11

Министерство образования Российской Федерации

Южно-Российский государственный технический университет

(Новочеркасский политехнический институт)

Передача поликлиновым ремнем

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторно-практическим занятиям для студентов,

изучающих дисциплины: «Механика», «Техническая

механика», «Детали машин и основы конструирования».

Новочеркасск

2003

УДК 621.85.052 (076.5)

ББК 34.42

Б 68

Рецензенты: д-р техн. наук С. О. Киреев,

д-р техн. наук Б. Г. Гасанов

Благовестный А. С., Мусиенко С.С.

Б 68 Передача поликлиновым ремнем: Методические указания к лабораторно - практич. занятиям для студентов, изучающих дисциплины: «Механика», «Техническая механика», «Детали машин и основы конструирования» / Юж.- Рос. гос. техн. ун-т (НПИ).- Новочеркасск: ЮРГТУ, 2003. – 10 с.

Изложены основы расчета передач поликлиновым ремнем с использованием необходимого справочного материала. Методические указания предназначены для студентов специальностей 0718, 0720, 0804, 1012, 1013, 1108, 1201, 1206, 1211, 1502, 1509, 1705, 1706, 1709, 2103, 2301, 2404, 2814, могут быть использованы также при курсовом проектировании.

УДК 621.85.052 (076.5)

© Южно-Российский государственный

технический университет, 2003

© Благовестный А. С., Мусиенко С. С., 2003

Передача поликлиновым ремнем

Цель занятия: изучение методики расчета передач поликлиновым ремнем, ознакомление с действующей нормативно-технической документацией.

Оборудование и принадлежности: калькулятор для инженерных расчетов, линейка, карандаш.

Исходные данные для расчета:

передаваемая мощность на меньшем шкиве Р₁, кВт;

частота вращения меньшего шкива n₁, об/мин;

передаточное отношение u;

режим работы передачи.

1. Простейшая передача поликлиновым ремнем (рис. 1) состоит из двух шкивов с расчетными диаметрами d_р1 и d_р2, установленных на ведущем и ведомом валах, поликлинового ремня, а также натяжного устройства. Поперечное сечение поликлинового ремня показано на рис. 2. Несущим элементом ремня является кордный шнур, выполненный из синтетических волокон или из стекловолокна. Такая передача характеризуется более равномерным распределением нагрузки между рабочими поверхностями ремня и имеет меньшие габариты по сравнению с передачей обычными клиновыми ремнями.

Поликлиновые ремни работают со скоростями до 40 м/с. Расчетными диаметрами шкивов d_р1 и d_р2 являются диаметры расположения нейтрального слоя ремня шириной b при изгибе [1, 2].

Промышленностью выпускаются поликлиновые ремни трех типов сечений: К, Л и М. График для выбора ремней сечений К и Л при передаваемой мощности до 20 кВт показан на рис. 3. Более полные данные для выбора поликлиновых ремней приво­дятся в учебной и технической литературе [1, 2, 4].

2. После выбора типа сечения находят основные размеры ремня и минимальный диаметр малого шкива d _min, мм (табл. 1). При использовании найденного значения d _min габариты передачи получаются минимальными и обеспечивается номинальный срок службы ремня.

Ориентировочно расчетный диаметр малого шкива d_p1, мм, поликли­новой передачи при передаваемом крутящем моменте Т₁ ≤ 250 Н·м определяют по формуле:

d_p1 30 · ,

где Т₁ = 9550 · Р₁ / n₁, Н·м.

Полученную величину d_p1 округляют до ближайшего стандарт­ного значения из ряда: 63; 71; 80; 90; 100; 112; 125; 140; 160; 180; 200; 224; 250; 280; 315; 355; 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800; 900; 1000 мм и сверяют с минимальным диаметром малого шкива d _min (см. табл. 1). Если нет ограничений по габаритам, с целью повышения долго­вечности ремня и улучшения условий работы передачи рекоменду­ется увеличить предварительно выбранное значение d_р1 на одну - две ступени из приведенного выше ряда.

Рис 3.

