Методические указания к выполнению самостоятельной работы по дисциплине «Техническая механика» (раздел «Детали машин»). Часть 1. Елизаров В.М., Извеков И.И
.pdf2.3. Задаться расчетным диаметром ведущего шкива d 1 ,
взяв значение из стандартного ряда: 63,71, 80, 90, 100, 112, 125,
140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500, 560,
630…1000 мм, на 1…2 порядка выше значения d 1min . Эта рекомендация дана в целях повышения срока службы ремней.
2.4. Определить диаметр |
ведомого |
шкива |
d 2 , мм, по |
||||||
формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d2 = d1*uоп ф*(1-ε), |
|
|
||||||
где uоп ф - фактическое передаточное число ременной |
|||||||||
передачи (значение взять из задачи №1), |
|
||||||||
ε = 0,01…0,02 – коэффициент скольжения. |
|
||||||||
Полученное значение d 2 |
округлить до |
ближайшего |
|||||||
стандартного из выше указанного ряда. |
|
|
|||||||
2.5. Определить фактическое передаточное число ременной |
|||||||||
передачи u′ |
оп ф по формуле |
|
|
|
|
|
|
||
|
u′оп ф = |
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Проверить выполнение условия |
|
u |
3% , где |
|
|||||
|
∆u = |
| |
| |
|
*100%. |
|
|||
|
|
|
|
|
|||||
2.6. Определить межосевое расстояние «a» , мм, по формуле
а = 0,55(d1 + d2) + h (Н),
где h-высота сечения клинового (H – поликлинового) ремня (см. рис. 2.3).
Значения h (H) взять из табл. 2.2.
21
Клиновое |
|
|
|
|
Поликлиновое |
|
||||||
|
|
Рис. 2.3. Сечение ремней |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.2 |
||
|
|
|
Обозначение сечения ремня |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Основные |
Нормальное сечение по ГОСТ |
|
Поликлиновое |
|||||||||
|
|
1284-80 |
|
|
|
сечение по РТМ 38- |
||||||
размеры, |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
40528-74 |
|
|||
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Z |
А |
В |
|
С |
D |
|
К |
|
Л |
|
М |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
6 |
8 |
10,5 |
|
14 |
19 |
|
2,35 |
|
4,85 |
|
10,35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
- |
- |
- |
|
- |
- |
|
4 |
|
9,5 |
|
16,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
- |
- |
- |
|
- |
- |
|
2,4 |
|
4,8 |
|
9,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Площадь |
|
|
|
|
|
|
|
А=0,5 b(2H-h), |
|
|||
сечения |
47 |
81 |
138 |
|
230 |
476 |
|
где b-ширина |
|
|||
А, мм 2 |
|
|
|
|
|
|
|
ремня, зависящая |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
от числа клиньев z |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
и размера р. |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
22
2.7. Определить расчетную длину ремня Lр, мм по формуле
Lр = 2а + 0,5π (d1 + d2) + ( ) .
Полученное значение Lр округлить до ближайшего стандартного из ряда: Lр = 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800; 900; 1000; 1120; 1250; 1400; 1600; 1800; 2000; 2240; 2500; 2800; 3150;
3550; 4000; 4500; … мм.
2.8. Определить уточненное значение межосевого расстояния «a» по формуле
а = [ √[ ] ].
Примечание. При монтаже передачи необходимо обеспечивать возможность уменьшения «a» на 0,01Lр для того, чтобы облегчить надевание ремня на шкив; для увеличения натяжения ремней необходимо предусмотреть возможность увеличения «a» на 0,025Lр.
2.9. Определить угол обхвата на ведущем шкиве α 1 , град, по формуле
α 1 = 180 .
Проверить выполнение условия α1 ≥ 120◦
2.10. Определить скорость ремня V, м/с, по формуле
v = [ ],
где d1 и n 1 - соответственно диаметр ведущего шкива, мм и его
частота вращения, об/мин; [V]- допускаемая скорость, м/с;
[V] - 25 м/с – для клиновых ремней; [V] - 40 м/с для поликлиновых ремней.
23
2.11. Определить частоту пробегов ремня Π в секунду
П = [ ],
где Lр – стандартная длина ремня, м; [П] - допускаемая частота пробегов; [П] = 15… 20с 1 - для клиновых,
[П] = 30с 1 - для поликлиновых ремней, что обеспечивает среднюю долговечность ремня в пределах 2000 … 3000 ч.
Примечание. Если частота пробегов П > [П] , то выбирают бо׳льшую длину ремня Lр из вышеприведенного стандартного ряда и находят новое значение межосевого расстояния «a»
(см.п.1.7).
