Автокресла

Подбор геометрических параметров шкивов. Расчет передаточного отношения

Хорошее понимание расчета передаточных отношений позволит вам точно настраивать эксплуатационные характеристики ваших автомоделей - а именно, ускорение и максимальную скорость. Передаточные отношения определяют нагрузку на двигатель, а это влияет на ускорение и максимальную скорость. Знание правильного способа изменения передаточных отношений или других элементов автомобиля, основанное на точных вычислениях, может создать разницу между победой и проигрышем. Вдобавок, передаточные отношения являются основой для большинства других вычислений, относящихся к эксплуатационным характеристикам автомобиля, поэтому будет неплохо знать, как определить эти соотношения.

Передаточные отношения сообщают вам величину понижения передачи в трансмиссии. Двигатели внутреннего сгорания имеют слишком большие обороты и слишком низкий вращающий момент для того, чтобы быть эффективными, если двигатель присоединен напрямую к колесам. Автомобиль едва ли уйдет куда-нибудь с текущими колесами, или вам понадобится использовать колеса размером с монету. Подобно тому, как таль позволяет простому смертному поднимать тонны веса в одиночку, понижение передачи в трансмиссии вашей автомодели умножает вращающий момент для увеличения небольшого вращающего момента двигателя, и это снижает обороты коленчатого вала до приемлемой величины, так что колеса вращаются при более подходящей скорости.

1. Для того чтобы определить передаточное отношение, вы должны иметь по крайней мере две шестерни, сцепленные друг с другом; такое сцепление называется зубчатой передачей. Как правило, первая шестерня является ведущей шестерней (крепится к валу двигателя), а вторая – ведомой шестерней (крепится к валу нагрузки). Между ведущей и ведомой шестернями может быть сколь угодно много шестерен. Они называются промежуточными. ➤ Сейчас рассмотрим зубчатую передачу с двумя шестернями. Для определения передаточного отношения эти шестерни должны быть сцеплены друг с другом (то есть их зубья сцеплены и одна шестерня поворачивает другую). Например, дана небольшая ведущая шестерня (шестерня 1) и большая ведомая шестерня (шестерня 2).

2. Посчитайте количество зубьев на ведущей шестерне. Простейший способ найти передаточное отношение между двумя шестернями – сравнить количество зубьев на каждой из них. Начните с определения количества зубьев на ведущей шестерне. Вы можете сделать это вручную или посмотреть на маркировку шестерни. ➤ В нашем примере допустим, что меньшая (ведущая) шестерня имеет 20 зубьев.

3. Посчитайте количество зубьев на ведомой шестерне. ➤ В нашем примере допустим, что большая (ведомая) шестерня имеет 30 зубьев.

4. Разделите количество зубьев ведомой шестерни на количество зубьев ведущей шестерни, чтобы вычислить передаточное отношение. В зависимости от условий задачи вы можете записать ответ в виде десятичной дроби, обыкновенной дроби или в виде отношения (х:у). ➤ В нашем примере: 30/20 = 1,5. Вы также можете записать ответ в виде 3/2 или 1,5:1. ➤ Такое передаточное отношение означает, что меньшая ведущая шестерня должна совершить полтора оборота, чтобы большая ведомая шестерня совершила один оборот. Это имеет смысл, так как ведомая шестерня больше, а значит вращается медленнее.

Более двух шестерен

1. Зубчатая передача может включать сколь угодно большое количество шестерен. В этом случае первая шестерня является ведущей шестерней (крепится к валу двигателя), а последняя – ведомой шестерней (крепится к валу нагрузки). Между ведущей и ведомой шестернями может быть несколько промежуточных шестерен; они используются для изменения направления вращения или для сцепления двух шестерен (когда сцепление напрямую невозможно). ➤ Рассмотрим пример, приведенный выше, но теперь ведущей шестерней станет шестерня с 7 зубьями, а шестерня с 20 зубьями превратится в промежуточную шестерню (ведомая шестерня с 30 зубьями остается той же).

