Максимальное натяжение (с учетом последующего ослабления)
принимают в 1,5 раза больше
Fmax = 1,5Fв .	(7.18)

т) Определяют параметры шкивов плоскоременной передачи по методике изложенной в п. 8.5.

7.2.Расчет клиноременных передач

Вклиноременной передаче поперечное сечение ремня имеет форму клина. Такая форма обеспечивает увеличение силы трения между ремнем и шкивом, за счет эффекта заклинивания. Вследствие этого, сила предварительного натяжения ремня меньше, чем у плоскоременных передач, что приводит к уменьшению сил действующих на опоры, а также уменьшению диаметров шкивов и увеличению передаточного числа.

Расчет передачи выполняют в следующей последовательности: а) Диаметр ведущего шкива определяют в зависимости от кру-

тящего момента на ведущем шкиве по табл. 7.4

		Таблица 7.4
Значения диаметров шкивов для передачи наибольших моментов
Крутящий момент Т1		Диаметр малого шкива
на ведущем шкиве,	Обозначение сечения ремня
Н·м		D1, мм
		63
≤30	Z	71
		80
		90
		90
11–70	A	100
		112
		125
		125
40–190	B	140
		160
		180
		200
110–600	C	224
		280
		315
		355
400–2400	D	400
		450

б) Диаметр ведомого шкива определяют по формуле (7.2). Полученное значение округляют до ближайшего стандартного

диаметра (см. п. 7.1).

в) Определяют фактическое передаточное число по формуле

(7.3).

г) Окружную скорость ремня определяют по формуле (7.4).

д) Минимальное аmin и максимальное amax межосевое расстояние определяют по формулам:

amin	= 0,55(D1 + D2 )+ h			,					(7.19)
amax	= 2(D1 + D2 )
где h – высота ремня, мм (табл. 7.5).
								Таблица 7.5
		Клиновые ремни по ГОСТ 1284
	Тип рем-		Размеры сечения,				A,	Расчетная дли-	Масса 1
		ня			мм		мм2	на L ремня, мм	м дли-
			b0		bp	h			ны, q, кг
	Z		10		8,5	6,0	47	400–2500	0,06
	А		13		11,0	8,0	81	560–4000	0,105
	B		17		14,0	10,5	138	800–6300	0,180
	C		22		19,0	13,5	230	1800–10600	0,300
	D		32		27,0	19,0	476	3150–15000	0,620
	E		38		32,0	23,5	692	4500–18000	0,900
	F	50			42,0	30,0	1170	6300–18000	1,500

Примечание. 1. Размер bp относится к нейтральному слою. 2. Площадь поперечного сечения ремня А в ГОСТ 1284 не указана. Она определена по размерам b0 и h при φ0=400. 3. Стандартный ряд предпочтительных длин L ремня (мм): 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800,

900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500, 2800, 3150, 3550, 4000, 4500, 5000, 5600, 6300, 7100, 8000, 9000, 10000, 11000, 12500, 14000, 16000, 18000.

Принять межосевое расстояние aпр.

е) Определяют требуемую длину ремня L, мм по формуле:

		π		(D − D )2
L = 2aпр	+		(D1 + D2 ) +	2	1	,	(7.20)
				4aпр
	2

Полученное значение округлить до стандартного в большую сторону (табл. 7.5, примечание)

ж) Уточняют межосевое расстояние по формуле:

a =	L −		1 + (L −			1 )2 − 8 2
				4					(7.21)
		π(D + D )					(D − D )2
1 =			2	1		2 =	2		1
				2					4

з) Определяют угол обхвата на малом шкиве по формуле:

α = 1800 − 570	D2 − D1	≥ [α].	(7.22)
	a

где [α] – допускаемое значение угла обхвата ([α]=1200).

Если условие не выполняется, необходимо принять ремень большей длины для выбранного сечения и повторить пункты ж и з.

и) Требуемое число ремней для передачи заданной мощности определяют по формуле:

	Z =	P1		,	(7.23)
		[P]
	где [Р] – допускаемая мощность на один клин ременя при за-
	данных условиях работы, определяемая по формуле
	[P] = P0 Kα K p ,				(7.24)

Р0 – значение мощности, передаваемое в стандартных условиях одним ремнем, кВт (табл. 7.6); Кα – коэффициент учитывающий влияние угла обхвата определяемый по формуле

Kα = 0,0029α + 0,4846 ;

Кр – коэффициент, учитывающий влияние режима работы

(табл. 7.3).

Рассчитанное значение округлить до целого в большую сторону. При этом должно выполняться условие Z ≤ 8 .

Если условие не выполняется необходимо увеличить диаметр малого шкива (табл. 7.4) и повторить расчет, начиная с пункта (б).

