Детали машин / ДМ3
.pdf3 Расчет передач с гибкой связью
В качестве передач гибкой связи в курсовом проектировании задается рас-
чет плоскоременной, клиноременной и однорядной цепной передачи. Подробный расчет рассматривается в каждом разделе отдельно.
Расчет плоскоременной передачи
В заданиях на курсовое проектирование плоскоременная передача рас-
сматривается обычно как понижающая угловую скорость приводного вала, т.е.
относится к быстроходным передачам. В кинематической схеме привода она за-
нимает место между электродвигателем и редуктором и принята первой ступе-
нью. В отдельных случаях она может служить и для повышения угловой скоро-
сти, однако в типовых заданиях такой вариант практически не встречается, так как в этом случае редуктор становится ненужным и разработка проекта привода оказывается слишком упрощенной.
В учебной литературе описываются усложненные виды плоскоременных передач: полуперекрестные, перекрестные и с натяжным роликом. На практике такие передачи применяют редко, поэтому в заданиях на курсовое проектирова-
ние встречаются только обычные открытые передачи плоским бесконечным рем-
нем с параллельными осями валов, вращающимися в одном направлении.
Промышленностью серийно выпускаются два типа плоских приводных ремней: тканые с полиамидным покрытием и прорезиненные с кордошнуровым несущим слоем. Благодаря прочности, эластичности, малой чувствительности к влаге и колебаниям температуры прорезиненные ремни получили большое рас-
пространение. Наиболее распространены прорезиненные ремни, среди которых выделяют ремни трех типов: А – нарезные, с резиновыми прослойками между всеми прокладками и с кромками, защищенными водоупорным составом, реко-
мендуются при скорости до 30м/с; Б – послойно завернутые как с резиновыми прослойками, так и без них, рекомендуемая скорость до 20 м/с; В – спирально за-
вернутые без резиновых прослоек; скорость до 15м/с.
~ 98 ~
Расчет ременных передач проводится в два этапа: первый – проектный расчет с целью определения геометрических параметров передачи; второй – про-
верочный расчет ремней на прочность.
1. Определяем диаметр меньшего шкива
где - мощность на ведущем шкиве, кВт;
- частота вращения ведущего шкива, мин -1.
После получения интервала диаметров принимаем размер в соответст-
вии с ГОСТ 17383-73 по таблице 3.1.
2.Находим скорость ремня
3.Определяем диаметр большего шкива
где - относительное скольжение ремня; для хлопчатобумажных и резиноткане-
вых ремней , для кожаных – . Полученное значение округляем до стандартного по таблице 3.1.
4. Определяем фактическое передаточное число и его отклонение от за-
данного значения
~ 99 ~
Таблица 3.1 – Размеры плоскоременных шкивов, мм
Диаметры шкивов
50 – 63 – 80 – 90 – 100 – 112 – 125 – 140 – 160 – 180 – 200 – 224 – 250 – 280 – 315 – 355 – 400 – 450 – 500 – 560 – 630 – 710 – 800 – 900 – 1000 – 1120 – 1400
Ширина |
Ширина обода |
Ширина |
Ширина обода |
Ширина |
Ширина обода |
ремня b |
шкива В |
ремня b |
шкива В |
ремня b |
шкива В |
|
|
|
|
|
|
30 |
40 |
90 |
100 |
180 |
200 |
|
|
|
|
|
|
40 |
50 |
100 |
112 |
200 |
224 |
|
|
|
|
|
|
50 |
63 |
112 |
125 |
224 |
250 |
|
|
|
|
|
|
63 |
71 |
125 |
140 |
250 |
280 |
|
|
|
|
|
|
71 |
80 |
140 |
160 |
280 |
315 |
|
|
|
|
|
|
80 |
90 |
160 |
180 |
315 |
355 |
|
|
|
|
|
|
5.Находим межосевое расстояние
6.Определяем минимальную длину ремня
где - допускаемая частота пробегов,
7. Определяем длину ремня
Если после расчетов полученная длина ремня меньше минимальной дли-
ны, то необходимо увеличивать межосевое расстояние до тех пор, пока расчетная длина не превысит минимальную длину ремня из условия долговечности.
8.Определяем угол обхвата меньшего шкива
~100 ~
9. Находим допускаемое полезное напряжение в ремне
где – номинальное полезное напряжение в ремне при стандартных условиях,
т.е. для горизонтальной передачи при угле обхвата , скорости вращения
, спокойной односменной работе и нормальных условиях окружающей среды. Значения для прорезиненных ремней при напряжении от предваритель-
ного напряжения в зависимости от отношения , а также толщи-
на ремня приведены ниже.
