§ 7. Расчет клиноременной передачи на тяговую способность и долговечность

Виды разрушения ремня и критерии работоспособности клиноремен-ных передач аналогичны таковым для плоскоременной передачи. Методы расчета передачи обоих типов также схожи.

6.37. Расчет на тяговую способность заключается в определении требуе­мого числа клиновых ремней ^ _р для обеспечения нормальной работоспособ­ности передачи:

(6.43)

где F, — передаваемая окружная сила, Н; А_о — площадь поперечного сече­ния клинового ремня, мм² (см. табл. 6.3); [К]„ — допускаемое напряжение в ремне (см. шаг 6.30); C_z — коэффициент числа ремней (для двух, трех ремней С_г=0,95; для четырех—шести С. = 0,9; более шести С_г = 0,85); Икл_Р⁼8 — наибольшее число клиновых ремней, обеспечивающее равно­мерность их нагружения в передаче. ,

При получении по расчету z_m._р > [z\_m,_v необходимо увеличить площадь поперечного сечения ремня, выбрать следующий больший профиль ремня и таким образом снизить число ремней.

Запишите формулу для определения площади поперечного сечения ремня, если задано число ремней в клиноременной передаче.

6.38. Расчет на долговечность. Число пробегов ремня в 1 с

U=v/L≤[U],

(6.44)

где U — действительное число пробегов ремня за 1 с; и — скорость рем­ня, м/с; L — расчетная длина ремня, м; [U] — допускаемое число пробегов ремня за 1 с. Для клиновых ремней [U] < 10 (в отдельных случаях [U] = 11 ÷ 12).

Заводы-изготовители клиновых ремней производят проверку гарантий­ной наработки Т_о (ч) (табл. 6.8) для ремней, а также условно-расчетной длины L_o. При расчетной длине выбранного клинового ремня L, отличаю­щейся от табличной, гарантийную наработку (ч) для данного ремня опре­деляют по формуле

Т= T₀(L/L₀), (6.45)

где Г_о — гарантийная наработка ремней условно-расчетной длины L_o, ч (табл. 6.8); L — расчетная длина выбранного ремня, мм; L_o — условно-рас­четная длина ремня, мм (см. табл. 6.8).

Таблица 6.8. Гарантийный срок службы ремней (для условно расчетной длины Lq)

Тип ремня	Условно-расчет­ная длина Lo, мм	Гарантийная наработка Tq, ч, не менее, для ремней
		кордтканевых	кордшнуровых
ДО)	1250	200	250
А	1700
Й(Б)	2000
С(В)	2500
ДГ)	3000	250	—
ДД)	7100
£О(Е)	8500

При вытяжке клиновых ремней до 3 % наибольшая гарантийная нара­ботка стандартных клиновых ремней составляет 500 ч.

Кратко изложите методику расчета клиноременной передачи на долго­вечность и объясните его необходимость. Для какой цели необходимо опреде­лять Т [см. формулу (6.45)]?

6.39. Последовательность проектировочного расчета клиноременной и по­ликлиновой передачи.

Расчет производят по аналогии с расчетом плоскоременных передач (некоторые изменения, связанные со спецификой клиноременной переда- чи, излагаются подробнее). Расчет клиноременной передачи следует вы­полнять в следующем порядке.

1. Предварительно задать скорость ремня (5—25 м/с) и в зависимости от заданных скорости и передаваемой мощности по табл. 6.9 выбрать про­филь ремня.

Таблица 6.9. Выбор типа клинового ремня в зависимости от передаваемой мощности и скорости ремня

Мощность Р, кВт	Тип ремня при скорости v, м/с
	не более 5	5-10	св. 10
Не более 1	О; А	О; А	О
1-2	О; А; Б	О; А	О; А
2-4	А; Б	О; А; Б	О; А
4-7,5	Б; В	А; Б	А; Б
7,5-15	В	Б; В	Б; В
15-30	—	В	В
30-60	—	Г;Д	В
60-120	—	Д	Д; г
120-200	—	Д;Е	Г;Д
Св. 200	—	—	Д; е

Здесь: Z(O); А; 5(Б); С(В); ДГ); ЕО(Е)

.

