2 РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КЛИНОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ
2.1 Расчёт клиноременной передачи
Рисунок 1- Эскиз клиноременной передачи
Исходные данные:
Р1 = 5,03 кВт;
Р2 = 4,83 кВт;
Т1 = 67 Н∙м;
Т2 = 156 Н∙м
n1=791 об/мин
n2=300 об/мин
Uрем=2,39
По номограмме 1.5 [2] с учетом мощности Р1 = 5,03 кВт и частоте вращения малого шкива n1 = 791 мин-1 выбираем тип ремня В(Б).
Возьмём рекомендуемое значение расчётного диаметра меньшего шкива =140 мм ,так как этот размер влияет на габариты нашей передачи, а выбрав диаметры шкивов в 180 и 224 мм размеры передачи будут большего размера
Определяем диаметр большего шкива:
dр2 = dр1 ∙ u (1 – ε), где ε – коэффициент относительного скольжения, ε = 0,01;
u - передаточное число u = 2,39.
dр2 = 140 ∙2,39(1 – 0,01) = 331 мм
Принимаем ближайшее стандартное значение dр2 по таблице 1.3 (приложение 3) [2]. В соответствии с ГОСТ 20889-88
dр2 = 315 мм
Фактическое передаточное отношение
Uф = ; ( )
Uф
Разность фактического и заданного передаточных чисел
∆ = ; ()
∆ = =4,6% следовательно подобранные нами dр1 и dр2 подходят.
2.2 Найдём минимальное межосевое расстояние между шкивами:
амин = 0,7∙(dр1 + dр2); ( )
амин = 0,7∙(140+ 315) = 319 мм
Максимальное межосевое расстояние
амах = 2∙(dр1 + dр2) ; ( )
амах = 2∙(140+ 315) =910
Принимаем межосевое расстояние из условия
амин<а’<амах;
319<а<910 предварительно принимаем а’ = 600 мм
2.3 Расчётная длина клинового ремня вычисляется по формуле 1.7 [2]
lр = 2∙ + ;
lр = 2∙600+ 1,57∙(140 + 315) + = 1927,11 м
По таблице 1.3 (приложение 2) [2] принимаю L = 2000 мм. Межосевое расстояние, соответствующее принимаемой стандартной длине клинового ремня
а = 0,25 ∙[ Lр - ;
а =0,25∙ [2000 – 1,57∙455 + ] = 584 мм
Угол обхвата ремнём малого шкива:
α1 = 180º - 57,3º ∙
α1=162º
α1≥ 162º 162º ≥ 110º условие выполняется
2.4 Скорость ремня
= 5,3 м/с
2.5 Номинальная мощность Ро определяется по таблице 1.9 [2]
Ро = 1,45 кВт
Предварительное число клиновых ремней, необходимое для передачи мощности Рр
Предварительное число ремней:
; ( )
Исходя из полученных нами Ро, Сα ,СК, СL. Найдём расчётное число клиновых ремней ,необходимое для передачи мощности Рр
К = ,
где Сα - коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата α1 ремнём меньшего шкива на тяговую способность передачи, Сα=0,95;
Ск – коэффициент, учитывающий влияние передаточного числа, Ск=0,80;
СL – коэффициент, учитывающий длину ремня, СL = 0,98.
