3. Расчёт ремённой передачи

Ремённые передачи предназначены для передачи вращения, крутящего момента, мощности между двумя, расположенными на некотором расстоянии друг от друга валами. Клиновые ремённые передачи позволяют передавать большую окружную нагрузку, чем плоские в силу клинового воздействия шкивов на ремни.

1. Подбор и расчёт длин ремней передачи

Передаваемым мощности и частоте вращения в ремённой передаче соответствуют ремни сечением Б

Рисунок 5 – сечение клинового ремня

; – справочный;

; .

Рисунок 6 – Расчётная схема двухшкивной клиноремённой передачи

Линейная скорость ремня:

.

Предварительное межосевое расстояние:

;

.

Расчётная длина ремня:

.

Номинальная длина ремня:

.

Наибольшая разность длин ремней одной группы для передач 4 мм.

Номинальное межосевое расстояние:

.

Угол обхвата меньшего шкива:

.

Увеличение межцентрового расстояния:

S₁ – коэффициент, определяемый классом ремня.

.

Уменьшение межцентрового расстояния:

S₂ – коэффициент, определяемый классом ремня.

.

Число ремней в приводе:

P_ном – номинальная передаваемая мощность;

P₀ – номинальная мощность, передаваемая одним ремнём определённого сечения и длине при угле обхвата 180 градусов и спокойном режиме работы;

C_р – коэффициент динамической нагрузки и режима работы;

C_α – коэффициент угла обхвата;

C_L – коэффициент, учитывающий длину ремня;

C_K – коэффициент, учитывающий число ремней в передаче.

.

2. Расчёт сил и напряжений в передаче

Предварительное натяжение ветви одного ремня:

m_П – погонная масса ремня;

C_р – коэффициент динамической нагрузки и режима работы при односменной работе.

.

Рисунок 7 – силы, действующие на вал в передаче

Окружная сила на шкивах:

.

Силы натяжения ведущей и ведомой ветвей:

;

.

Суммарная сила натяжения:

.

Напряжения в ведущей ветви от силы натяжения:

A – площадь сечения ремня.

.

Напряжения от центробежных сил:

γ – плотность материала ремня.

.

Напряжения от изгиба ремня на малом шкиве:

E – модуль Юнга ремня.

.

Рисунок 8 – Напряжения в ременной передаче

Суммарное максимальное напряжение ремня:

.

Ресурс работы ремней при лёгкой и средней нагрузке 2000 часов.

3. Расчёт основных размеров шкивов

; ; ; ; ;

; ; ; .

Рисунок 9 – Основные размеры шкивов

Ширина:

.

Толщина ободов:

.

Диаметры ступиц:

d – посадочный диаметр шкива.

;

.

Длины ступиц:

;

.

Толщина дисков:

.

Для снижения массы шкивов и удобства монтажа-демонтажа на них необходимо выполнить 4...6 отверстий наибольших возможных диаметров.

Для удобства заливки литейных форм диски шкивов необходимо выполнить в виде конусов.

4. Расчёт зубчатых передач

Зубчатые передачи предназначены для передачи вращения, крутящего момента, мощности между двумя параллельными или пересекающимися валами. Самым распространённым зубчатым зацеплением является зацепление с эвольвентными профилями зубьев. С таким зацеплением ввиду относительной простоты его изготовление производят до 90% всех зубчатых передач.

1. Выбор материалов колёс

Передачи в разрабатываемом станке относятся к группе слабо-, средненагруженных передач. Шестерня и колесо изготавливаются из стали 40ХН.

Термообработка колеса – улучшение до твёрдости 235...262 HB. Термообработка шестерни – улучшение до твёрдости 269...302 HB.

2. Расчёт цилиндрических передач

   1. Расчёт передач по контактным напряжениям

Предварительные межосевые расстояния передач:

K – коэффициент, зависящий от поверхностной твёрдости шестерни и колеса;

i – передаточное отношение передачи;

T₁ – крутящий момент на шестерне.

;

;

;

.

Окружные скорости передач:

n₁ – частота вращения шестерни.

;

;

;

.

Уточнённые межосевые расстояния передач:

K_a – коэффициент, учитывающий тип зубьев в передаче;

K_H – коэффициент нагрузки;

Ψ_ba – отношение ширины зубчатого венца к межосевому расстоянию;

[σ]_H – допускаемое контактное напряжение.

K_Hv – коэффициент, учитывающий внутреннюю динамику нагружения;

K_Hβ – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий;

K_Hα – коэффициент, зависящий от степень точности передачи.

K_Hβ⁰ – коэффициент, зависящий от коэффициента ширины венца, схемы передачи и твёрдости зубьев;

K_Hω – коэффициент, учитывающий приработку зубьев.

K_Hα⁰ – коэффициент распределения нагрузки между зубьями.

n_ст – степень точности передачи.

σ_{H lim} – предел контактной выносливости;

Z_N – коэффициент долговечности, учитывающий влияние ресурса;

Z_R – коэффициент, учитывающий влияние шероховатостей сопряжённых поверхностей зубьев;

Z_v – коэффициент, учитывающий влияние окружной скорости;

S_H – коэффициент запаса прочности.

HB – твёрдость зубьев передачи.

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Ориентировочные основные размеры колёс передач:

d – делительный диаметр колеса.

;

;

;

.

b – ширина зубчатого венца.

;

;

;

.

Минимальные модули передач:

K_m – коэффициент, учитывающий тип зубьев в передаче;

K_F – коэффициент нагрузки;

[σ]_F – допускаемое напряжение изгиба.

K_Fv – коэффициент, учитывающий внутреннюю динамику нагружения;

K_Fβ – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений у основания зубьев по ширине зубчатого венца;

K_Fα – коэффициент, зависящий от степень точности передачи.

σ_{F lim} – предел выносливости при отнолевом цикле нагружений;

Y_N – коэффициент долговечности, учитывающий влияние ресурса;

Y_R – коэффициент, учитывающий влияние шероховатостей переходной поверхностей между зубьями;

Y_A – коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки;

S_F – коэффициент запаса прочности.

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Расчётные модули передач:

m – модуль передачи;

z₁ – число зубьев шестерни;

z₂ – число зубьев колеса.

;

;

;

.

Предварительные основные размеры передач:

z₁ – число зубьев шестерни в передаче,

z₂ – число зубьев колеса в передаче.

;

;

;

.

d – делительный диаметр шестерни.

;

;

;

.

b – ширина зубчатого венца.

;

;

;

.