Диаметр большого шкива d_p2, мм, определяют по формуле:

d_р2 = d_р1· u

и округляют полученную величину до ближайшего значения из приведенного ранее ряда. Затем уточняют передаточное отношение:

u = d_р2 / [d_р1 · (1 – ε)] ,

где ε - коэффициент скольжения, ε = 0,01...0,02.

Допускаемое отклонение действительного значения переда­точного отношения от первоначально заданной величины обычно составляет ± 4% [3].

Таблица 1

Основные размеры поликлиновых ремней и минимальные диаметры шкивов

Обозначение сечения	Размеры сечения, мм				Предельная длина, Lр , мм	Число клиньев z		Коэффициент  10, Н · с2 / м2	Минималь- ный диаметр d min , мм
		р	H	h		рекомен- дуемое	допус- каемое
К	1,0	2,4	4,0	2,35	400…2000	2 – 36	36	0,09	40
Л	2,4	4,8	9,5	4,85	1250…4000	4 – 20	50	0,45	80

3. Находят скорость ремня v, м/с:

v = π · n₁· d_p1 / (10 ³ · 60) .

4. Определяют минимальную величину межосевого расстояния а _min, мм:

a _min = 0,55 · (d_р1 + d_р2) + H,

где H - высота ремня, мм (см. табл. 1).

Оптимальное межосевое расстояние в зависимости от диаметра d_p2 и переда­точного отношения u из условия обеспечения не­обходимого угла обхвата ₁ на малом шкиве принимают, ру­ководствуясь следующими данными:

u 1 2 3 4 5 6...9

a 1,5d_p2 1,2d_p2 d_p2 0,95d_p2 0,9d_p2 0,85d_p2 .

При проектировании передач, встроенных в приводы машин, межосевое расстояние a выбирают, исходя из требуемого расстояния между ведущим и ведомым валами, но не менее а _min .

Затем рассчитывают длину ремня L_р, мм:

L_р = 2a + π · (d_p1 + d_p2) / 2 + (d_p2 – d_p1)² / (4a)

и сравнивают ее с минимально допустимой по условию обеспечения долговечности ремня:

L_min ≥ 10 ³ · v / i,

где i - частота пробега ремня в секунду, для поликлиновых ремней i_max = 30.

Если полученная величина L_р не удовлетворяет этому условию, ее увеличивают до L_min. После этого длину ремня округляют до ближайшего стандартного значения из ряда: 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 мм.

По выбранной окончательно длине ремня находят действи­тельное межосевое расстояние [2]:

a = 0,25 · [L_р – Δ₁ + ],

где Δ₁ = 0,5 · π · (d_p1 + d_p2);

Δ₂ = 0,25 · (d_p2 – d_p1)².

Если натяжение ремня осуществляется перемещением быстроходного вала передачи, следует предусмотреть воз­можность уменьшения межосевого расстояния на 2% при длине рем­ня до 2 м и на 1% при длине ремня более 2 м для установки и замены ремня. Для компенсации отклонений от номинала по длине ремня и его удлинения при эксплуатации передачи предусматривают воз­можность увеличения межосевого расстояния на 5,5% [4]. Указан­ные изменения межосевого расстояния осуществляют натяжным устройством.

При использовании натяжных роликов изменять межосевое расстояние передачи для замены ремня и регулировки натяжения не требуется.

5. Находят угол обхвата α₁, град, (см. рис.1) на малом шкиве:

α₁ = 180° – 57,3° · (d_p2 – d_p1) / a .

При u < 7 рекомендуется принимать α₁ ≥ 120°, при u = 7...10 допускается принимать α₁ ≥ 90°.

