Силовые и кинематические соотношения
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
российской федерации
федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования
«АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
И.В. Левищев, И.Л. Новожилов
Расчет
КЛИНОРЕМЕННЫХ передач
Методическое пособие
для курсового проектирования
Барнаул 2018
УДК 621.01.001(072)
Расчет клиноременных передач: Учебно-методическое пособие для курсового проектирования / Сост.: И.Л. Новожилов, Н.Ф. Карпов, – Барнаул, 2018. – 21 с.
Методическое пособие предназначено для выполнения курсовых проектов по дисциплине «Детали машин и основы конструирования» и содержит сведения о расчете клиноременных передач. С этой целью в него включено достаточное количество теоретического и справочного материала, необходимого при выполнении расчетов.
Пособие предназначено для студентов очной и заочной форм обучения, изучающих курс «Детали машин и основы конструирования».
Рекомендовано к изданию методической комиссией ИТАИ (протокол № …. от……………………..).
Рецензент доцент кафедры математики
Ó Алтайский государственный аграрный университет, 2018
Ó Левищев И.В. Новожилов И.Л., 2018
ÓФГОУ ВО АГАУ, 2018
СОДЕРЖАНИЕ
I Основные сведения 4
Общие характеристики 4
|
|
|
Силовые и кинематические соотношения 6
Геометрические соотношения 8
Критерии работоспособности и расчета 9
II Пример расчета клиноременной передачи 10
Проектный расчет 10
Проверочный расчет 16
Библиографический список 18
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ
Общие характеристики
Ременная передача конструктивно проста (рис. 1). Она состоит из двух шкивов диаметрами d1 и d2, вращающихся с угловыми скоростями ω1 и ω2, и охватывающего их ремня (в отдельных случаях применяют и большее число ремней). Передача момента вращения Т1 при этом происходит за счет трения ремня о шкив, что требует предварительного натяга, который обеспечивается специальными натяжными устройствами. Ремни передач изготавливаются из прорезиненной ткани, резинокордных материалов, капроновых нитей и других синтетических материалов.
|
|
|
Рис. 1 - Ременная передача.
Для ременных передач характерны плавность работы, отсутствие шума, возможность перемещения момента на значительное расстояние и т. д.
Основными недостатками передачи являются: большие габариты, что заставляет использовать ее исключительно для малонагруженных и высокооборотных передач; малая долговечность ремней, составляющая в среднем 1000…5000 часов; наличие скольжения, приводящего к непостоянству передаточного отношения.
По форме сечения ремней передачи подразделяются на плоскоременные (рис. 2 а), клиноременные (рис. 2 в) и круглоременные (рис.2 с), а также передачи с поликлиновым ремнем (рис. 2 d).
Рис. 2 – Формы сечения ремней.
Кроме передач, упомянутых выше, иногда применяют зубчато-ременные, шкивы которых имеют на наружной поверхности выступы трапецеидальной формы, что позволяет повысить нагрузочную способность передаточного механизма за счет наличия зацепления.
Конструктивно наиболее простой является плоскоременная передача (рис. 2 а). В сечении плоский ремень представляет собой прямоугольник шириной b и высотой (толщиной) δ. Нагрузочная способность плоскоременных передач оказывается существенно меньше по отношению к клиноременным. В этой связи плоскоременные передачи используются только в тех случаях, когда применение клиноременных по тем или иным причинам оказывается неэффективным. В основном это область скоростных передач, в которых клиновой ремень может «опаздывать» из-за наличия существенного трения ремня о шкив. Что же касается клиноременных передач, то их целесообразно использовать только при скоростях v ≤ 30 м/с.
|
|
|
Клиновой ремень в сечении имеет вид трапеции с основаниями b и b 0, высотой h и углом при вершине θ (рис. 2 в). Величина площади поперечного сечения определяет допустимую нагрузку. По этой причине изготовители предлагают целую гамму ремней различных площадей поперечных сечений для разных передаваемых окружных сил (табл. 1). Отметим, что клиновые ременные передачи можно применять только при передаточных отношениях u ≤ 7…10.
