Ременные и цепные передачи

Задания на курсовое проектирование деталей машин в тех­никумах содержат разработку одного из видов гибких передач - ременной или цепной передачи. Первую из них располагают в кинематической схеме привода на участке от электродвигателя к редуктору, вторую — для передачи от редуктора к приводному валу. Как правило, та и другая передачи служат для понижения частоты вращения. Специальные передачи, повышающие угло­вую скорость, здесь не рассматриваются, так как в типовых заданиях на курсовое проектирование они не встречаются.

ПЛОСКОРЕМЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ

На рис. 7.1 показана схема открытой плоскоременной передачи. Более сложные виды передач, рассматриваемые в учебно-справочной литературе, например, полуперекрестные и перекрестные, в проектные задания обычно не включаются, поэтому здесь они не приводятся.

Технические данные плоских ремней приведены в табл. 7.1 — 7.3.

Наиболее широкое применение получили резинотканевые ремни, однако их не рекомендуется применять в среде, загрязненной парами нефтепродуктов.

Рис. 7.1. Схема ременной передачи

Кожаные ремни хорошо выдер­живают переменные нагрузки, но не рекомендуются для эксплуа­тации в средах с высокой влажностью, с парами кислот и шелочей. Стоимость кожаных ремней сравнительно высока, приме­нение их ограничено. Ремни хлопчатобумажные недороги, характеризуются хорошим сцеплением со шкивом, но чувстви­тельны к воздействию кислотных и водяных паров. В курсовых проектах выбирают обычно резинотканевые ремни, если нет специальных указаний в технических условиях.

Необходимые для проектирования ременной передачи данные содержатся в задании, а именно: условия эксплуатации, кинематическая схема, передаваемая мощность, частоты вращения п₁ вала двигателя и п₂ - ведомого шкива. Пе-

7.1. Ремни плоские резинотканевые (по ГОСТ 23831-79)

Технические характеристики прокладок	Прокладки из ткани
Б-800	БКНЛ	ТА-150, ТК-150	ТК-200
Номинальная прочность, Н/мм ширины прокладки: по основе по утку Наибольшая допускаемая на­грузка r0 на прокладку. Н/мм ширины Расчетная толщина прокладки с резиновой прослойкой, мм Поверхностная плотность про­кладки с резиновой прослой­кой, кг/м2 Число прокладок при ширине ремня В, мм: 20-71 80-112 125-560	1,5   1,6   3-5 3-6 3-6	1,2   1,3   3-5 3-6 3-6	1,2   1,3   - - 3-4	1,3   1,4   - - 3-4
П р и м е ч а н и я: 1. Ткани прокладок: Б-800 – хлопчатобумажная, БКНЛ – из нитей полиэфира и хлопка; ТК-150, ТА-150, ТК-200 – синтетическая. 2. Ширину ремня вырибают из стандартного ряда: 20; 25; 32; 40; 50; 63; 71; 80; 80; 90; 100; 112; 125; 140; 160; 180; 200; 224; 250; 280; 315; 355; 400; 450; 500; 560 (ряд приведен с сокращением – по ГОСТ значения b даны до 1200 мм). 3. Масса ремня, кг   Q = (mz + d 1150) bl где т – поверхностная плотность прокладки, кг/м2; z - число прокладок; d - толщина обкладки, м; b – ширина ремня, м; 1 – длина ремня, м; число 1150 – плотность резиновой обкладки, кг/м3.

7.2. Ремни кожаные (по ГОСТ 18679-73)		7.3. Ремни хлопчатобумажные цельнотканые (по ГОСТ 6982-75)
Толщина d, мм	Ширина b, мм		Толщина d, мм	Ширина b, мм
3,5 4,5 5,5	16; 20; 25 32; 40; 50 63; 71 80; 90; 100; 112 125; 140 160; 180; 200; 240; 250; 280; 355; 400; 450; 500; 560		4,5 6,5   8,5	30; 40; 50; 60; 75; 90; 100 30; 40; 50; 60; 75; 90; 100; 115; 125; 150; 175 50; 60; 75; 90; 100; (115); 125; 150; (175); 200; (224); 250
	ПРИМЕЧАНИЕ. В скобках указаны нерекомендуемые значения ширины ремня

редаточное отношение ременной передачи определяют из кинематического расчета привода, как указано в гл. 1.