К = 4,7 окончательно принимаем 5 ремня
К=5
2.6 Начальное натяжение ветви одного ремня Fо с закреплёнными центрами шкивов:
Fо = 500 ∙
где mn – масса 1 м ремня, определяется по таблице 1.3, mn = 0,18 кг
Fо = + 0,18 ∙ 5,32 = 160 Н
2.7 Окружная сила, передаваемая комплектом клиновых ремней:
Ft =
Ft = 949 H
2.8 Силы натяжения ведущей и ведомой ветвей одного клинового ремня
F1 = Fo + ; F2 = Fo - ;
F1 = 160 + =255 Н
F2 = 160- = 65 Н
2.9 Сила давления на вал клиновых ремней
Fn = 2 ∙ Fo ∙ K ∙ sin = 2 ∙ 160 ∙ 5 ∙ sin81= 1580 Н
2.10 Напряжение в ремне от силы натяжения ведущей ветви
= 1,85 МПа,
где S – площадь поперечного сечения ремня, мм2 S = 138 мм2
2.11 Напряжение в ремне от изгиба его на меньшем шкиве:
,
где Y – значение расстояния от нейтрального слоя до верхней поверхности клинового таблица 1.3 Y = 4,6 мм
Еи – модуль продольной упругости для материалов ремней Еи = 90 МПа
= 5,9 МПа
2.12 Напряжение в ремне от центробежных сил:
συ = 10-6 ∙ ρ ∙ υ2,
где ρ – плотность материала клинового ремня ρ = 1100 кг/м3
συ = 10-6 ∙ 1100 ∙ 5,32 = 0,031 МПа
2.13 Максимальное напряжение в ремне:
σмах = σ1 + σи + συ
σмах = 1,85 + 0,031 + 5,9 = 7,78 МПа
Прочность обеспечена, если σмах ≤ [σр] = 10 МПа, в нашем случаи получается 7,78 ≤ 10 МПа, значит условие выполняется.
2.14 Частота пробегов ремня:
= 2,65 с-1
Условие долговечности обеспечено, если λ < [λ] = 10 c-1, в нашем случаи получается 2,65 < 10, условие выполняется.
Таблица 2 -Параметры клиноременной передачи, полученные в результате расчёта
Параметр |
Обозначение |
Ед.измерения |
Значение |
Тип ремня |
- |
- |
В(Б) |
Передаточное отношение |
i |
- |
2,39 |
Диаметр ведущего шкива |
dр1 |
мм |
140 |
Диаметр ведомого шкива |
dр2 |
мм |
315 |
Длина ремня |
L |
мм |
2000 |
Межосевое расстояние |
а |
мм |
584 |
Скорость ремня |
υ |
м/с |
5.3 |
Число ремней |
К |
шт |
5 |
Начальное натяжение ремня |
Fo |
Н |
160 |
Окружная сила, передаваемая ремнём |
Ft |
Н |
949 |
Сила давления на валы |
Fn |
Н |
1580 |
Угол обхвата ремнём меньшего шкива |
α1 |
градусы |
162 |
Частота пробегов ремня |
λ |
с-1 |
2,65 |
Сила натяжения ведомой ветви ремня |
F1 |
Н |
255 |
Сила натяжения ведущей ветви ремня |
F2 |
Н |
65 |
Максимальное напряжение в ремне |
σмах |
МПа |
7,78 |
Сравним силовые характеристики клиноременной и поликлиноременной передач. Для этого выполним расчёт следующих параметров поликлиноременной передачи:
Рисунок 3. Схема ременной передачи
По номограмме 1.6 [2] с учетом мощности Р1 = 5,03 кВт и частоте вращения малого шкива n1 = 791 мин-1 выбираем тип ремня Л .
Возьмём рекомендуемое значение расчётного диаметра меньшего шкива =100 мм ,так как этот размер влияет на габариты нашей передачи.
Определяем диаметр большего шкива:
dр2 = dр1 ∙ u (1 – ε), ( )
где ε – коэффициент относительного скольжения, ε = 0,01;
u - передаточное число, u = 2,39.
dр2 = 100 ∙2,39(1 – 0,01) = 237 мм
Принимаем ближайшее стандартное значение dр2 по таблице 1.3 (приложение 3) [2]. В соответствии с ГОСТ 20889-88
dр2 =224 мм
Фактическое передаточное отношение:
Uф = ; ( )
Uф
Разность фактического и заданного передаточных чисел:
∆ = ; ( )
∆ = =4,6% ,так -5%<4,6%<5% cледовательно подобранные нами dр1 и dр2 подходят.