Размеры сечения принять по табл. 6.3. Так как заданным условиям за­дачи мощности Р и скорости v в табл. 6.9 соответствует несколько типов (сечений) ремней, рекомендуется вначале выбрать меньшее сечение и пе­реходить к другим только в случае получения неприемлемо большого числа ремней z_KJ1._p>fcL._p.

2. В зависимости от выбранного типа клинового ремня по табл. 6.5 принять диаметр малого шкива О,.

3. По диаметру малого шкива О, определить скорость ремня v и срав­нить с допускаемой [v] = 25 м/с. Уточнить размер Д.

4. Определить диаметр большого шкива D₂ и согласовать его значение с приведенными в табл. 6.5.

5. Уточнить передаточное число и.

6. С учетом рекомендаций, изложенных в шаге 6.22, назначить межосе­вое расстояние а.

7. По формуле (6.3) определить расчетную длину L ремня, округлить ее значение до стандартного (см. табл. 6.3), после чего проверить долговеч­ность ремня (ремней) по числу пробегов (см. шаг 6.35). При U> [U] вы­брать следующее большее значение расчетной длины ремня L (см. табл. 6.3), удовлетворяющее условию U< [U], после чего уточнить межосе­вое расстояние а.

8. Определить угол обхвата а, меньшего шкива. При невыполнении ус­ловий а, < [а,] следует увеличить межосевое расстояние и соответственно изменить расчетную длину ремня L.

9. Задать напряжение с₀ от предварительного натяжения (см. шаг 6.27) и для выбранного типа ремня по табл. 6.6 принять допускаемое приведен­ное полезное напряжение К_о, по табл. 6.7 — поправочные коэффициенты С_а, С_р, С_о, С, по формуле (6.39) определить допускаемое полезное напря­жение [К\_П.

10. Рассчитать окружную силу F, по формуле (6.46).

11. По формуле (6.43) определить требуемое число ремней z_w,_p. При г_о р > 8 необходимо по табл. 6.3 изменить выбранный тип ремней на боль­ший профиль и таким образом снизить число ремней.

12. Рассчитать F_o, угол р и F_s (см. шаг 6.12).

13. Определить все размеры шкивов (см. шаг 6.12).

При расчете поликлиновой передачи профиль ремня выбирают в зависи­мости от передаваемой мощности меньшего шкива Р_х и его угловой скоро­сти го, (рис. 6.15).

Диаметр D, выбирают по табл. 6.10. Число клиньев определяют по формуле

где [z] — допускаемое число клиньев (см. табл. 6.4);

[Р]_П = [P]₀C_aC_pC₁ C_z — допускаемая мощность, передаваемая одним кли­ном, кВт;

[Р]_о — допускаемая приведенная мощность для одного клина, кВт (см. табл. 6.10);

С_а — коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата на тяговую способность ремня (см. табл. 6.7); С_р — коэффициент режима работы (см. табл. 6.7); С, — коэффициент, учитывающий влияние на долговечность

длины ремня. Зависимость С, от отношения расчетной длины ремня L к исходной длине Z_o

L/L_o…..0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

С_а.........0,85 0,91 0,96 1 1,03 1,06

С_г — коэффициент, зависящий от числа клиньев; при z = 2 -г 3;

С_г = 0,95; при z = 4 ÷ 6 С. = 0,9; при z>6 С_г = 0,85.

Таблица 6.10. Значения [Р]_о для поликлиновых ремней

Обозначение се- ■ чения ремня	Диаметр меньше­го шкива D[, мм	[P]q, кВт, при скорости ремня v, м/с
		5	15	25
A"(L0 = 710 мм)	40 45 50	0,14 0,155 0,165	0,32 0,36 0,40	0,49 0,53
Л(Ь0= 1600 мм)	80 90 100	0,39 0,45 0,50	0,79 0,97 1,12	1,30
М(/,о = 2240 мм)	180 200 224	1,45 1,63 1,80	3,02 3,58 4,12	3,18 4,04 4,95

6.40. Ответить на вопросы контрольной карточки 6.4.