Вращающий момент на валу ведущего шкива (Н • м) нахо­дят по формуле

(7.1)

где Р — мощность, Вт; w₁ — в рад/с; п₁ — воб/мин.

Диамегр ведущего шкива (мм) вычисляют по эмпирической зависимости

(7.2)

где Т₁ – в Н ^. мм.

По найденному значению подбирают диаметр шкива из стандартного ряда по ГОСТ 17383-73: 40; 45; 50; 56; 63; 71; 80; 90; 100; 112; 125; 140; 160; 180; 200; 224; 250: 280; 315; 335; 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800; 900; 1000; 1120; 1250; 1400; 1600; 1800; 2000.

Диаметр ведомого шкива (мм) определяют с учетом отно­сительного

(7.3)

скольжения ремня e:

для передач с регулируемым натяжением ремня e = 0,01

По вычисленному значению d₂подбирают шкив с диаметром из стандартного ряда (см. выше) и уточняют передаточное отношение i на основании формулы (7.3). Так как величина скольжения e, пренебрежимо мала, то обычно принимают

(7.4)

Межосевое расстояние передачи (см. рис. 7.1)

	(7.5)

Угол обхвата малого шкива

(7.6)

Длина ремня (без учета припуска на соединение концов)

(7.7)

Расчетная скорость ремня, м/с

(7.8)

где d₁ в м.

Силы, действующие в ременной передаче, Н:

окружная

(7.9)

натяжение ведущей ветви

(7.10)

натяжение ведомой ветви

где F₀– предварительное натяжение каждой ветви, опрделяемое по формуле

	(7.11)

в которой s₀ – напряжение от предварительного натяжения ремня, оптимальное значение его s₀ = 1,8 МПа; b и d - ширина и толщина ремня, мм.

Требуемую ширину резинотканевого ремня находят согласно ГОСТ 23831-79 из условия

(7.12)

здесь z – число прокладок, выбираемое по табл. 7.1: [р] – допускаемая рабочая нагрузка на 1 мм ширины прокладки.

	(7.13)

3начения р₀(наибольшей допускаемой нагрузки на 1 мм ширины прокладки) приведены в табл. 7.1: коэффициент С_a учитывает влияние угла обхвата ремнем меньшего шкива:

	(7.14)

(7.15)

коэффициент

он учитывает влияние скорости ремня: коэффициент С_р, учи­тывающий влияние режима работы, выбирают по табл. 7.4. Коэф­фициент С_q учитывает расположение передачи: если угол q нак­лона линии, соединяющей центры шкивов, к горизонту не пре­вышает 60^о, то принимают С_q = 1; при q > 60^о С_q = 0,9; при q > 80^о С_q = 0,8.

Для передач с автоматическим регулированием натяжения ремня С_q = 1 при любом значении q.

(7.16)

Найденное по формуле (7.12) значение b округляют до ближайшего большего по табл. 7.1. Для обеспечения достаточной эластичности ремня необходимо соблюдать условие

где d₀ – толщина одной прокладки с резиновой прослойкой (см. табл. 7.1.); если оно не выполнено, то следует уменьшить число прокладок z и повторить расчет

по формуле (7.12)

7.4. Значения коэффициента С_р для ременных передач oт асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

