Расчет сил ременных передач

В ременных передачах нагрузки на валы определяются натяжением ветвей ремня (рис. 5). Для обеспечения тяговой способности шкивы устанавливают с предварительным натяжением ремня.

Рис. 5. Силы в ременной передаче:

F_t – окружное усилие; F₁ – натяжение

ведущей ветви; F₂– натяжение ведомой ветви

Окружное усилие в ременной передаче

=F₁ – F₂, Н,

где T₁ – момент на ведущем валу;

d₁ – диаметр ведущего вала.

Силы натяжения в ветвях ременной передачи:

в ведущей – , Н;

в ведомой – , Н.

F₀ – усилие, вызванное начальным напряжением s₀ в ременной передаче,

, Н,

где A =bd, мм² – площадь поперечного сечения плоского ремня, b – ширина ремня, мм, d – толщина ремня, мм.

Для клиноременных передач А выбирается по табл. 6 в зависимости от сечения ремня.

Предварительное напряжение в ременных передачах:

– s₀ = 1,8 МПа, для плоских прорезиненных ремней;

– s₀ = 7,5 МПа, для плоских ремней из синтетических материалов;

– s₀ = 1,6 МПа, для клиновых ремней.

Параметры плоских ремней:

1) резинотканевых ГОСТ 2381-79.

– b – ширина, мм: 20, 25, 32, 40, 50, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 335, 400, 450, 500, 560, 700, 750, 800, 900, 1000, 1100, 1200;

– d – толщина, мм: 3,9; 4,2; 4,5; 5,6; 6; 6,5; 7; 7,5; 7,8; 9;

2) кожаных ГОСТ 18697-73.

– b – ширина, мм: 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 335, 400, 450, 500, 560;

– d – толщина, мм: 3; 3,5; 4,5; 5; 5,5;

3) хлопчатобумажных ГОСТ 6982-75.

– b – ширина, мм: 30, 40, 50, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250;

– d – толщина, мм: 4,5; 6,5; 8,5.

Сила давления на вал:

1) в ременных передачах с параллельными ветвями

=2 , Н.

2) в передачах с непараллельными ветвями

, Н,

где g – угол между ветвями ременной передачи.

Таблица 6

Основные размеры клиновых ремней

Тип	Обозначение сечения	Размеры сечения	A, мм2	L, м	d1min, мм	T1, Н×м
b	bпр	h	yo
Нормального сечения	О		8,5		2,1		0,4...2,5		£30
A				2,8		0,56...4,0		15...60
Б			10,5			0,8...6,3		50...150
В			13,5	4,8		1,8...10		120...600
Г				6,9		3,15...15		450...2400
Д			23,5	8,3		4,5...18		1600...6000
Е						6,3...18		³4000
Узкие	УО		8,5		2,0		0,63…3,55		£150
УА				2,8		0,8…4,5		90…140
УБ				3,5		1,25…8,0		300…2000
УВ				4,8		2,0…8,0		³1500

3) в клиноременных передачах

, Н,

где F₁ – сила натяжения ведущей ветви;

z – число ремней;

a₁ – угол обхвата ремнем ведущего шкива.

Напряжения в ременных передачах

Максимальное напряжение в ременной передаче (рис. 6)

[s]_p, МПа.

Напряжения центробежных сил

s_ц=rV²·10^–3, МПа,

где r – плотность материала ремня, МПа; V – скорость ремня, м/c;

r =1…1,2 – для плоских ремней; r =1,25…1,4 – для клиновых ремней.

Рис. 6. Напряжение в ременной передаче:

s_ц – напряжение от центробежных сил;

s₁ – напряжение в ведущей ветви;

s₂ – напряжение в ведомой ветви; s_и – напряжение изгиба

Напряжение ведущей ветви:

для передач с плоским ремнем – , МПа;

для передач с клиновым ремнем – , МПа.

Напряжение изгиба:

в плоскоременной передаче – s_и= , МПа,

где d – толщина ремня, мм;

в клиноременной передаче – s_и= , МПа,

где h – высота клинового ремня, мм; Eи = 80...100 – модуль упругости материала ремня.

Допускаемое напряжение растяжения ремней:

– для плоских прорезиненных ремней [s]_p=7,5 МПа;

– для плоских хлопчатобумажных ремней [s]_p=3 МПа;

– для клиновых ремней [s]_p=9 МПа.

Цепные передачи

Цепные передачи (рис. 7) относятся к механическим передачам зацеплением с гибкой связью /3, 4, 6/.

Рис. 7. Схема цепной передачи

Достоинством цепных передач по сравнению с ременными, является отсутствие проскальзывания, и передача крутящего момента на значительные расстояния. Основной недостаток цепных передач – удлинение цепи из-за износа ее шарниров и применение натяжных устройств.

Расчет цепной передачи

Для расчета цепной передачи должны быть заданы: момент на валу ведущей звездочки и частота вращения этого вала , Н∙м, , об/мин.

Определить шаг зацепления цепи по формуле:

,

где Т₃– вращающий момент на ведущей звездочке, равной вращающемуся моменту на тихоходном валу, Н м;

К_Э – коэффициент эксплуатации, который представляет собой произведение пяти поправочных коэффициентов, учитывающих различные условия работы передачи (табл. 8): .

Шаг цепи принимают равным ближайшему наименьшему значению шага по табл.7.

Определить количество зубьев звездочек. Число зубьев ведущей звездочки Z₁ желательно должно быть нечетное число

;

где – передаточное число цепной передачи.

Число зубьев ведомой звездочки

.

Допускаемое давление выбирается в зависимости от скорости цепи или от частоты вращения ведущей звездочки, приложение 10.

n м/с, 0,1 0,4 1,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0

, Н/мм² 32 28 25 21 17 14 12 10

Таблица 7

Допускаемое давление в шарнирах цепи

Шаг цепи p, мм	Частота вращения ведущей звездочки n1, мин–1
12,7; 15,875		31,5	28,5			22,5		18,5
19,05; 25,4				23,5			17,5
31,75; 38,1					18,5	16,5		–
44,45; 50,8				17,5		–	–	–

Таблица 8

Значение коэффициентов в зависимости от условий работы

Условия работы передачи	Коэффициент
обозначение	значение
Динамичность нагрузки	Равномерная Переменная или толчкообразная		1,2…1,5
Регулировка межосевого расстояния	Передвигающимися опорами Нажимными звездочками Нерегулируемые передачи		0,8 1,25
Положение передачи	Наклон линии центров звездочек к горизонту, град			1,15 1,05
		1,25
Способ смазывания	Непрерывный Капельный Периодический		0,8 1,5
Режим работы	Односменный Двухсменный		1,25

Межосевое расстояние рекомендуется выбирать в пределах 30 – 50 шагов: