книги из ГПНТБ / Зиновьев, Владимир Андреевич. Детали машин учебник для немеханических специальностей высших технических учебных заведений

и нерастяжимого тела (т. е. такого тела, на перегиб которого не затрачивается никакого усилия и которое не деформируется под

действием растягивающей силы), при 51 > 5г находятся в равно­

Исходя пз формулы Эйлера, можно прийти к неосторожному заключению, что указанная выше простая зависимость может быть положена в основу расчета ременной передачи. Так прежде и пола­ гали, но практика выявила ошибочность такого мнения.

Во-первых, ремень не является идеально гибким телом. Во-вто­ рых, ремень является растяжимым телом. В-третьих, огибая вращаю­ щийся шкив, ремень подвергается действию центробежной силы,

стремящейся отбросить ремень от шкива (эта сила не учитывается формулой Эйлера). В-четвертых, работа ремня осложняется некото­ рыми явлениями, не получившими отражения в формуле Эйлера,

например, неизбежным скольжением ремня по шкиву, захватыванием ремнем воздуха при набегании на шкив, что несколько уменьшает дугу охвата.

Сила трения, при помощи которой ведущий шкив увлекает ремень и ведомый шкив увлекается ремнем, действительно, находится в зна­ чительной зависимости от коэффициента трения и угла охвата, но не в такой, как это получается из формулы Эйлера. Цопытки основать

методику расчета ременной передачи па формуле Эйлера путем введения в формулу разных эмпирических поправок удовлетвори­

тельных результатов не дали. Современная методика расчета осно­ вана па результатах опытного исследования явлений, имеющих место при работе ременной передачи. Результаты опытных исследо­ ваний получили отражение в ряде эмпирических формул и таблиц, а так как для деталей ременных передач имеются еще и стандарт­ ные таблицы, то, производя расчет ременной передачи, необходимо иметь перед собой справочник.

Ниже приводятся краткие справочные сведения, необходимые для уяснения некоторых особенностей ременных передач, которые необходимо иметь в виду при расчетах.

Р е м н и. Для плоскоременной передачи стапдратизоваиы ремни кожаные, прорезиненные, хлопчатобумажные шитые и тканые,

шерстяные. Материал ремня выбирается в зависимости от рода

нагрузки (спокойная, ударная) и некоторых других условий (напри­ мер, влажность помещения, наличие едких испарений и пр.), а также стоимости. Для получения бесконечного ремня концы плоского ремня склеиваются, сшиваются или соединяются при помощи раз­ ного рода сшивок. Размеры поперечных сечений ремней (Ъ — ширина,

б — толщина) стандартизованы. Например, для наиболее распро­

страненных прорезиненных ремней ГОСТом 101-54 установлены следующие размеры поперечных сечений (приводится только начало

таблицы):

У клиновых ремней стандартизованы семь разных сечений, (фиг. 111), обозначенных в ГОСТе 1284-57 буквами О, А, Б, В, Г, Д, Е.

Клиновые ремни изготовляются бесконечными. Так как ремень с течением времени вытягивается и клиновой ремень укоротить невозможно, то для поддержания необходимого натяжения ремня, если нежелательно применение усложняющих передачу приспособле­

ний, следует устанавливать один из валов на подвижных опорах.

Для каждого из семи сечений стандартизованы определенные длины ремней, которые необходимо принимать во внимание при расчете. Например, для сечения О установлено 29 разных длин от 525 до 2500 мм, для сечения А 37 длин от 533 до 4000 мм и т. д.

Диаметры шкивов. По ОСТу 1655 предусмотрены сле­ дующие диаметры шкивов для плоскоременной и клиноременной передач: 63; 71; 80; 90; 100; 112; 125; 140; 160; 180; 200; 225; 250;

182 Передачи вращательного движения

280; 320; 360; 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800; 900; 1000 и т. д. до

4000 мм.

Межосевые расстояния. При малых межосевых расстояниях плоскоременная передача работает неудовлетвори­ тельно (буксует), и поэтому ее не рекомендуется применять при межосевых расстояниях, меньших двойной суммы диаметров веду­ щего и ведомого шкивов. Клипоременная передача работает вполне удовлетворительно и при очень малых межосевых расстояниях, поэтому при проектировании клиноремеппой передачи межосевое расстояние можно принимать равным

0,55 (А> х DM) + /г,

где D — диаметры шкивов; h — высота ремня.

