§ 5. Расчет и проектирование передач

Работоспособность ременной передачи может бытьограничена долговечностью ремня и тяговой способностью. Расчет передач на циклическую долговечность. Усталостное повреждение ремня является основной причиной выхода из строя передач. Экспериментальные исследования показали, что циклическая долговечность ремня N (в циклах) связана с мак­симальным переменным напряжением [см. формулу (18.5)] обычным соотношением

,

откуда ресурс ремня

. (18.9)

Если ввести в рассмотрение число пробегов ремня в се­кунду v = v/L (ν - скорость ремня, м/с; L-длина ремня, м), то при постоянном режиме нагружения и и = 1

N = 36ООvz_шГ,

где z_Ш — число шкивов; Т — срок службы ремня, ч. Тогда .

^(18.10)

В передачах с с σ ₀ = 1,2 МПа при и = 1 принимают для плоских прорезиненных ремней m = 5 .. 6, с = 60 .. 70 МПа; для клиновых кордошнуровых m = 6 .. 11, с = 30 МПа.

Однако к настоящему времени накоплено недостаточно материала для расчета ремней на усталость и для косвенной оценки долговечности используют параметр v. На основании опыта эксплуатации ременных передач установлено, что для обеспечения нормальных сроков службы приводных ремней в открытой плоскоременной передаче v < 3 .. 5, в клино­ременной передаче – v < 10..15. Используя эти значения v, можно определить при данной скорости минимальную дли­ну ремня.

Расчет на тяговую способность. Расчет передач с плоским ремнем сводится к определению ширины ремня b по за­данной окружной силе F_t, материалу ремня и допускаемому полезному напряжению [К] = [F_t]/A ([F_t] — допускаемая по­лезная нагрузка), при котором передача имеет наибольший КПД:

(18.11)

где к_Д — коэффициент динамичности, учитывает режим работы передачи (табл. 18.1).

Допускаемое полезное напряжение для горизонтально рас­положенной передачи, работающей в «стандартных» условиях (σ ₀ = 1,6 .. 2 МПа, α = 180°, v = 10 м/с, нагрузка спокойная), находят из эмпирического соотношения

Таблица 18.1. Коэффициент динамичности и режима работы

Характер нагрузки	Тип машины	кд
Спокойная. Пусковая нагрузка до 120 % от нормальной	Электрические генераторы, центробежные насосы и компрессоры; станки с непрерывном процессом резания; вентиляторы; ленточные транспортеры	1
Умеренные колебания нагрузки. Пусковая нагрузка до 150% от нормальной	Поршневые насосы и компрессоры с тремя и более цилиндрами; станки и автоматы; пластинчатые транс­портер	1,1
Значительные колебания нагрузки. Пусковая нагрузка до 200% от нормальной	Реверсивные приводы; поршневые насосы и компрессоры с одним и двумя цилиндрами; строгальные и долбеж­ные станки; винтовые и скребковые транспортеры; элеваторы; эксцентри­ковые и винтовые прессы с тяжелыми маховиками	1,25
Ударная и резко неравномерная нагрузка. Пусковая нагрузка до 300 % от нормальной	Ножницы, молоты, мельницы; подъемники, экскаваторы, драги; эксцентриковые и винтовые прессы с легкими маховиками	1,5—1,6

Примечания: 1. При частых и резких пусках двигателя с боль­шими пусковыми моментами значение к_д следует повышать на 0,15%.

2. При двухсменной работе значение к_д необходимо повышать на 0,15%, а при трехсменной работе — на 0,35%.

где а_к = 2 .. 3 МПа; w_k = 9 .. 17 МПа для прорезиненных и хлопчатобумажных ремней.

Конструктивные и рабочие параметры проектируемой пе­редачи обычно отличаются от указанных выше «стандарт­ных» параметров. В связи с этим допускаемое полезное напряжение уточняют с помощью корректирующих коэффици­ентов, полученных экспериментально:

;

здесь С_α, — коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата меньшего шкива:

α, град 120 140 160 180 200 220

С_α 0,82 0,88 0,94 1,0 1,1 1,2

Сv — коэффициент, учитывающий влияние скорости ремня, Сv = 1,04 -0,0004v²; С_о — коэффициент, учитывающий способ натяжения ремня и положение передачи, С_о = 1 в передачах с автоматическим натяжением, С_о = 1,0; 0,9; 0,8 в передачах с периодическим подтягиванием ремня и углом наклона линии центров к горизонту соответственно: 0 — 60°; 60—80°; 80-90°.

Расчет клиноременных передач лишь по форме отличается от предыдущего и состоит в определении требуемого числа ремней z по выбранному профилю сечения

^(18.12)

где Р — общая мощность передачи, Вт; к_Д — коэффициент динамичности (см. табл. 18.1); F_t — полезная нагрузка, Н; Р_о — допускаемая мощность * в передаче одним ремнем при α = 180°, спокойной работе и σ₀ = 1,6 МПа устанавливается ГОСТ 1284 — 80 для каждого сечения ремня; К = K_αK_zK_z — корректирующий коэффициент; К_α — коэффициент угла об­хвата:

α, ° .... 70 90 ПО 130 150 180

К_α 0,56 0,68 0,78 0,88 0,92 1

K_L— коэффициент, учитывающий влияние длины ремня на его ресурс:

L/L_o . . . . 0,3 0,5 0,8 1,0 1,4 1,6 2,0

K_L 0,79 0,86 0,95 1,0 1,07 1,1 1,15

*В уточненном расчете учитывают увеличение допускаемой мощности для одного ремня при увеличенных значениях передаточного отношения в связи со снижением напряжений изгиба на большем шкиве.

здесь L и L_o — соответственно расчетная и условная длина ремня;

значения L_o для ремней различных сечений:

Сечение 0 А Б В Г Д Е

L_o, мм 1320 1700 2240 3750 - 6000 7100

K_z — коэффициент, учитывающий неравномерное распределе­ние нагрузки между одновременно работающими ремнями, при z = 2..3 К_Z = 0,95, при z = 4 -г 6 K_z = 0,9, при z > 6 К_Z = 0,85.

В «многоручьевой» передаче из-за разной (вследствие рассеяния) длины ремней и различных упругих свойств на­грузка между ремнями распределяется неравномерно. В связи с этим не рекомендуется использовать в передаче более 8 — 12 ремней.

Расчеты передач с узкими и поликлиновыми ремнями выполняют аналогично.