Расчет открытой ременной передачи.

Выбираем сечения ремня: При Т1 = 70,9 Нм выбираем ремень сечения B ГОСТ 1284-89

Параметры ремня: Нормальное сечение 50…150;

D1min = 125 мм

h = 10,5 мм – высота ремня;

q = 0,18 кг – масса 1 м длины ремня;

Увеличиваем диаметр меньшего шкива на два размера.

Примем диаметр меньшего шкива D1 = 160 мм.

Определяем диаметр большего шкива по формуле (5.1):

D2 = D1·Up·(1-e), где относительное скольжение e = 0,015;

D2 = 160·2.02·0,985 = 318,3 (мм).

Примем D2 = 319 мм .

Определяем межосевое расстояние по формулам (5.2-5.3):

аmin = 0,55(D1+ D2) + h = 0,55(160+319)+10,5 = 273,95 (мм);

аmax = D1+ D2 = 479 (мм).

Примем а = 450 мм.

Определяем длину ремня по формуле (5.4):

L = 2а + (D1+ D2)∙1,57+ (D2 - D1)2/4а = 2·450 + 479∙1,57+ (319-160)2/4·450 = 1666 (мм).

Примем L = 1600 мм .

Уточняем межосевое расстояние :

w = (D1+ D2)∙1,57= 752 (мм);

y = (D2 - D1)2 = 25281 (мм2);

а = Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru = Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru =420(мм).

Угол обхвата меньшего шкива:

a1 = 180 - 57·(D2 - D1)/а = 180-57·159/420 = 158˚. Это больше минимального значения в 120°.

Определяем скорость ремня:

VР = p D1n1/60·1000 = p·160·970/60·1000 = 8.1 м/с.

Определяем необходимое для передачи заданной мощности число ремней по формуле (5.10):

Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru = Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru .= 2,5

Определяем силу, действующую на валы. Предварительное натяжение ветвей ремня:

Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru = Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru + Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru = 352 (Н),

Fр = 2 F0·z·sina/2 = 2·352·3·sin(158/2) = 937 (Н).

Определим ширину шкива.

М = (Z-1)p + 2f = (3-1)∙19+2∙12,5 = 63 (мм).

параметр обозначение величина
Тип ремня - В
Диаметр ведущего шкива, мм D1
Диаметр ведомого шкива, мм D2
Передаточное число U1-2 2,02
Межосевое расстояние, мм a
Длина ремня, мм L
Число ремней Z
Сила, действующая на валы, Н Fp

Проектный расчет вала.

Материал вала – сталь 40Х. sв = 900 Н/мм2. Термообработка – улучшение. Диаметр под подшипник тихоходного вала dп по формуле (7.1):

Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru = 30 (мм).

Принимаем dп = 30 мм. Предварительно назначаем подшипник шариковый радиально-упорные однорядный по приложению 28: подшипник 36206 (B=16 мм).

Длина участка вала под подшипник lП1, мм:

lП1 = В = 16(мм).

Длина участка вала под подшипник со сквозной крышкой и уплотнением:

lП2 = 1,3dп = 1,3∙30 = 39 (мм).

Диаметр выходного конца вала:

dвк= dп - 2t = 30 – 2×2,2 = 35,6(мм). Здесь t = 2,2 при dп = 30 мм.

Примем dвк = 36 мм.

Длина выходного конца: lвк = 1,5 dвк = 1,5∙36 = 54 (мм).

Диаметр под колесо :

dк = dп + 3,2r = 30 + 3,2×2 = 36,4(мм). Здесь t = 2,8 при dп = 45мм.

Примем dк = 55 мм.

Длина участка под колесо lк = b2 + 15 = 51+15 = 66 (мм).

Диаметр буртика колеса по формуле (7.7):

dбк = dк + 3f = 55 + 3×2 = 61 (мм). Здесь фаска ступицы f = 2 мм для dк = 55 мм.

Примем dбк = 60мм. Длина участка определяется конструктивно. Приближенно можно принять lБК = 15 мм (рис.7.7).

Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru

Рис. 7.7 Конструкция тихоходного вала

Проверочный расчет вала.

Определим реакции в опорах для расчетной схемы вала на рис. 7.8.

Плоскость YZ.

S MCY = 0; Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru – Fr2l2 + RDY (l2+l3) = 0;

RDY = Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru (H).

RCY = Fr2 – RDY = 1674+158= 1832 (Н).

Проверка.

S MDY = 0; Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru + Fr2l3 – RCY (l2+l3) = Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru +1674∙50 - 1832∙100 = 0.

Плоскость XZ.

S MCX = 0; Fцl1 + Ft2l2 – RDX (l2+l3) = 0;

RDX = Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru (H).

RCX = Ft2 – RDX – Fц = 4460–2858 – 800 = 802 (Н).

Проверка.

S MDX = 0; Fц (l1+ l2+l3) + RCX (l2+l3) – Ft2l3 = 800∙178,5+802∙100 - 4460∙50 = 0.

Строим эпюры моментов от приложенных сил.

Плоскость YZ.

Мy = RCYl2 = 1832∙50 = 91600 (Hмм).

Му2 = RDYl3= – 158∙50 = – 7900 (Hмм).

Плоскость XZ.

Мх = –Fц l1 = –800×78,5 = –62800 (Hмм).

М = –RDXl3 = –2858∙50 = – 142900 (Hмм).

Реакции RC= Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru (Н); RD= Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru = 2862 (Н).

По эпюрам изгибающих моментов (рис.7.8) видно, что опасное сечение вала - в месте посадки колеса (диаметр вала в опасном сечении dк = 55мм). Приведенный изгибающий момент в опасном сечении вала Мmax:

Мmax = Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru =174128 (Нмм).

Определяем коэффициент запаса прочности S и сравниваем с допустимым [S].

Условие прочности:

S ³ [S]. Примем [S] = 2.

Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru ,

где Ss, St - коэффициенты запаса прочности по касательным и нормальным напряжениям.

Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru

Рис. 7.8. Расчетная схема нагружения тихоходного вала цилиндрического

одноступенчатого редуктора с открытой передачей,

эпюры крутящих, изгибающих моментов

Ss = Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru , St = Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru ;

где s-1, t-1 – пределы выносливости материала при изгибе и кручении с симметричным циклом;

s-1 = 0,35sВ + (70…120) Н/мм2, t-1 » 0,58s-1;

s-1 = 0,35×900 + 100 = 415 (Н/мм2), t-1 = 241 (Н/мм2);

ks , kt - эффективные коэффициенты концентрации напряжений; ks = 1,9, kt = 1,9 в месте расположения шпоночной канавки при sВ = 900 Н/мм2;

es, et - масштабные факторы для напряжений изгиба и кручения. Для углеродистой стали и диаметра 55мм, интерполируя, получим es = 0,81, et = 0,69;

ys, yt - коэффициенты, учитывающие влияние среднего напряжения цикла на усталостную прочность; ys = 0,1; yt = 0,05 (приложение 29);

sа, tа – амплитуды циклов нормальных и касательных напряжений при изгибе и кручении;

sа = Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru = 10,6 (Н/мм2); tа = Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru (Н/мм2);

sm, tm – средние значения напряжений циклов нормальных и касательных напряжений;

sm =0, tm = tа = 7 (Н/мм2).

Тогда:

Ss = Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru ;

St = Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru ;

S = Расчет открытой ременной передачи. - student2.ru .

S > [S] – условие выполняется.


Наши рекомендации