к) В настоящее время не существует метода расчета ремней на долговечность, учитывающего все влияющие на него факторы, поэтому расчет на долговечность ограничивают проверкой частоты пробегов ремня на шкивах по формуле:

U ' =	V	≤ [U ] = 10.	(7.25)
	L

Если условие не выполняется, то необходимо выбрать ремень большей длины для выбранного сечения и повторить расчет начиная с пункта (ж).

Таблица 7.6

Мощность Р0 (кВт), передаваемая одним клиновым ремнем

Обозначение сечения			Диаметр малого шкива				Скорость ремня V, м/с
ремня					D1, мм	5	10	15	20		25	30
					63	0,49	0,82	1,03	1,11
Z					71	0,56	0,95	1,22	1,37		1,40
					80	0,62	1,07	1,41	1,60		1,65
					90	0,67	1,16	1,56	1,73		1,90	1,85
					90	0,84	1,39	1,75	1,88
A					100	0,95	1,60	2,07	2,31		2,29
					112	1,05	1,82	2,39	2,74		2,82	2,50
					125	1,15	2,00	2,66	3,10		3,27	3,14
					125	1,39	2,26	2,80
B					140	1,61	2,70	3,45	3,83
					160	1,83	3,15	4,13	4,73		4,88	4,47
					180	2,01	3,51	4,66	5,44		5,76	5,53
					200	2,77	4,59	5,80	6,33
C					224	3,15	5,35	6,95	7,86		7,95	7,06
					280	3,43	6,02	7,94	9,18		9,60	9,05
					315	3,78	6,63	8,86	10,4		11,1	10,9
					355	6,74	11,4	14,8	16,8		17,1	15,4
D					400	7,54	13,0	17,2	20,0		21,1	20,2
					450	8,24	14,4	19,3	22,8		24,6	24,5
л) Определяют силу предварительного натяжения одного ремня
по формуле:
F01 =		780P1	+ qV	2	,						(7.26)
VKα K p Z
где q – масса 1 м длины ремня, кг (табл. 7.5).
м) Определяют силу действующую на валы по формуле:
FВ = 2F01Z sin(0,5α).											(7.27)

н) Определяют параметры и конструкцию шкивов по методике изложенной в п. 8.5.

7.3. Расчет передачи поликлиновыми ремнями.

Проектный расчет ременной передачи поликлиновыми ремнями выполняют по условию тяговой способности ремня.

а) В зависимости от передаваемого крутящего момента на ведущем валу передачи по табл. 7.7 выбирают тип ремня.

					Таблица 7.7
			Выбор типа поликлинового ремня
Крутящий момент Т1, Н·м				Тип ремня	Базовая длина ремня l0
	до 40			К	710
от 18 до 400				Л	1600
	свыше 130			М	2240
б) Определяют оптимальный размер меньшего (ведущего) шки-
ва по формуле
D = k m T ,					(7.28)
1	1

где к и m – коэффициенты, зависящие от величины крутящего момен-

та (табл. 7.8).

Полученное значение округлить до стандартного (табл. 7.10) в большую сторону. Это позволяет увеличить долговечность ремня и КПД передачи.

в) Определить диаметр большего шкива по формуле

D2 = U D1 .

(7.29)

Полученное значение диаметра округлить до стандартного в меньшую сторону (см. п. 7.1.).

								Таблица 7.8
					Значения коэффициентов k и m
Крутящий момент Т1, Н·м						к		m
			до 250			30,3		3
		свыше 250				12		2
г) Уточнить частоту вращения ведомого вала n2 по формуле
n2 =		D1	n1(1 − ξ)		,			(7.30)
			D2
где ξ – коэффициент упругого скольжения (ξ=0,01–0,02).
д) Определить окружную скорость V ремня по формуле
V =	ω1 D1			.				(7.31)

2000

В случае, если скорость ремня превысить 35 м/с, необходимо выбрать шкив меньшего диаметра и повторить расчет по формулам

(7.29)–(7.31) заново.

е) Минимальное межосевое расстояние определим по формуле:

amin = 0,55 (D1 + D2 )+ h ,

(7.32)

где h – высота клина, мм (табл. 7.9).