Минимальное межосевое расстояние:
амин = 0,7∙(dр1 + dр2) ; ( )
амин = 0,7∙(100+ 224) = 227 мм
Максимальное межосевое расстояние:
амах = 2∙(dр1 + dр2) ; ( )
амах = 2∙(100 + 224) = 648
Принимаем межосевое расстояние из условия:
амин<а’<амах;
227<а<648, предварительно принимаем а’ = 450 мм
Расчётная длина поликлинового ремня вычисляется по формуле 1.7 [2]
lр = 2∙ + ; ( )
lр = 2∙450+ 1,57∙(100 + 224) + = 1417,22 м
По таблице 1.3 (приложение 2) [2] принимаем L = 1400 мм
Межосевое расстояние, соответствующее принимаемой стандартной длине клинового ремня
а = 0,25 ∙[ Lр - ; ( )
а =0,25∙ [1400 – 1,57∙324 + ] = 441,30 мм
Угол обхвата ремнём малого шкива:
α1 = 180º - 57,3º ∙ ( )
α1=164º
α1≥ 164º 164º ≥ 110º условие выполняется
Скорость ремня:
; ()
= 3,76 м/с
Номинальная мощность Ро определяется по таблице 1.10 [2]
Ро = 3,7 кВт
Предварительное число клиньев поликлинового ремня, необходимое для передачи мощности Рр
Предварительное число клиньев:
; ( )
Исходя из полученных нами Ро, Сα , СL . Найдём расчётное число клиниев поликлинового ремня, необходимое для передачи мощности Рр
К = , ()
где Сα – коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата α1 ремнём меньшего шкива на тяговую способность передачи, Сα=0,95;
СL – коэффициент, учитывающий длину ремня, СL = 0,98.
К = 14,5 окончательно принимаем 15 клиньев
К=15
Начальное натяжение ветви одного ремня Fо с закреплёнными центрами шкивов:
Fо = 500 ∙ ( )
где mn – масса 1 м ремня, , mn = ;
q – масса 1 м ремня с 10 клиньями.
Fо = + = 1101 Н
2.7 Окружная сила, передаваемая поликлиновым ремнём:
Ft = ; ()
Ft = 1338 H
2.8 Силы натяжения ведущей и ведомой ветвей поликлинового ремня
F1 = Fo + ; F2 = Fo - ;
F1 = 1101 + =1770 Н
F2 = 1101 – = 432 Н
2.9 Сила давления на вал поликлиновым ремнём:
Fn = 2 ∙ Fo ∙ sin; ()
Fn = 2 ∙ 1101 ∙ sin82= 2181 Н
2.10 Напряжение в ремне от силы натяжения ведущей ветви
, ()
, ()
где b = p*K – ширина ремня;
p – расстояние между клиньями;
Н – высота ремня;
h – высота клина.
= 3,47 МПа
2.11 Напряжение в ремне от изгиба его на меньшем шкиве:
, ()
где Еи – модуль продольной упругости для материалов ремней Еи = 90 МПа
= 4,2 МПа
2.12 Напряжение в ремне от центробежных сил:
συ = 10-6 ∙ ρ ∙ υ2, ()
где ρ – плотность материала клинового ремня ρ = 1100 кг/м3
συ = 10-6 ∙ 1100 ∙ 3,762 = 0,016 МПа
2.13 Максимальное напряжение в ремне:
σмах = σ1 + σи + συ; ()
σмах = 3,47 + 0,016 + 4,2 = 7,68 МПа
Прочность обеспечена, если σмах ≤ [σр] = 8 МПа, в нашем случаи получается 7,68≤ 8 МПа, значит условие выполняется.
2.14 Частота пробегов ремня:
()
= 2,69 с-1
Условие долговечности обеспечено, если λ < [λ] = 10 c-1, в нашем случаи получается 2,69 < 10, условие выполняется.
Выбираем ремень с расчетной длиной 2000 мм., ; класса В(Б):
Ремень В(Б)-2000 4 ГОСТ 1284.1-89.
Стоимость ремня
Ощая стоимость