2. Разделите количество зубьев ведомой шестерни на количество зубьев ведущей шестерни. Помните, что при определении передаточного отношения зубчатой передачи с несколькими шестернями важно знать только количество зубьев ведомой шестерни и количество зубьев ведущей шестерни, то есть промежуточные шестерни на значение передаточного отношения не влияют. В нашем примере: 30/7 = 4,3. Это означает, что ведущая шестерня должна совершить 4,3 оборота, чтобы ведомая (большая) шестерня совершила один оборот. 3. Если необходимо, найдите передаточные отношения для промежуточных шестерен. Для этого начните с ведущей шестерни и двигайтесь в направлении ведомой шестерни. При каждом новом вычислении передаточного отношения для промежуточных шестерен рассматривайте предыдущую шестерню в качестве ведущей (и делите количество зубьев ведомой шестерни на количество зубьев ведущей шестерни). В нашем примере передаточные отношения для промежуточной шестерни: 20/7 = 2,9 и 30/20 = 1,5. Заметьте, что передаточные отношения для промежуточной шестерни отличаются от передаточного отношения всей зубчатой передачи (4,3). Также заметьте, что (20/7) ? (30/20) = 4,3. То есть для вычисления передаточного отношения всей зубчатой передачи необходимо перемножить значения передаточных отношений для промежуточных шестерен. Самый простой пример передачи – от вращающегося колеса водяной мельницы к жернову. При этом зачастую происходит изменение первоначальной энергии, полученной колесом от текущей воды, по величине и направлению. Величину такого изменения будет определять передаточное отношение. Оно описывает одну из важнейших характеристик преобразования энергии при вращательном движении, определяемую как отношение частоты или скорости вращения элемента, получающего энергию, к тем же параметрам элемента, отдающего энергию.

Иными словами, передаточное отношение описывает, как изменяется исходная энергия, получаемая от двигателя или любого другого источника энергии (водяного, ветряного колеса, турбины и т.д.), при ее передаче. За всю историю развития техники человечество создало самые разнообразные передачи, для каждой из которых существует передаточное число, являющимся частным от деления скорости ведущего звена на скорость ведомого.

Ременной передачей называют два шкива, которые соединяет ремень, как это показано на рисунке. Возможно, что она была одним из первых способов, которые применял человек. Менялся материал, используемый для изготовления ремня, менялась его форма, но неизменным оставалось передаточное отношение, определяемое как частое от деления скорости ведущего вала, на скорость ведомого, или как результат деления числа оборотов этих валов (n1/n2 или?1/?2). Для ременной передачи оно может быть рассчитано с использованием диаметров (радиусов) шкивов. Передаточное число в таком случае также определяется как частное от деления оборотов. Если при преобразовании энергии число оборотов понижается, то есть передаточное число больше 1, то передача будет понижающей, а само устройство носит название редуктора. Если результат меньше единицы, то устройство называется мультипликатором, хотя оно также выполняет функции редуктора, только понижающего. Передаточное отношение редуктора позволяет уменьшить число оборотов (угловую скорость), поступающих с ведущего вала на ведомый, увеличив при этом передаваемый момент. Это свойство редуктора дает возможность добиваться инженерам при проектировании различных устройств изменения параметров передаваемой энергии, а передаточное отношение редуктора служит при этом мощным инструментом в решении поставленной задачи. Несмотря на значительный возраст, для ременной передачи и сейчас находится работа на автомобиле, она используется как привод генератора, газораспределительного механизма, а также в некоторых других случаях.

В подобной ременной передаче ремень может быть заменен на цепь, в этом случае шкивы также должны быть заменены на звездочки. Полученная передача называется цепной, она знакома каждому, ведь именно такая применяется на велосипедах. Для нее передаточное отношение определяется так же, как для ременной, но можно воспользоваться и соотношением количества зубьев на звездочках (ведущей и ведомой). Однако при таком расчёте передаточное отношение будет обратным, то есть передаточное число определяется делением числа зубьев ведомой звездочки на число зубьев ведущей (z2/z1).

Отличительной особенностью цепной передачи является повышенный уровень шума, а также износ при работе на высоких скоростях, поэтому ее при необходимости использования лучше всего ставить после уменьшения оборотов. В автомобиле возможно применение цепной передачи для привода ГРМ, правда, ограничением такого применения является повышенный уровень шума при ее работе.

ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ

Так называется механизм, в котором используются колеса с зубьями, находящимися в зацеплении. Она считается наиболее рациональной и востребованной для машиностроения. Существует множество разнообразных вариантов изготовления подобных колес, отличающихся по расположению осей, форме зубьев, способу их зацепления и т.д. Как в случае с цепной, для зубчатой передаточное число определяется делением числа зубьев шестерен (z2/z1). Многообразие вариантов построения зубчатой передачи предоставляет возможность использовать их в разных условиях, от тихоходного редуктора до высокоточных приводов.