В отличие от плоскоременной клипоременная передача из-за вибрации ремней, особенно при больших скоростях, неудовлетвори­ тельно работает при больших межосевых расстояниях, вследствие чего ее пе рекомендуется применять при межосевых расстояниях, превышающих двойную сумму диаметров шкивов. Таким образом,

ременной — минимальной, а для клиноременной — максимальной). Углы охвата. В плоскоремеиной передаче во избежание буксования угол охвата меньшего шкива пе рекомендуется прини­ мать меньше 150°. При одной и той же силе Q (фиг. 112), прижимаю­

щей ремень к шкиву, и при прочих равных условиях клиповой

ремень сцепляется со шкивом значительно сильнее, чем плоский, так как прижимается к стенкам канавки шкива боковыми гранями под действием двух сил N, каждая из которых больше Q. При угле заострения 2ф, который в разных сечениях стандартных ремней

находится в пределах 34—40°, получаем

2N = <3’44~ 2’9> Q- (132>

поэтому для клиноремеппой передачи минимальный угол охвата принято считать равным 120°. Следует иметь в виду, что при мень­ шей долговечности ремня клипоременная передача может работать удовлетворительно и при угле охвата, равном 90°.

Расчет плоскоремеиной передачи. Правильно рассчитанная и смонтированная передача должна работать без буксования и при достаточно продолжительной (экономически выгодной) работе ремня. Кратковременное буксование при перегрузках является допусти­ мым и даже, как выше указано, полезным для предохранения присоединенных к ведомому валу механизмов от повреждения. Буксо­ вание при нагрузках, которые принимались во внимание при рас­ чете передачи, свидетельствует о неправильном расчете или небреж­

ном монтаже.

Ремень теряет пригодность для работы не от того, что немедленно

или в скором времени после монтажа разрывается чрезмерно боль­ шой силой натяжения ведущей ветви (что может произойти при очень грубых ошибках в расчете или неправильном монтаже), а потому, что при работе подвергается действию переменных напря­ жений на растяжение при изменении натяжения от Si до Sz и обратно и перегибам на шкивах при каждом пробеге. Вследствие таких воздействий по истечении более или менее длительного времени ремень разрушается от так называемой усталости.

Явления, которые происходят при работе передачи, и которые необходимо принимать во внимание’при расчете, выявляются на кривых скольжения, полученных опытным путем для ремней из раз­ ных материалов. На фиг. ИЗ приве­

дена одна из таких кривых.

По оси абсцисс кривой скольжения отложены величины коэф­

где Р — окружное усилие на ведомом шкиве.

От величины 2So, являющейся равнодействующей сил, с кото­ рыми ремень прижимается к шкивам (при угле охвата равном 180°), зависит сила трения на поверхности соприкосновения ремня с каж­ дым из шкпвов. При разных диаметрах шкивов следует принимать во внимание силу трения на меньшем шкиве, так как при меньшем угле охвата сила трения на этом шкиве получается меньшей, чем па большем. При прочих одинаковых условиях величиной 2So определяется наибольшая возможная сила, с которой ремень может преодолевать сопротивление Р на окружности ведомого шкива,

а при определенной скорости ремня и наибольшая возможная мощ-

использования возможности передавать максимальную мощность.

В этом и состоит физический смысл коэффициента тяги.

скольжения, получающиеся при разных коэффициентах тяги и опре­ деляемые по приведенной выше формуле.

Кривая скольжения получается из опыта при постоянной угловой скорости вращения ведущего шкива.

Из рассмотрения кривой видно, что при разных коэффициентах <р, т. е. при разной передаваемой мощности, скольжение возрастает при увеличении <р сначала медленно по закону прямой, т. е. пропор­ ционально <р до некоторого ф=ф0. При дальнейшем увеличении ф скольжение быстро увеличивается. Происходит это потому, что при Ф < фо наблюдается только '■‘упругое скольжение, неизбежность которого при работе передачи обоснована выше. При ф > фо к упру­ гому скольжению прибавляется и буксование. Следовательно, вели­ чиной фо определяется величина окружного усилия Р п, следова­ тельно, мощности, до которой ременная передача при начальном

натяжении So может работать в нормальных условиях. Откладывая по осп ординат величины к. п. д. ц, получаем кривую,

свидетельствующую о том, что при ф = фо передача используется наилучшими образом. Поэтому расчет ременной передачи и ориенти­ руется на такую точку кривой скольжения, которой разграничи­ вается нормальная работа передачи (без буксования) от ненормаль­ ной.