Контрольная карточка 6.4
Вопрос	Ответы	Код
От чего зависит усталостное разрушение	От попадания абразивных материалов на
ремня?	рабочую поверхность ремня	1
	От его буксования	2
	От его перегрева	3
	От его циклического изгиба при огиба-
	нии шкива	4
Как изменяется долговечность ремня при	Увеличивается	5
изменении межосевого расстояния в сто-	Уменьшается	6
рону увеличения, если прочие условия ос-	Не изменяется	7
таются прежними?
Определите допускаемое число пробегов в	5	8
1 с для среднескоростных плоскоремен-	10	9
ных передач	11-12	10
	Св. 20	11
В чем заключается расчет на тяговую спо-	В определении площади поперечного се-
собность клиноременных передач?	чения ремня Aq	12
	В определении допускаемого полезного
	напряжения [К]„	13
	В определении требуемого числа клино-
	вых ремней гКл.р	14
Какие профили клиновых ремней можно	Z(O) и А	15
применять для передачи мощности 12 кВт	В(Б)	16
при о = 4 м/с	С(В)	17
	5(Б) и С(В)	18

Ответы на вопросы

6.1. Принципы работы натяжного устройства: натяжение ремня 1 соз­дается перемещением салазок и шкива 2 винтом 3 вправо (см. рис. 6.2). Нажимным роликом (см. рис. 6.1, д) под действием груза 5, установленно­го на рычаге, ремень 1 прижимается к рабочим шкивам 2 к 3. Недостаток ременных передач, не имеющих натяжного устройства: с течением времени ремни вытягиваются, возникает необходимость их укорачивания (переши-вания), что не только нежелательно, а иногда и невозможно.

6.2. Передача, изображенная на рис. 6.1, е — плоскоременная, откры­тая с параллельными валами, простая (натяжное устройство на рисунке не показано), с трехступенчатыми шкивами.

6.3. Для автомобильного вентилятора можно порекомендовать клино-ременную передачу.

6.4. По сравнению с фрикционной и зубчатой ременные передачи име­ют следующие достоинства (см. шаг 6.2): по сравнению с фрикционной пе­редачей — см. пп. 1 и 3; по сравнению с зубчатой — см. пп. 1, 2, 4. Недос-татки: по сравнению с фрикционной передачей — см. пп. 1—3 и 5; по срав­нению с зубчатой передачей — см. пп. 1—5.

6.5. Ременные передачи чаще применяют в приводах сельскохозяйст­венных, текстильных машин и др.

6.6. На рис. 6.1, д показана открытая передача с натяжным роликом, на рис. 6.1, е — открытая передача со ступенчатыми шкивами.

6.8. На рис. 6.4, в показан ремень типа В (спирально-завернутый), его изготовляют из одного куска ткани. Стандартные типы ремней: кожаные, прорезиненные, хлопчатобумажные, шерстяные.

6.10. В плоскоременной передаче один шкив делают обязательно вы­пуклым для центрирования ремня, чтобы при работе передачи ремень не «сходил» со шкивов.

6.11. Повторите шаг 6.11.

6.12. Расчет межосевого расстояния для данного примера:

6.13. В передаче (см. рис. 6.6) ot_min = сх,, поэтому в формулу (6.8) под­ставляют а,, а не ос₂.

6.14. Определять передаточное число по формуле DJD₂ нельзя, т. е. — величина, обратная передаточному числу: 1/и.

6.15. КПД определяется как отношение значений мощности ведомого и ведущего вала; для данного примера η = Р₂/Р_х = 12/12,5 = 0,96.

6.17. На рис. 6.8: поз. I — шкив установлен правильно; II — неправиль­но (снижается тяговая способность и будет иметь место интенсивное изна­шивание ремня кромками канавок шкива); III — неправильно (при вытяж­ке ремня боковые поверхности ремня не будут рабочими, что снизит его тяговую способность).