2.12. Определить допускаемую мощность, передаваемую одним клиновым ремнем или полклиновым ремнем с десятью клиньям, [Рп], кВт, по формулам:
-для клинового ремня, [Рп] = [Р 0 ] * Ср* Сα* СL*Сz; - для поликлинового ремня [Рп] = [Р 0 ]∙* Ср* Сα* СL,
где [Р 0 ] - допускаемая приведенная мощность,
передаваемая одним клиновым ремнем с десятью клиньями, кВт зависимости от типа ремня , его диаметра ведущего шкива d 1 , мм.
ремнем или поликлиновым , выбирается из табл. 2.3 в сечения, скорости V , м/с и
Таблица 2.3
|
|
Диаметр |
|
Скорость ремня V, м/с |
|
|||
Тип ремня |
Сечение |
ведущего |
|
|
|
|
|
|
шкива |
3 |
5 |
10 |
15 |
20 |
|||
|
|
|||||||
|
|
d1,мм |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
Клиновой |
|
63 |
0,33 |
0,49 |
0,82 |
1,03 |
1,11 |
|
нормально |
|
71 |
0,37 |
0,56 |
0,95 |
1,22 |
1,37 |
|
го сечения |
|
|||||||
Z |
80 |
0,43 |
0,62 |
1,07 |
1,41 |
1,6 |
||
|
||||||||
|
(L0=1320 |
|||||||
|
90 |
0,49 |
0,67 |
1,16 |
1,56 |
1,73 |
||
|
мм) |
|||||||
|
|
100 |
0,51 |
0,75 |
1,25 |
1,69 |
1,94 |
|
|
|
112 |
0,54 |
0,80 |
1,33 |
1,79 |
2,11 |
|
24
Окончание табл. 2.3
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
90 |
0,71 |
0,84 |
1,39 |
1,75 |
1,88 |
|
|
А |
100 |
0,72 |
0,95 |
1,60 |
2,07 |
2,31 |
|
|
(L0=1700 |
112 |
0,74 |
1,05 |
1,82 |
2,39 |
2,74 |
|
|
мм) |
125 |
0,80 |
1,15 |
2,00 |
2,66 |
3,1 |
|
|
|
|||||||
Клиновой |
|
140 |
0,87 |
1,26 |
2,17 |
2,91 |
3,42 |
|
|
125 |
0,95 |
1,39 |
2,26 |
2,8 |
- |
||
нормально |
В |
|||||||
140 |
1,04 |
1,61 |
2,70 |
3,45 |
3,83 |
|||
го сечения |
||||||||
(L0=2240 |
||||||||
|
160 |
1,16 |
1,83 |
3,15 |
4,13 |
4,73 |
||
|
мм) |
|||||||
|
|
180 |
1,28 |
2,01 |
3,51 |
4,66 |
5,44 |
|
|
|
200 |
1,40 |
2,10 |
3,73 |
4,95 |
5,95 |
|
|
|
200 |
- |
2,77 |
4,59 |
5,8 |
6,33 |
|
|
С |
224 |
- |
3,15 |
5,35 |
6,95 |
7,86 |
|
|
(L0=1700 |
|||||||
|
250 |
- |
3,48 |
6,02 |
7,94 |
9,18 |
||
|
мм) |
|||||||
|
|
280 |
- |
3,78 |
6,63 |
8,86 |
10,4 |
|
|
|
45 |
- |
1,55 |
2,70 |
3,6 |
4,3 |
|
|
К |
50 |
- |
1,65 |
2,90 |
4,0 |
4,8 |
|
|
(L0=710 |
63 |
- |
1,86 |
3,40 |
4,6 |
5,7 |
|
|
мм) |
71 |
1,25 |
2,0 |
3,60 |
4,9 |
6,0 |
|
|
|
|||||||
|
|
80 |
1,30 |
2,05 |
3,70 |
5,2 |
6,4 |
|
|
Л |
90 |
2,96 |
4,5 |
7,60 |
9,7 |
10,8 |
|
Поликлино |
100 |
3,20 |
5,0 |
8,60 |
11,2 |
12,7 |
||
(L0=1600 |
||||||||
вой |
112 |
3,53 |
5,5 |
9,60 |
12,7 |
14,7 |
||
мм |
||||||||
|
||||||||
|
|
125 |
3,76 |
5,9 |
10,4 |
13,9 |
16,3 |
|
|
|
140 |
4,04 |
6,3 |
11,0 |
15,0 |
17,8 |
|
|
М |
180 |
9,57 |
14,5 |
24,0 |
30,2 |
32,8 |
|
|
(L0=2240 |
200 |
10,56 |
16,3 |
27,7 |
35,8 |
38,3 |
|
|
мм) |
|||||||
|
224 |
11,67 |
18,0 |
31,3 |
41,2 |
47,5 |
||
|
|
Поправочные коэффициенты: Ср - режима нагрузки ( см. табл. 2.4), С -угла обхвата (см. табл. 2.5), С L - длины ремня (см.