Максимальное межосевое расстояние определим по формуле:

amax = 2 (D1 + D2 ).	(7.33)
Выбрать требуемое межосевое расстояние а.
	Таблица 7.9

Параметры поликлиновых ремней

	Название параметра	Сечение ремня
		К	Л	М
	Шаг ребер t, мм	2,4	4,8	9,5
	Толщина ремня Н, мм	4	9,5	16,7
	Высота ребра h, мм	2,35	4,85	10,35
	Радиус закругления впадин r1max, мм	0,1	0,2	0,4
	Радиус закругления вершин r2max, мм	0,4	0,7	1,0
	Длина ремня l, мм: минимальная	400	1250	2000
	максимальная	2000	4000	4000
	Число ребер рекомендуемое: минимальное, zmin	2	4	2
	максимальное, zmax	36	20	20
	Масса 1 м длины ремня с 10 ребрами q10, кг/м	0,09	0,45	1,6

Примечание. Длину ремней принимать из ряда: 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500, 2800, 3150, 4000.

ж) Определим требуемую длину ремня по формуле

l = 2a + 0,5π(D1	+ D2 )+	π(D − D )2
		2	1	.	(7.34)
		4a

Полученное значение длины ремня округлить до стандартного для принятого сечения (табл. 7.9, примечание).

з) В связи с тем, что расчетная длина ремня отличается от стандартной, уточним межосевое расстояние по формуле

	2l − π(D + D )+				[2l − π(D + D )]2		− 8(D − D )2
a =	1		2		1	2	2	1	.	(7.35)
					8
Наименьшее расстояние анаим,. необходимое для надевания рем-
ней, определим по формуле
aнаим. = a − 0,03l .										(7.36)
Наибольшее расстояние анаиб,. необходимое для компенсации
вытяжки ремней, определим по формуле
aнаиб. = a + 0,03l .										(7.37)
и) Угол охвата α малого шкива ремнем определим по формуле
α = 180 −		57(D2 − D1 )		≥ [α].						(7.38)
		a

где [α] – допускаемое значение угла обхвата ([α]=1200).

к) Требуемое количество ребер Z ремня определим по формуле

Z =	10P1	.	(7.39)
	[P]
где [P] – допустимая мощность (кВт) передаваемая одним рем-
нем с 10 ребрами, определяется по формуле
[P]= (P0 Kα KL + P1 ) K р ,			(7.40)

где Р0 – мощность передаваемая одним ремнем с 10 ребрами (табл. 7.10); Kα – коэффициент угла обхвата α, определяемый по формуле

Kα = 1 − 0,003 (180 − α);

KL – коэффициент длины ремня определим по формуле

			l
	KL	= 0,1691 ln			+ 1,0024;
		l0

l0 – см. табл. 7.7.

P1 – поправка мощности, учитывающая влияние изгиба на большом шкиве определяется по формуле

P1 = 0,0001 TU1 n1 ,

где UТU1–поправка к моменту на быстроходном валу (табл. 7.11). Kр – коэффициент, учитывающий динамичность и режим на-

грузки (табл. 7.3).

Полученное значение необходимо округлить до целого в большую сторону. При этом должно выполняться условие Zmin≤Z≤Zmax (табл. 7.9). Если условие не выполняется, необходимо увеличить межосевое расстояние или, если возможно, увеличить диаметр малого шкива и повторить расчет заново.

л) Силу предварительного натяжения ремня найдем по формуле

F =	780P1	+	q10 z	V 2 ,	(7.41)
0	V Kα K ′р	10

где q10 – масса 1 м ремня с 10 зубьями (табл. 7.9);

К 'р – коэффициент динамичности и режима нагрузки при односменной работе (табл. 7.3).

м) Силу, действующую на валы, определим по формуле

	FВ = 2F0 sin		α	.								(7.42)
		2
											Таблица 7.10
		Значение мощности передаваемой одним ремнем
Сечение ремня	Диаметр	Мощность Р0 (кВт) передаваемая одним ребром с 10 ребрами при ок-
	меньшего						ружной скорости ремня V (м/сек)
	шкива D1,
	мм	2				5	10	15	20	25	30		35
1	2	3				4	5	6	7	8	9		10
	40	0,65				1,40	2,40	3,2	3,7
	45	0,70				1,55	2,70	3,6	4,3	4,9
	50	0,76				1,65	2,90	4,0	4,8	5,3
К	56	0,80				1,80	3,10	4,3	5,2	5,9	6,2
	63	0,85				1,90	3,40	4,6	5,2	6,4	6,8
	71	0,88				2,00	3,60	4,9	6,0	6,9	7,4		7,6
	80	0,92				2,05	3,70	5,2	6,4	7,3	7,9		8,2
	90	0,95				2,15	3,90	5,4	6,7	7,7	8,4
	100	0,97				2,20	4,00	5,6	6,9	8,0	8,7
К	112	1,00				2,25	4,10	5,8	7,2	8,2	9,1
	125	1,02				2,30	4,20	6,0	7,5	8,7	9,5
	140	1,05				2,35	4,30	6,2	7,6	8,8	9,6