6. Определяют допускаемую мощность P_р, кВт, передаваемую ремнем с десятью клиньями в реальных условиях:

P_p = P₁₀· C_α· C_L· C_u· C_p,

где P₁₀ - номинальная мощность, передаваемая ремнем с десятью клиньями типовой передачи с двумя шкивами при u = 1, α = 180º, спокойной нагрузке, базо­вой длине ремня L₀ и среднем ресурсе Т_{р (ср)} = 2000 ч (рис. 4) ;

C_α – коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата на тяговую способность передачи:

α₁,° 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

C_α 0,56 0,62 0,68 0,73 0,78 0,82 0,86 0,89 0,92 0,95 0,98 1,0 ;

C_L – коэффициент, учитывающий влияние длины ремня на долговечность:

L_р /L₀ 0,1 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 2,0 2,11

C_L 0,8 0,85 0,89 0,91 0,96 1,0 1,03 1,06 1,08 1,12 1,15 ;

C_u - коэффициент передаточного отношения, учитывающий уменьшение напряжения изгиба на большом шкиве:

u 1 1,1 1,2 1,4 1,8 ≥2,5

C_u 1 1,04 1,07 1,1 1,12 1,14 ;

C_p - коэффициент режима работы передачи,

C_p = C_p1 · C_p2 ;

C_p1 -коэффициент режима при односменной работе (табл. 2) ;

Таблица 2

_{Коэффициент режима Cp1 и коэффициент режима нагрузки К}1

Параметры	Характер нагрузки
	спокойная	умеренные колебания	значительные колебания	ударная
Cp1	1	0,98...0,8	0,8...0,7	0,7...0,6
К1	2,5	1,0	0,5	0,25

С_р2 - коэффициент сменности: при односменной работе С_р2 = 1, при двухсменной работе С_р2 = 0,87, при трехсменной С_р2 = 0,72.

7. Определяют необходимое число клиньев z поликлинового ремня:

z = 10P₁ / P_р .

Р₁₀ , кВт

Р₁₀ , кВт

d_p1=100мм

d_p1=140мм

10

20

125

8

90

71

15

112

63

100

6

50

90

45

10

4

d_p1=80мм

d_p1=40мм

5

2

Сечение К, L₀ = 710 мм

Сечение Л, L₀ = 1600 мм

0

0

2

5

2

5

10

15

20

25

v, м/с

v,м/с

10

15

20

25

Рис. 4

Полученное значение округляют до ближайшего большего це­лого числа (рекомендуемое и допускаемое число клиньев указано в табл. 1). Если число клиньев получается больше указанного в табл. 1, следует увеличить диаметр d_p1 на одну ступень из стандартного ряда (см. п. 2) и повторить расчет.

8. Определяют силу F_o, Н, предварительного натяжения рем­ня с числом клиньев z :

F_o = 850 · P₁ · C_L / (v · C_α· C_u· C_p) + 0,1 · z ·  ₁₀ · v²,

где  ₁₀- коэффициент, учитывающий влияние центробежных сил для ремня с десятью клиньями, Н · с² / м² (см. табл. 1), остальные входящие в формулу величины определены выше.

Примечание: для передач с автоматическим натяжением ремня влияние центробежных сил не учитывают, т.е. принимают 0,1 · z ·  ₁₀ · v² = 0.

9. Находят силу F_p, Н, действующую на вал:

F_p = 2 · F_o · sin (α₁/2).

10. Ресурс T_р, ч, наработки передачи определяют по формуле [3]:

T_р= T _{р (ср)}· K₁· K₂,

где Т_{р (ср)} – средний ресурс, принимаемый равным 2000 ч,

К₁ - коэффициент режима нагрузки (см. табл. 2),

К₂ -коэффициент климатических условий: для зон с умерен­ным климатом К₂ =1, для зон с холодным климатом К₂ = 0,75.

Рекомендуемый ресурс составляет: при легком режиме - 5000 час, при среднем режиме 2000 час, при тяжелом режиме 1000 час и очень тяжелом 500 час [4].

11. Шкивы для поликлиновых ремней.

Шкив (рис. 5) состоит из обода с канавками для ремня, ступицы, устанавливаемой на вал, и диска или спиц, соединяющих обод со ступицей. У шкивов небольшого диаметра обод выполняется непосредственно на ступице. Передача вращения между валом и ступицей осуществляется обычно шпоночным или, реже, шлицевым соединением. Для предотвращения осевого смещения ступица закрепляется на валу установочным винтом, торцевой шайбой, фиксируемой гайкой или винтом, или другим способом [5]. Рекомендуемые посадки ступицы шкива на вал в случае использования шпоночного соединения:

при нереверсивной работе H7 / k6,

при реверсивной работе H7 / n6.