табл. 2.6), Сz - числа ремней в комплекте клиноременной передачи (cм. табл. 2.7).
|
|
|
|
Таблица 2.4 |
|
Режим |
Легкий |
Средний |
Тяжелый |
Весьма |
|
нагрузки |
тяжелый |
||||
|
|
|
|||
Ср |
1,0 … 1,2 |
1,1 … 1,3 |
1,3 … 1,5 |
1,5 … 1,7 |
|
|
|
25 |
|
|
Справка: Работа ленточных конвейеров относится к легким режимам; работа цепных конвейеров – к средним режимам; винтовых и скребковых – к тяжелым; экскаваторы, прессы, молоты работают в весьма тяжелом режиме.
Таблица 2.5
|
|
α, град. |
|
180 |
170 |
160 |
150 |
140 |
130 |
120 |
|
110 |
||||
|
С для |
|
1 |
0,98 |
0,95 |
0,92 |
0,89 |
0,86 |
0,82 |
|
0,78 |
|||||
|
клиновых и |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
поликлиновых |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
ремней |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.6 |
||
|
Отношение |
Lр /L0 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
|
1,6 |
||||||
|
|
|
Для клинового |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
ремня |
|
|
0,82 |
0,89 |
0,95 |
1,0 |
1,04 |
1,07 |
|
1,1 |
|||
|
|
|
нормального |
|
|
|
||||||||||
|
СL |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
сечения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
поликлинового |
0,85 |
0,91 |
0,96 |
1,0 |
1,03 |
1,06 |
|
1,08 |
|||||
|
|
|
ремня |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.7 |
||
|
Ожидаемое число ремней Z |
|
2…3 |
|
|
4…5 |
|
|
6 |
|
|
|||||
|
|
|
СZ |
|
|
|
|
0,95 |
|
|
0,9 |
|
|
0,85 |
|
|
2.13. Определить количество клиновых ремней или число клиньев поликлинового ремня Z:
Z =
Z =
[ ] - число клиновых ремней,
|
- число клиньев поликлинового ремня. |
|
[ ] |
||
|
Здесь Рдвном - номинальная мощность двигателя, кВт (см. задачу №1),
[Рп] - допускаемая мощность, передаваемая одним клиновым ремнем или поликлиновым с десятью клиньями, кВт.
26
Рекомендуется принимать для клиновых ремней Z 5 , для поликлинового ремня рекомендуемое число клиньев Z для сечений: К – 2…36 , Л – 4 … 20, М – 2…20.
Указание: учитывая данную рекомендацию, при необходимости уменьшить расчетное количество ремней (число клиньев) Z, следует увеличить диаметр ведущего шкива d 1 , или перейти на большее сечение ремня и повторить расчеты.
2.Проверочный расчет
2.1.Определить силу предварительного натяжения F 0 , Н:
- одного клинового ремня F 0 =
-поликлинового ремня |
F 0 = |
|
. |
|
|||
2.2. Определить окружную силу, |
передаваемую |
||
комплектом клиновых ремней или поликлиновым ремнем F t ,Н
Ft = ,
где Pдвном берется в кВт.
2.3. Определить силы натяжения ведущей F 1 и ведомой F 2
ветвей, Н:
-одного клинового ремня
F1 = F0 + |
|
, |
F2 = F0 - |
|
, |
|
|
-поликлинового ремня
F1 = F0 + |
|
, |
F2 = F0 - |
|
. |
|
|
2.4. Определить силу давления на вал (на опоры) Fоп , Н:
- для комплекта клиновых ремней F =2F |
|
Z sin |
1 |
; |
0 |
|
|||
оп |
2 |
|
||
|
|
|
||
27 |
|
|
|
|
-для поликлинового ремня |
Fоп =2F 0 sin |
1 . |
|
|
2 |
2.5. Проверить прочность одного клинового или поликлинового ремня по максимальным напряжениям в сечении
ведущей ветви σ max , Н /мм 2
|
|
|
|
|
|
|
σ max = |
[ ] |
|
где: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) σ1 = |
|
|
|
|
|
|
- напряжения растяжения в клиновом ремне; |
||
|
|
|
|
||||||
σ1 = |
|
|
|
|
|
|
|
- напряжения растяжения в поликлиновом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ремне; А – площадь поперечного сечения ремня, мм2 (см. таблицу
2.1).