Для зубчатой передачи характерны: ✔ постоянное передаточное число; ✔ компактность; ✔ высокий кпд; ✔ надежность. Одной из разновидностей зубчатой передачи считается червячная. Она используется в тех случаях, когда передача момента осуществляется между скрещивающимися валами, для чего применяется такой элемент как червяк, представляющий собой винт специальной конструкции с резьбой. Для определения передаточного отношения червячной передачи выполняют деление количества зубьев колеса (червячного) z2 на число заходов резьбы червяка z1.

Этот вид зубчатой передачи, содержащей колеса с геометрическими осями, имеющими возможность перемещения. Что она собой представляет, можно понять из приведенного ниже рисунка. По сути дела, это уже конструкция своеобразного планетарного редуктора, включающего в свой состав некоторое число шестерен, взаимодействующих между собой. У каждой из них свое название – солнце, корона, сателлит. Для такого планетарного редуктора изменение момента зависит от того, какая из его шестерен неподвижна, на какую подан крутящий момент, и с какой он снимается.

При любом использовании планетарного редуктора, один из трех его элементов будет неподвижен. У такого, планетарного варианта построения передач, по отношению к простой зубчатой или ременной, есть возможность получить существенное изменение момента при небольшом количестве колес и габаритах устройства. В автомобиле у подобного планетарного устройства своя сфера применения – в составе АКПП, а также в гибридных транспортных средствах, для обеспечения совместной работы ДВС и электромотора. Широкое применение планетарного редуктора осуществляется в гусеничной технике.

О ГЛАВНОЙ ПАРЕ

Практически все виды передач используются в автомобиле – крутящий момент от двигателя проходит цепочку различных устройств и претерпевает изменения, начиная от КПП, главной пары, и заканчивая колесами автомобиля. Все передаточные отношения для КПП и главной пары влияют непосредственным образом на динамику автомобиля. Поэтому с целью ✔ уменьшения частоты переключения; ✔ возможности движения при спокойной езде на небольших оборотах двигателя; ✔ повышения верхнего порога скорости движения, передаточные отношения, в том числе и для главной пары, должны быть уменьшены. Для улучшения разгонной динамики все должно быть наоборот. Работа различных механизмов и устройств, в том числе и в автомобиле, не может происходить без преобразования используемой энергии, как по величине, так и по направлению. Оценить и рассчитать величину необходимого изменения, а также его последствия, помогает передаточное отношение.

Классификация передач. В зависимости от формы поперечного сечения ремня передачи бывают: плоскоременные, клиноременные, круглоременные, поликлиноременные (рис. 69). Плоскоременные передачи по расположению бывают перекрестные и полуперекрестные (угловые), рис. 70. В современном машиностроении наибольшее применение имеют клиновые и поликлиновые ремни. Передача с круглым ремнем имеет ограниченное применение (швейные машины, настольные станки, приборы).

Разновидность ременной передачи является Зубчатоременная , передающая нагрузку путем зацепления ремня со шкивами.

Рис. 70. Виды плоскоременных передач: а – перекрестная, Б – полуперекрестная (угловая)

Назначение. Ременные передачи относится к механическим передачам трения с гибкой связью и применяют в случае если необходимо передать нагрузку между валами, которые расположены на значительных расстояниях и при отсутствии строгих требований к передаточному отношению. Ременная передача состоит из ведущего и ведомого шкивов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга и соединенных ремнем (ремнями), надетым на шкивы с натяжением. Вращение ведущего шкива преобразуется во вращение ведомого благодаря трению, развиваемому между ремнем и шкивами. По форме поперечного сечения различают Плоские , Клиновые , Поликлиновые и Круглые приводные ремни. Различают плоскоременные передачи - Открытые , которые осуществляют передачу между параллельными валами, вращающимися в одну сторону; Перекрестные, Которые осуществляют передачу между параллельными валамиПри вращении шкивов в противоположных направлениях; в Угловых (полуперекрестных) плоскоременных передачах шкивы расположены на скрещивающихся (обычно под прямым углом) валах. Для обеспечения трения между шкивом и ремнем создают натяжение ремней путем предварительного их упругого деформирования, путем перемещения одного из шкивов передачи или с помощью натяжного ролика (шкива).