Разделив числитель и знаменатель правой части формулы, по

назначено для расчета ремней, работающих в передачах при следую­ щих условиях:

1)передача открытая с горизонтальным (пли близким к гори­ зонтальному) расположением линии, соединяющей центры окруж­ ностей шкивов;

2)угол охвата меньшего шкива ремнем а = 180°;

3)скорость ремня v = 10 м!сек\

4)благоприятный во всех отношениях режим работы передачи Величина сто является напряжением ремня, устанавливаемым

при монтаже. Опытами установлена наиболее благоприятная вели­

чина этого напряжения сто = 18 кГ!см\ одинаковая для ремней

из всех материалов. Поэтому приведенное напряжение можно счи­

полезного напряжения может быть представлена в следующем виде:

где а — напряжение в кГ/см2, которое можно было бы допустить при расчете ремня, если бы ремень вовсе не изнашивался от пере­ гибов на шкивах.

Величиной а характеризуется, следовательно, сопротивляемость материала ремня действию только переменных напряжений па растяжение. Второй член правой части формулы (136), состоящий из двух множителей, характеризует сопротивляемость ремня пере­

гибам на шкивах: первым множителем характеризуется материал

для ремней из разных материалов, которые можно принимать при расчете ремней. Например, для кожаных ремней рекомендуется при-

Выше указаны условия для работы ременных передач, при соблю­ дении которых расчетное напряжение к можно принимать равным приведенному полезному напряжению ко. Несоблюдение этих усло­

вий учитывается соответствующими коэффициентами, п расчетное

где со = 0,6 -4-1 — коэффициент, учитывающий тип передачи, при­ нимаемый по таблице; (например, для открытой передачи с го­ ризонтальным расположением линии, соединяющей центры окружностей шкивов, с о =1, с вертикальным расположе­ нием со =0,8);

ci = 1 — 0,003 (180 — а), здесь а — угол охвата меньшего шкива ремнем в градусах;

С2 — коэффициент, учитывающий влияние центробежной силы;

сг = 1,04 — 0,0004 тР, здесь v — скорость ремня в м/сек\

В соответствии с полученной из расчета величиной поперечного

■сечения подбирается ремень со стандартным поперечным сечением.

Расчет передачи удобнее всего начинать, задаваясь отношением

метры меньших шкивов. Чем ближе принятое отношение будет подходить к предельно допустимому, тем меньшие диаметры мень­ ших шкивов и большие ширины ремней будут получаться. Подроб­ нее методику расчета плоскоремеиной передачи можно уяснить,

ознакомившись с приведенным ниже примером.

Расчет клиноременной передачи производится в определенном,

установленном стандартом порядке. При расчете необходимо иметь перед собой ГОСТ 1284-57 (изданными до 1959 г. справочниками пользоваться нельзя, так как в них содержатся данные в соответ­ ствии с отмененным ГОСТом 1284-45).

В основном расчет сводится к следующему. Сечение ремня выби­ рают по таблице в зависимости от передаваемой мощности. Диаметр меньшего шкива также выбирают по таблице в зависимости от выбран­ ного сечения ремня. Длина ремня определяется предварительно в зависимости от межосевого расстояния и затем округляется до одной из стандартных длин, после чего межосевое расстояние уста-

налпвается окончательно. Мощность No в кет, передаваемая одним ремнем, определяется по таблице в зависимости от сечения ремня, его скорости и диаметра меньшего шкива. Коэффициент ki опреде­

ляется по таблице в зависимости от угла охвата меньшего шкива

ремнем. Коэффициент кг, учитывающий режим работы передачи, определяется по таблице в зависимости от рода двигателя, рода нагрузки и числа рабочих смен в сутки. Расчет заканчивается опре­ делением числа ремней z по очевидной формуле

где N — передаваемая мощность в кет.

Ниже приведен порядок расчета клиноремеппой передачи, соот­ ветствующий ГОСТу 1284-57. По приведенным кратким выдержкам

из стандартных таблиц можно составить представление об их струк­

туре.

Порядок расчета клиноременной передачи

л DMn

60

где п — число оборотов меньшего шкива в минуту.

Рекомендуется v < 25 м/сек для ремней с сечениями О, А, Б, В и

v30 м/сек для ремней с большими сечениями.

5.Определяется предварительно межосевое расстояние /о. Рекомендуемое межосевое расстояние следует принимать из соотно­ шения:

Наибольшее допустимое межосевое расстояние определяется по

формуле

Zmax — 2 (Z)g + DM).

определяется расчетная длина Lo ремня:

L0 = 2l0 + W + ^-,

‘о

=(Р6-Рм\2

у2

округленной стандартной длине ремня;

/ - 0,25 [(L - W) + V(L - W)2 - 8у].

Для компенсации возможных отклонений в длине ремня от номи­

нала, вытяжки их в процессе эксплуатации, а также для свободного

надевания новых ремней при конструировании передачи должна быть предусмотрена регулировка межосевого расстояния в сторону уменьшения на 0,015 Лив сторону увеличения на 0,03 L.

8.Проверяется число пробегов ремня в секунду по форму