б) σи = Еи |
|
|
- напряжения изгиба в клиновом ремне, Н/мм2, |
|
|
|
|||
σи = Еи |
|
|
|
- напряжения изгиба в поликлиновом ремне, |
|
|
|
||
Н/мм2. |
|
|
|
|
Еи = 80 … 100 - модуль продольной упругости при изгибе для прорезиненных ремней, Н/мм2;
h и H – соответственно высота сечения клинового и поликлинового ремней; мм (см. табл. 2.1);
d 1 - диаметр ведущего шкива, мм.
в) σv = ρv2*10-6 - напряжения от центробежных сил, Н/мм 2 ,
где |
|
|
|
|
ρ |
- |
плотность материала ремня, кг/м 3 , |
для клиновых и |
|
поликлиновых ремней ρ = 1250…1400 кг/м 3 ; |
|
|
||
V- скорость ремня. м/с (см. п.1. 10); |
|
|
||
[ |
] |
допускаемое напряжение растяжения, Н/мм 2 ; |
||
[ |
] |
= 10 Н/мм 2 - для клиновых ремней; |
[ ] |
8 Н/мм 2 - |
для поликлиновых.
28
Указание. Если в результате расчета получится σ max > Р , то следует увеличить диаметр ведущего шкива d 1 , или принять большее сечение ремня и повторить расчет передачи.
Пример выполнения задачи № 2
Расчет клиноременной передачи
Цель: формирование практических навыков в расчете открытой ременной передачи и в выполнении проверочного расчета.
1.Проектный расчет
1.1.Выбираем сечение ремня. Тип проектируемой ременной передачи предусмотрен техническим заданием (см. задачу №1). Выбор сечения ремня производим по графику (см. рис.2.1 – для клинового ремня) в зависимости от мощности, передаваемой ведущим шкивом, расположенным на валу двигателя, Р1 = Рдв ном
= 5,5 кВт и его частоты вращения n1 = nдв ном = 965 об/ мин. Принимаем сечение ремня - В.
1.2. Определяем минимально допустимый диаметр ведущего шкива в зависимости от вращающего момента на валу двигателя Тдв = 54,46 Нм и выбранного сечения ремня В по таблице 1.1: d1min = 125 мм.
1.3. Задаемся расчетным диаметром ведущего шкива d 1 ,
взяв значение из стандартного ряда на 2 порядка выше значения d1min. Принимаем d1 = 160 мм.
1.4. Определяем диаметр ведомого шкива d 2
d2 = d1*uоп ф*(1-ε) = 160*2,15*(1-0,01) = 340,56 мм,
где ε = 0,01 – коэффициент скольжения.
Полученное значение d2 округляем до ближайшего стандартного .Принимаем d2 = 345 мм.
29
1.5. Определяем фактическое передаточное число ременной передачи u′ оп ф
|
|
u′оп ф = |
|
|
= |
|
|
= 2,18. |
|
||
|
|
|
|
|
|
||||||
Проверяем выполнение условия |
|
|
|
||||||||
∆u = |
| |
| |
*100% = |
|
|
|
*100% =1,4% |
%. |
|||
|
|
|
|
|
|||||||
1.6. Определяем ориентировочное значение межосевого расстояния
а = 0,55(d1 + d2) + h = 0,55(160+345)+10,5 = 288,25 мм,
где h =10,5мм – высота сечения клинового ремня (см. рис.2.3 и табл.2.2).
1.7. Определяем расчетную длину ремня
|
|
Lр = 2а + 0,5π (d1 + d2) + |
|
( |
) |
|
= 2*288,5 + 0,5 * |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
* 3,14(160+345) + |
|
|
|
|
|
|
= 1399,03 мм. |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Полученное значение округляем до ближайшего из |
|||||||||||||||
стандартного ряда, Lр = 1400 мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
1.8. Определяем уточненное значение межосевого |
|||||||||||||||
расстояния |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
а = |
[ |
|
√[ |
|
|
] |
|
|
] = |
|||||||
|
|
|
= 0,125* [2*1400 – 3,14*(160 + 345) + |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
+ √[ |
] |
|
|
|
|
|
|
] = 288,76 мм. |
||||||||
|
1.9. Определяем угол обхвата на ведущем шкиве |
|
||||||||||||||
|
|
α 1 = 180 |
|
|
= 180 |
- 57 |
|
|
= 143,5 . |
|
||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||