2.1.2. Конструирование шкивов плоскоременной передачи

При скорости ремня  до 30 м/с шкивы изготавливают литыми из чугуна СЧ15, СЧ20 (ГОСТ 1412-85), до 40 м/с – литыми из стали 25Л (ГОСТ 977-88), при диаметре шкива d₁ до 200 мм – из проката Ст3 (ГОСТ 380-88). Быстроходные шкивы могут быть изготовлены из легких сплавов на основе алюминия. В зависимости от объемов выпуска шкивы изготавливают литыми, коваными, штампованными, цельными или сборными. Виды конструкции шкивов представлены на рис. 2.3, где В = f(В_р) – ширина обода, мм (см. табл. П.2); е = 0,005d + 3 – толщина обода, мм.

Рабочая поверхность обода может быть цилиндрической (см. рис. 2.3, а) или выпуклой (см. рис. 2.3, б). Выпуклость поверхности обода h, мм, обычно предусматривается на большом шкиве: h = 0,5 – 0,9 при d  280; h = 1 при d  280.

Толщина ремня  = (0,60 – 0,65)(D_cт – d_вал),   6 мм, где D_ст – диаметр ступицы; d_вал – диаметр концевого участка входного вала, мм; D_отв = 0,5(d – 2h – 2е + D_cт) – диаметр окружности, по которой располагаются центры отверстий; d_отв = = (0,3 – 0,4)(d – 2h – 2е  D_cт) – диаметр отверстия в диске шкива (, D_отв, d_отв – целые числа).

Рис. 2.3. Конструкция шкивов: а – монолитная,

обод цилиндрический, d  90 мм; б – с диском, обод выпуклый, d  90 мм

Диаметр ступицы, мм, D_cт = (1,6 – 2,0)d_вал, и ее длина, мм, L_cт = (1,5 – 2,0)d_вал.

Диаметр внутренней части обода шкива D = d – 2(е + h).

При скорости ремня   25 м/с выпуклыми считаются оба шкива.

Обозначение шероховатости поверхностей ступицы и шкива показано на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Шероховатость поверхностей ступицы (а) и шкива (б)

Рекомендуется назначать следующие значения шероховатости Ra, мкм:

отверстия в ступице – 1,6 – 3,2;

боковых поверхностей ступицы  6,3;

других обрабатываемых поверхностей шкива  6,3 – 12,5;

необрабатываемых поверхностей шкива  .

Отклонения формы и расположения поверхностей шкивов представлены на рис. 2.4 и 2.5.

Допуск торцевого биения поверхности обода относительно оси посадочного отверстия не должен быть выше установленного ГОСТ 24643-81 для восьмой степени точности (табл. П.15). Допуск радиального биения поверхности обода относительно оси посадочного отверстия не должен быть выше установленного ГОСТ 24643-81 для девятой степени точности (см. табл. П.15).

Рис. 2.5. Отклонения формы и расположения поверхностей шкивов

Отклонения размеров поверхности ступицы указаны на рис. 2.4, а. Неуказанные предельные отклонения размеров обрабатываемых поверхностей принять следующими: охватываемых  h14; охватывающих – Н14; прочих  ±0,5 IT14. Значения допуска торцевого биения ступицы приведены в табл. П.16.

Используя результаты расчетов, необходимо представить эскиз шкива с указанием размеров, шероховатостей, отклонений формы и расположения поверхностей. Пример выполнения чертежа шкива приведен на рис. 2.6.

2.2. Проектирование клиноременной передачи

2.2.1. Расчет клиноременной передачи

Клиновые ремни изготавливают двух конструкций: кордтканевые и кордшнуровые. Кордтканевые ремни (рис. 2.7, а) состоят из нескольких слоев прорезиненной текстильной кордткани 2, передающей основную нагрузку; резинового или резинотканевого слоя растяжения 1, находящегося над кордом; резинового или (реже) резинотканевого слоя сжатия 3, расположенного под кордом, и нескольких слоев оберточной прорезиненной ткани 4. В кордшнуровых клиновых ремнях (рис. 2.7, б) вместо слоев кордткани предусматривают слой кордшнура 2 толщиной 1,6 – 1,7 мм, слой растяжения 1 из резины средней твердости и слой сжатия 3 из более твердой резины.

Рис. 2.6. Шкив для плоского ремня

Проектирование клиноременной передачи начинают с выбора сечения ремня по номограмме (рис. 2.8) в зависимости от мощности Р_п на ведущем валу и частоты n_э вращения вала.

Для выбранного сечения ремня из табл. П.7 выписываются технические данные, из табл. П.8 подбирается требуемый шкив. С целью повышения ресурса работы передачи рекомендуется устанавливать шкивы с углом профиля канавок 36.

Диаметр ведомого шкива, мм, . (2.22) Рассчитанное значение диаметра d2 округляется до ближайшего стандартного (табл. П.8). Межосевое расстояние (предварительное), мм: , (2.23) где h – высота ремня, мм; ; (2.24) . (2.25)

Рис. 2.7. Конструкция клиновых ремней Рис. 2.8. Номограмма для выбора сечения клинового ремня

Расчетная длина ремня, мм,

. (2.26)

Найденное значение L_р округляется до ближайшего стандартного (табл. П.7).

Уточненное межосевое расстояние, мм,

, (2.27)

где ,  слагаемые формулы (2.26);

Угол обхвата ремнем малого шкива, гр.,

. (2.28)

Расчетная мощность, передаваемая одним клиновым ремнем, Вт,

, (2.29)

где С_, С_L, С_р – коэффициенты, учитывающие влияние угла обхвата (табл. П.9), влияние длины ремня (табл. П.10), режим работы передачи (табл. П.11) соответственно;

Р_о – номинальная мощность, передаваемая одним ремнем (табл. П.12).

Требуемое число ремней

, (2.30)

где Р_п – мощность на ведущем валу передачи (потребная мощность);

С_z – коэффициент, учитывающий число ремней (табл. П.13). Для определения коэффициента С_z предварительно принимают некоторое число ремней (z = 2 – 4).

Найденное значение z округляется до целого числа.

Скорость ремня, м/с,

. (2.31)

Сила предварительного натяжения ремня, Н,

. (2.32)

Коэффициент , учитывающий влияние центробежных сил, принимается в зависимости от сечения ремня (табл. П.14).

Сила, действующая на вал, Н,

. (2.33)

Рабочий ресурс (долговечность) клиноременной передачи, ч,

, (2.34)

где N_оц – число циклов, выдерживаемых ремнем. Для клиновых ремней с кордной тканью сечением О и А N_оц = 4,610⁷, сечением Б, В, Г  4,710⁷.

При среднем режиме работы ресурс ремней, установленный стандартом, составляет 2000 ч, если Н_о  2000 ч, то следует увеличить диаметр d₁ на одну ступень из стандартного ряда. Ресурс работы ремней возрастает пропорционально отношению диаметров в шестой степени.

Ширина шкива М определяется по формуле, приведенной в примечании к табл. П.8.

Рассчитанная ременная передача имеет следующие размеры: d₁, d₂, a, , ₁, A, h, Н_o, F_п, M, L, по которым выбирается тип ремня.