Шкивы изготовляют литыми из чугуна марки СЧ 20, точеными из стали, из легких сплавов и иногда из пластмасс. Из-за опасности разрыва от действия центробежных сил чугунные шкивы применяют при окружной скорости до 30 м/с. Стальные шкивы работают с окружными скоростями до 45 м/с. При более высоких скоростях используют шкивы из легких сплавов.

Размеры профиля канавок шкивов приведены в табл. 3.

Внешний диаметр d_e1 малого шкива, мм:

d_e1 = d_p1 − 2  ;

внешний диаметр d_e2 большого шкива, мм:

d_e2 = d_p2 − 2  ;

минимальный внешний диаметр любого шкива по условию возможности выполнения отверстия диаметром d_в для вала:

d_{e min}  d_ст + 2 · (_ш + h),

где d_ст – диаметр ступицы малого или большого шкива, мм:

для чугунных шкивов d_ст = 1,65 · d_в ,

для стальных шкивов d_ст = 1,55 · d_в;

d_в – диаметр отверстия для вала, мм;

_ш -толщина обода, мм :

для чугунных шкивов _{ш чуг} =1,6 · h ,

для стальных шкивов _{ш ст}  0,8 · _{ш чуг};

размеры  и h приведены в табл.3.

Ширина М обода, мм:

M = (n – 1) · l + 2 · f ,

где n – число канавок на ободе шкива, n = z ;

размеры l и f приведены в табл.3.

Длина ступицы l_ст = (1,2…1,5) · d_в, окончательный размер l_ст принимают после расчета соединения вал-ступица.

Толщина диска С = (1,2…1,3) · _ш .

Величины d_вн (см. рис. 5), d_ст , l_ст и С после вычисления округляют до ближайших значений из ряда нормальных линейных размеров (приложение 1).

Таблица 3

Размеры профиля канавок шкивов.

Сечение ремня	Размеры, мм
	h		l	f	r1	r2
К	2,15 +0,38	0,95	2,4  0,03	3,5	0,2…0,3	0,2…0,3
Л	4,68 +0,38	2,4	4,8  0,04	5,5	0,4…0,5	0,4…0,5

Для снижения массы шкивов в дисках можно выполнять 4…6 отверстий d₀ возможно большего диаметра.

У медленно вращающихся шкивов обрабатывают только рабочую поверхность, торцы обода, а также отверстие и торцы ступицы; для улучшения балансировки у быстро вращающихся шкивов обрабатывают все поверхности. Балансировку шкивов осуществляют сверлением отверстий на торце обода.

Для удобства замены ремня и обслуживания передачи шкивы устанавливают консольно; чтобы уменьшить изгибающий момент, действующий на вал, обод шкива располагают как можно ближе к опоре вала. При необходимости разгрузки вала от изгибающего момента, вызванного натяжением ремня, шкивы могут устанавливаться на собственных опорах, смонтированных на крышке-стакане опоры вала.

При серийном производстве шкивы выполняют по стандартам. В соответствии с требованиями стандарта устанавливается зависимость между диаметром d отверстия для вала и длиной l_ст ступицы:

d, мм 18 20; 22 25; 28 32; 36 40; 45; 50; 55 60; 70 80; 90

l_ст , мм 30 38 45 60 85 110 135.

Натяжение ремня обычно выполняют перемещением электродвигателя по поставляемым вместе с ним салазкам либо перемещением плиты с установленным на ней электродвигателем относительно второй плиты, закрепленной на раме привода. В некоторых приводах натяжение производят поворотом качающейся плиты с установленным на ней электродвигателем.

Более подробные сведения о конструировании шкивов и натяжных устройствах содержатся в учебной и технической литературе [1, 2, 5].