Таблица 3.2 – Значения коэффициента
|
|
|
30 |
|
40 |
|
50 |
|
60 |
|
75 |
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,17 |
|
2,25 |
|
2,30 |
|
2,33 |
2,37 |
|
2,40 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.3 – Ремни резинотканевые, мм |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Число |
|
Ширина ремня |
|
|
|
Толщина ремня |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Типы А и Б с |
Типы Б и В |
|||||
прокладок |
Тип А |
|
Тип Б |
Тип В |
|
||||||||||
|
|
прослойками |
без прослоек |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
2 |
|
--- |
|
20…45 |
--- |
|
|
|
3,0 |
|
2,5 |
||||
3 |
|
20…100 |
--- |
|
20…100 |
|
|
4,5 |
|
3,75 |
|||||
4 |
|
20…300 |
150…300 |
50…300 |
|
|
6,0 |
|
5,0 |
||||||
5 |
|
20…500 |
150…300 |
50…500 |
|
|
7,5 |
|
6,25 |
||||||
6 |
|
80…500 |
150…500 |
80…500 |
|
|
9,0 |
|
7,5 |
||||||
7 |
|
250…500 |
250…500 |
250…500 |
|
|
10,5 |
|
8,75 |
||||||
8 |
|
250…500 |
250…500 |
250…500 |
|
|
12,0 |
|
10,0 |
||||||
9 |
|
500 |
500 |
|
500 |
|
|
|
13,5 |
|
11,25 |
- коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата меньшего шкива
- скоростной коэффициент, учитывающий ослабление сцепления ремня со шкивом под действием центробежных сил
- коэффициент режима и длительности работы (приложение 6)
~ 101 ~
- коэффициент, учитывающий угол наклона линии центров передачи к го-
ризонту; определяется по таблице 3.4
Таблица 3.4 – Значения коэффициента
Угол наклона передачи, град |
00…600 |
600…800 |
800…900 |
|
|
Открытая передача |
1,00 |
0,9 |
0,8 |
|
|
|
|
|
|
Перекрестная передача |
0,9 |
0,8 |
0,7 |
|
|
|
|
|
|
Полуперекрестная передача |
0,8 |
0,7 |
0,6 |
|
|
|
|
|
10.Определяем окружную силу в ремне
11.Рассчитываем ширину ремня и принимаем стандартное значение по таблице 3.1
12.Находим силу предварительного натяжения
13.Определяем силы натяжения ведущей и ведомой ветвей ремня и соответствующую им силу давления ремня на вал
14. Проверяем прочность ремня по максимальным напряжениям, возни-
кающим в сечении ремня при набегании его на шкив меньшего диаметра
~ 102 ~
где - напряжение растяжения, МПа;
- напряжение изгиба, МПа;
где Е = 90МПа – модуль продольной упругости при изгибе для прорезиненных ремней;
- напряжение от центробежных сил, МПа;
где |
- плотность материала ремня, кг/м3; для плоских ремней допускается при- |
|||
нимать |
|
; |
|
|
|
- допускаемое напряжение растяжения, МПа; |
. |
|
|
|
Если получится |
, то следует увеличить диаметр |
ведущего |
шкива или принять большее сечение ремня и повторить расчет передачи.
15.Определяем частоту пробегов ремня
16.Рассчитываем срок службы ремня
где |
|
предел выносливости материала ремня, зависящий от количества про- |
|
|
|||
слоек: |
|
- для ремней с прослойками и |
- для ремней без |
прослоек;
для плоских ремней;
базовое число циклов;
~ 103 ~
число шкивов в ременной передаче;
коэффициент, учитывающий режим работы (исходя из графика нагрузки
в задании).
Контрольные вопросы:
1.Какие виды плоскоременных передач существуют?
2.Какие типы прорезиненных ремней существуют?
3.Какие параметры определяются при проектном расчете плоскоре-
менной передачи?
4.Как определяется фактическое передаточное число передачи и его отклонение от заданного значения?
5.Как найти силу предварительного натяжения?
6.Как рассчитать частоту пробегов ремня?
7.От каких факторов зависит длина ремня?
ПРИМЕР 3.1. РАСЧЕТ ПЛОСКОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ
Исходные данные: |
|
||
Передаточное число, |
3,53 |
||
Мощность на ведущем шкиве, , кВт |
2,99 |
||
Частота вращения ведущего шкива, , |
|
|
955 |
|
|||
Передача реверсивная, расположение горизонтальное |
α = . |
||
Работа в две смены. |
|
Определение диаметра меньшего шкива
В соответствии с ГОСТ 17383-73 (таблица 3.1) принимаем =180 мм.
Определение скорости ремня
Определение диаметра большего шкива
где ε – относительное скольжение ремня (). По таблице 3.1 принимаем
~ 104 ~
Определение фактического передаточного числа и его отклонение от заданного
Допустимое отклонение фактического передаточного числа .
Определение межосевого расстояния
Определение минимальной длины ремня из условия долговечности по частоте пробе-
гов
где допускаемая частота пробегов.
Определение расчетной длины ремня
Определение угла обхвата меньшего шкива
Для плоскоремѐнной передачи
Определение допускаемого полезного напряжения в ремне
Из рекомендуемого соотношения
следует, что толщина ремня должна быть не больше , число прокладок толщиной
1,25мм (без прослоек) не более 5, а прокладок толщиной 1,5мм (с прослойками) не более 4. Принимая во внимание, что с уменьшением толщины ремня его долговечность увеличива-
ется, принимаем ремень типа В толщиной без прослоек. Тогда, учитывая, что , по таблице 3.2 находим .
~ 105 ~
(приложение 6)
При (таблица 3.4) Тогда получаем
Определение окружной силы ремня
Определение ширины ремня
Принимаем по таблице 3.1 стандартное ближайшее значение
Определение силы предварительного натяжения
Определение силы давления на валы от натяжения ветвей ремня
Натяжение ведущей ветви
Натяжение ведомой ветви
Проверяем окружное усилие
~ 106 ~
Определение максимального напряжения в ремне
Максимальное напряжение в ремне
где - напряжение растяжения, МПа
Имеем
где напряжение от центробежной силы; плотность материала ремня. Для резинотканевого ремня ;
напряжение изгиба при огибании ремнѐм меньшего шкива.
где модуль упругости ремня при изгибе. Принимаем .
Определение частоты пробегов ремня
Определение срока службы ремня
где предел выносливости материала ремня, зависящий от его материала,
для плоских ремней;
базовое число цикло;
число шкивов в ременной передаче, ; коэффициент, учитывающий режим работы.
Согласно графика нагрузки получим
где частные значения соответственно нагрузки и еѐ длительности на i-ых участках графика нагрузки.
~ 107 ~