6.18. Клиноременные передачи при одних и тех же габаритах могут пе­редать большую мощность (по сравнению с плоскоременной), так как в клиноременной передаче при одной и той же ширине обода за счет клино­вой формы возможно большее сцепление (увеличивается сила трения) рем­ня со шкивом.

6.20. На рис. 6.3, г показан поликлиновый ремень. При многорядной установке стандартных ремней возможно непостоянство длин ремней в рядах (вследствие неравномерности их вытяжки и по другим причинам), а следовательно, и неравенство сил их натяжений. По этой причине снижа­ется тяговая способность ремней. У поликлинового ремня этого недостат­ка нет.

6.21. Шкивы клиноременной передачи имеют трапецеидальный про­филь канавок, а поликлиновой — треугольный.

6.22. Оптимальное межосевое расстояние для рассматриваемой переда­чи и s А/А = 800/200 = 4. При и = 4 а_от = D₂ · 0,95 = 800 • 0,95 = 760 мм.

6.24. На рис. 6.12 F_o — сила начального натяжения ремня; F_b F₂ — силы натяжения ведущей и ведомой ветвей ремня в нагруженной передаче.

6.25. На силу F_v влияют размеры шкивов (их диаметры) и их угловая скорость (так как v = (со/))/2, а параметр скорости входит в квадрате!), а также размеры сечения ремня и его масса.

6.27. Из формулы (6.32) следует, что наибольшее напряжение изгиба в ремне возникает при обходе малого шкива О, значит а_и зависит в основном от отношения 8/DI. Минимальные изгибающие напряжения ст_и2 возникают на ведомом шкиве; на прямолинейном участке ремня а_и = 0 (см. рис. 6.13).

6.28. На рис. 6.13 дуги упругого скольжения ведущего и ведомого шки­вов — соответственно a_ci и а_с2. Дуга скольжения находится со стороны сбе­гающей ветви, а дуга покоя — со стороны набегающей ветви (рис. 6.13).

6.29. В зоне частичного буксования (рис. 6.14) КПД резко снижается, s — увеличивается, изнашивание ремня резко увеличивается.

6.30. К_о — допускаемое приведенное полезное напряжение, определяе­мое при ниже приведенных условиях а, = 180°; и = 10 м/с. Значение К_й за­дается; [К]_П — допускаемое полезное напряжение:

т. е. [К]_п ф const и зависит не только от постоянства К_о, но и от значений переменных поправочных коэффициентов, учитывающих особенность гео­метрии передачи, ее кинематику и т. п.

6.32. К усталостному разрушению ремня приводит циклический изгиб ремня на шкивах и его разгибание при сходе со шкивов.

6.33. Долговечность ремня — способность выдержать определенное число часов работы без разрушения.

6.34. Площадь ремня (для плоскоременной передачи) А = ЪЬ, где 8 — толщина ремня; b — его ширина; А определяется в зависимости от полез­ной окружной силы F, и от допускаемого полезного напряжения в ремне [Щ_п [см. формулу (6.40)].

6.35. Уменьшение числа пробегов ремня при заданной скорости может быть достигнуто увеличением его длины. Для уменьшения напряжений из­гиба в ремне следует, чтобы отношение 5/Z)_min было возможно меньшим.

6.37. Площадь поперечного сечения А_о для клиноременной передачи можно определить из формулы (6.47):

6.38. Для обеспечения нормальной долговечности клиноременной пе­редачи по формуле (6.43) определяют действительное число пробегов рем­ня (ремней) U. При U> [U] условие для гарантийной наработки (ч) для вы­бранного ремня не будет обеспечено, снизится долговечность ремня [сле­довательно, не будет выполнено условие по гарантийной работе клинового ремня (ч), определенное заводом-изготовителем]. В шаге 6.38 отмечено, что долговечность клинового ремня зависит от U и D_min, даны рекоменда­ции по их расчету. Гарантийная наработка Т (ч) для выбранного типа рем­ня определяется в основном для возможности планирования поставок (из­готовления) клиновых ремней.