При необходимости для передачи требуемой мощности можно использовать несколько ремней. В последнем случае лучшим решением является применение передач с поликлиновым ремнем (рис. 2 d; табл. 1). Такие передачи более долговечны и имеют меньшие размеры по отношению к обычным клиноременным. Еще больше уменьшить габариты ременного передаточного механизма можно с помощью зубчатого ремня, который осуществляет передачу момента вращения комбинированным способом: как за счет трения так и за счет зацепления.
|
|
|
Силовые и кинематические соотношения
Для передачи момента вращения Т1 с помощью ременного механизма ремень должен быть нагружен силой предварительного натяжения S 0 (рис.3).
Рис.3 - Усилия в ветвях ремня ременной передачи.
Передача полезной нагрузки сопровождается перераспределением усилий натяжения в ветвях ремня, причем натяжение ведущей становится равным S 1, а ведомой – S 2. При этом сумма сил натяжений остается постоянной:
S 1 + S 2 = 2 S 0.
При этом S 1 > S 2. и S 1 - S 2 = Ft (Ft = 2Т1/ d 1 – окружная сила).Поскольку представленные уравнения не дают возможности вычислить величину усилий S 1 и S 2, можно использовать формулу Эйлера для соотношения
натяжений концов гибкой, невесомой, нерастяжимой нити, охватывающей неподвижный негладкий барабан при ее равновесии:
,
где е = 2,71 – основание натурального логарифма;
α – угол обхвата ремнем малого шкива;
f – коэффициент трения скольжения между ремнем и шкивом.
Тогда усилия S 1 и S 2 могут рассчитываться по формулам:
; 
.
Поскольку между ремнем и шкивом неизбежно существует скольжение, соотношение окружных скоростей шкивов и скорости движения ремня выражается неравенством:
v 1 > v >v 2,
где 
- окружная скорость малого (ведущего) шкива (n 1 – частота вращения шкива, мин-1);
- окружная скорость большого (ведомого) шкива (n 2 – частота вращения шкива, мин-1);
v - скорость движения ремня.
Окружные скорости v 1 и v 2 связаны между собой. Упругое скольжение ремня характеризуется коэффициентом скольжения ξ, который представляет относительную потерю скорости на шкивах:
.
Передаточное отношение при этом имеет вид:
.
По экспериментальным данным, для плоскоременных передач средняя величина коэффициента скольжения равна ξ = 0,01, а для клиноременных - ξ = 0,015…0,02.
Геометрические соотношения
К числу основных геометрических размеров, описывающих ременную передачу, следует отнести: d1 и d2 - диаметры ведущего и ведомого шкивов; а - расстояние между осями шкивов (межосевое расстояние); α1 и α2 - углы обхвата ремня на шкивах; l - полная длина ремня (рис. 4).
Рис. 4 - Геометрические параметры ременной передачи.
Угол α1 обхвата ремнем малого шкива равен:
,
причем, как следует из треугольника O 1 BO 2 (рис. ), 
.
На практике угол γ не превышает π/6, поэтому приближенно можно принять sinγ ≈ γ , что дает:
рад, или . 
.
Тогда получаем:
При проектировании ременных передач следует придерживаться следующих рекомендаций: для плоскоременной передачи α1 > 150°; для передач клиновым и поликлиновым ремнями α1 > 120°.
Для того чтобы рассчитать угол обхвата α2 ведомого шкива, в формулу
нужно вместо знака «-» положить «+»:
.
Расчетная длина ремня l равна сумме длин прямолинейных участков и дуг обхвата шкивов:
.
Для малых углов 
, получим:
Межосевое расстояние а при окончательно установленной длине ремня равно:
.
Выбор межосевого расстояния определяется прежде всего компоновкой проектируемого оборудования, причем чем меньше это расстояние, тем меньше длина ремня и тем больше число изгибов ремня в единицу времени. Следовательно, при уменьшении межосевого расстояния долговечность ремня падает. Это обстоятельство вынуждает ограничивать величину межосевого расстояния, которая на практике принимается равной:
- для плоскоременных передач 
;
- для передач клиновыми и поликлиновыми ремнями 
,
где h - высота ремня.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 301; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!