Характер нагрузки	Типы машин	Ср
С незначительными колебаниями, пусковая нагрузка до 120% номинальной	Ленточные конвейеры; станки токарные, сверлильные, шлифовальные	1,0
С умеренными колебаниями, пусковая нагрузка до 150% номинальной	Пластинчатые конвейеры; станки фрезерные, револьверные, плоскошлифовальные; насосы и компрессоры поршневые	0,9
Со значительными колебаниями, пусковая нагрузка до 200% номинальной	Конвейеры винтовые и скребовые, ковшовые элеваторы: станки строгальные и долбежные; прессы винтовые и эксцентриковые	0,8
С резкими колебаниями, пусковая нагрузка до 300% номинальной	Лесопильные рамы: шаровые мельницы, дробилки, молоты; подъемники	0,7

При расчете сечений кожаных и хлопчатобумажных ремней определяют площадь поперечного сечения ремня по формуле

	(7.17)

где [k] = k₀C_aС_vC_pC_q.

Здесь [k] — допускаемая удельная окружная сила на единицу площади поперечного сечения ремня, МПа (численно МПа = Н/мм²): при a₁= 180^o, скорости ремня v = 10 м/с, q = 0^o и s₀ = 1,8 МПа принимают для кожаных ремней k₀=2,2 МПа, для хлопчатобумажных k₀ = 1,7. Значения коэффициентов С_a , С_v, С_р и С_qтакие же, как и для передач резинотканевыми ремнями. Толщина ремней d£0,03 d₁. Ширину ремня выбирают по табл. 7.2 или 7.3 так, чтобы было соблюдено условие (7.17). Максимальное напряжение в сечении ремня

	(7.18)

где напряжение от растяжения

(7.19)

напряжение от изгиба ремня

(7.20)

для кожаных и резинотканевых ремней Е_и = 100¸200 МПа, для хлопчатобумажных Е_и = 50¸80 МПа. Напряжение oт центробежной силы

	(7.21)

плотность ремня r = 1100¸1200 кг/м³: множитель 10^-6 слу­жит для перевода s_v в МПа.

Максимальное напряжение, вычисленное по формуле (7.18), не должно превышать предела выносливости s_-1 £ 7 МПа для резинотканевых и кожаных ремней; s_-1 £ 5 МПа - для хлопча­тобумажных ремней.

Расчетную долговечность ремня определяют в зависи­мости от базового числа циклов (обычно его принимают равным 10⁷) и от числа пробегов за все время эксплуатации N_m = 2 × 3600Н₀l, где l = v/L— число пробегов ремня в секунду; долговечность, ч

(7.22)

- коэффициент, учитывающий влияние переда­точного отношения i; С_н = 2 при периодически изменяющейся нагрузке от нуля до номинального значения; С_н = 1 при постоянной нагрузке. Рекомендуемая долговечность Н₀не меньше 2000 ч.

Haгрузку на валы ременной передачи определяют в зави­симости от способа регулирования натяжения ремня:

при автоматическом регулировании

	(7.23)

при периодическом регулировании

	(7.24)

Последовательность расчета плоскоременней передачи пояс­няется конкретным численным примером (табл. 7.5).

Исходные данные приняты из примера кинематического расчета привода, выполненного в гл. 1: в кинематической схеме привода (см. рис. 1.1) ременная передача расположена между электродвигателем и редуктором: передаваемая мощность Р = 3,6 кВт: ближайший по каталогу электродвигатель (см. приложение, табл. П1) 4А112МВ6У3: мощность 4 кВт; синхронная частота вращения п_c = 1000 об/мин; скольжение s = 5,1%; T_п/Т_ном = 2,0. Передаточное отношение ре-

менной передачи

Шкивы плоскоременных передач. Один из шкивов передачи выполняют с гладким ободом, второй (больший) — выпуклым (рис. 7.2). Материал шкивов: при окружной скорости до 30 м/с —чугун СЧ 15: при большей скорости (порядка 30 - 50 м/с) - сталь 25Л (не ниже): для быстроходных передач (v ³ 50 м/с) - алюминиевые сплавы.