Расчет клиноременной передачи

1. По табл. 9 с учетом полученного значения Т₁ выбираем тип клинового ремня :

Т₁ = 0,034 кН × м (см. раздел 1. п.6 «Кинематический расчет привода»). Согласно табл. 9 имеем тип клинового ремня А(А) нормального сечения (ГОСТ 1284.1 – 89 ; ГОСТ 1284.2 – 89)

2. Вычисляем диаметр ведущего шкива :

= 123,1 … 136,06 мм.

Из ряда стандартных значений : 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000 мм выбираем

d₁ = 125 мм.

Диаметр ведомого шкива определим по следующей зависимости :

d₂ = d₁ × u (1 – ε), (44)

где u – передаточное число открытой передачи, =

= 1,907 (см. раздел 1, п.7 «Кинематический расчет привода»).

ε – коэффициент скольжения 0,08… 0,02.

Подставив в формулу 44 известные величины имеем, что

d₂ = d₁ × u (1 – ε) = 125 × 1,907 (1-0,02) = 233,5 = 234 мм.

Из ряда стандартных значений принимаем d₂ = 250 мм

3. Определяем межосевое расстояние,

а = 0,55(d₁ + d₂) + h, (45)

где h – высота ремня, мм (см. табл. 8), h=8 мм

Подставив в формулу (45) численные значения указанных величин имеем :

а = 0,55(125 + 250) + 8 = 214,25 мм

Принимаем а = 214 мм

4. Определим длину ремня:

L = 2а + (p (d₁ + d₂) / 2) + ( (d₂ - d₁ )² / 4а). (46)

Подставив в формулу (46) известные величины получим :

L = 2а + (p (d₁ + d₂)/2) + ((d₂ - d₁ )²/ 4а) = 2 × 214 +(3,14(125 + 250)/2) + +((250– 125)²/4 × 214) = 996,9 мм.

Длину клинового ремня уточняем по стандартному ряду :

400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400,1600, 1800, 1950, 2000, 2240, 2500, 2800, 3120, 3150, 3200, 3255, 3285, 3325, 3550, 4000, 4500, 5000, 5600, 6300 мм.

Принимаем L = 1000 мм

5. Уточняем межосевое расстояние передачи

. (47)

Подставив в формулу (47) известные величины получим :

а =

= 195,6 мм.

Принимаем а = 196 мм

6. Определим угол обхвата ремнем ведущего шкива

a₁ = 180° - 57° (d₂ - d₁)/а ³ [a], (48)

где a₁ для нашего случая должно быть : a₁ ³ 90°.

По формуле (48) получаем :

= 144°.

7. Определим скорость ремня ν , м/с :

ν = p d₁ n₁ / (60 × 10³) £ [ν], (49)

где d₁, n₁ – соответственно диаметр ведущего шкива, мм и его частота вращения,

об/мин. (см. раздел 1., п.3 для определения n₁ и раздел 1, п.5 для определения d₁);

[ν] = 25 м/с – для клиновых ремней.

Получаем, что ν согласно формуле (49) равно :

ν = p d₁ n₁ / (60 × 10³)= 3,14 × 125 × 953 / (60 × 10³)= 6,23 м/с.

8. Определим допускаемую мощность, передаваемую одним клиновым ремнем [P_n], кВт :

[P_n] =[P₀] С_р С_a С_L С_z, (50)

где [P₀] – допускаемая приведенная мощность, передаваемая одним клиновым ремнем, выбирается по табл. 10, в зависимости от типа ремня, его сечения,

скорости ν, м/с и диаметра ведущего шкива d₁ , мм ;

С – поправочные коэффициенты, выбираем по табл. 11.

Получаем : [P₀] = 2 кВт

С_р = 0,9,

С_a = 0,89,

С_L = 0,89,

С_z = 0,95.

Подставим известные величины в формулу (50) имеем :

[P_n] =[P₀] С_р С_a С_L С_z = 2 0,9 × 0,89 × 0,89 × 0,95 = 1,35 кВт.

9. Определим количество клиновых ремней :

, (51)

где Р_ном – номинальная мощность двигателя, кВт, согласно расчетам (раздел 1., п.3 «Кинематический расчет привода») Р_ном = 3 кВт.

Получаем, что = 2,2.

Окончательно принимаем Z =2.

10. Определим силу предварительного натяжения F₀, Н :

, (52)

где значение Р_ном , С_L, Z, С_a и С_р определялись ранее.

Подставив в формулу (52) численные значения известных величин получим:

= 227,4 Н.

11. Определим окружную силу, передаваемую комплектом клиновых ремней:

F_t = Р_ном × 10³/ν, (53)

Где Р_ном , кВт ; ν, м/с определялись ранее.

Получаем, что F_t = Р_ном × 10³/ν= 3 × 10³/6 ,23 = 481 н.

12. Определим силы натяжения ведущей F₁ и ведомой F₂ ветви, Н :

F₁ = F₀ + F_t / 2 Z. (54)

F₂ = F₀ - F_t /2 Z.

Согласно формулам (54) имеем, что :

F₁ = F₀ + F_t / 2 Z =227,4 + 481 / 2 2 = 347,65 Н,

F₂ = F₀ - F_t /2 Z = 227,4 – 481 / 2 2= 107,15 Н.

13. Определим силу давления на вал F_0n , Н :

. (55)

Подставив в выражение (55) известные величины получаем, что :

= 865,08 Н.

Чтобы проверить достоверность проведенных решений проверим прочность одного клинового ремня под максимальным напряжением в сечении ведущей ветви s_max , МПа

s_max = s₁ + s_u + s_ν £ [s]р, (56)

где σ₁ – напряжение растяжения , МПа.

,

А – площадь поперечного сечения ремня, А = 81 (табл. 9)

= 4,28 МПа

s_u – напряжение изгиба, МПа,

где ,

где Е_u = 80…100 н/мм² – модуль продольной упругости при изгибе

для прорезиненных ремней;

h – высота сечения клинового ремня

= 5,16 МПа

s_ν = p ν² × 10^-6 – напряжение от центробежных сил , МПа

s_ν = p ν² × 10^-6 = 1300 × 6,23² × 10^-6 = 0,05 МПа

p – плотность материала ремня, кг/м³, p = 1250…1400 кг/м³

[s]_p- допускаемое напряжение растяжения , МПа

[s]_p = 10 МПа – для клиновых ремней.

Подставим в формулу (56) известные величины, получим :

s_max = s₁ + s_u + s_ν = 4,28 + 5,16+ 0,05 = 9,49 < 10 МПа.