Преимущества. Благодаря эластичности ремней передачи работают плавно, без ударов и бесшумно. Они предохраняют механизмы от перегрузки вследствие возможного проскальзывания ремней. Плоскоременные передачи применяют при больших межосевых расстояниях и, работающие при высоких скоростях ремня (до 100М/с ). При малых межосевых расстояниях, больших передаточных отношениях и передаче вращения от одного ведущего шкива к нескольким ведомым предпочтительнее клиноременные передачи. Малая стоимость передач. Простота монтажа и обслуживания.

Недостатки. Большие габариты передач. Изменение передаточного отношения из-за проскальзывания ремня. Повышенные нагрузки на опоры валов со шкивами. Необходимость устройств для натяжения ремней. Невысокая долговечность ремня.

Сферы применения. Плоскоременная передача проще, но клиноременная обладает повышенной тяговой способностью и вписывается в меньшие габариты.

Поликлиновые ремни - плоские ремни с продольными клиновыми выступами-ребрами на рабочей поверхности, входящими в клиновые канавки шкивов. Эти ремни сочетают достоинства плоских ремней - гибкость и клиновых - повышенную сцепляемость со шкивами.

Круглоременные передачи применяют в небольших машинах, например машинах швейной и пищевой промышленности, настольных станках, а также различных приборах.

По мощности ременные передачи применяются в различных машинах и агрегатах при 50КВ Т, (в некоторых передачах до 5000КВт ), при окружной скорости - 40М/с , (в некоторых передачах до 100М/с ), по передаточным числам 15, КПД передач: плоскоременные 0,93…0,98, а клиноременные – 0,87…0,96.

Рис. 71 Схема ременной передачи.

Силовой расчет. Окружная сила на ведущем шкиве

. (12.1)

Расчет ременных передач выполняют по расчетной окружной силе с учетом коэффициента динамической нагрузки И режима работы передачи:

Где - коэффициент динамической нагрузки, который принимается =1 при спокойной нагрузке, =1,1 – умеренные колебания нагрузки, =1.25 – значительные колебания нагрузки, =1,5 – ударные нагрузки.

Начальную силу натяжения ремня F O (предварительное натяжение) принимают такой, чтобы ремень мог сохранять это натяжение достаточно длительное время, не подвергаясь большой вытяжке и не теряя требуемой долговечности. Соответственно этому начальное напряжение в ремне для плоских стандартных ремней без автоматических натяжных устройств =1,8МПа ; с автоматическими натяжными устройствами = 2МПа ; для клиновых стандартных ремней =1,2...1,5МПа ; для полиамидных ремней = 3...4МПа .

Начальная сила натяжения ремня

Где А - Площадь поперечного сечения ремня плоскоременной передачи либо площадь поперечного сечения всех ремней клиноременной передачи.

Силы натяжения ведущей И ведомой S2 Ветвей ремня в нагруженной передаче можно определить из условия равновесия шкива (рис. 72).

Рис. 72. Схема к силовому расчету передачи.

Из условия равновесия ведущего шкива

(12.4)

С учетом (12.2) окружная сила на ведущем шкиве

Натяжение ведущей ветви

, (12.6)

Натяжение ведомой ветви

. (12.7)

Давление на вал ведущего шкива

. (12.8)

Зависимость между силами натяжения ведущей и ведомой ветвей приближенно определяют по формуле Эйлера, согласно которой натяжений концов гибкой, невесомой, нерастяжимой нити, охватывающей барабан связаны зависимостью

Где - коэффициент трения между ремнем и шкивом, - угол обхвата шкива.

Среднее значение коэффициента трения для чугунных и стальных шкивов можно принимать: для резинотканевых ремней =0,35, для кожаных ремней = 0,22 и для хлопчатобумажных и шерстяных ремней = 0,3.

При определении сил трения в клиноременной передаче в формулы вместо – коэффициента, трения надо подставлять приведенный коэффициент трения для клиновых ремней

, (12.10)

Где - угол клина ремня .

При совместном рассмотрении приведенных силовых соотношений для ремня получим окружную силу на ведущем шкиве

, (12.11)

Где - коэффициент тяги, который определяется по зависимости

Увеличение окружного усилия на ведущем шкиве можно достичь увеличением предварительного натяжения ремня либо повышением коэффициента тяги, который повышается с увеличением угла обхвата и коэффициента трения.

В таблицах со справочными данными по характеристикам ремней указаны их размеры с учетом необходимых коэффициентов тяги.

Геометрический расчет. Расчетная длина ремней при известном межосевом расстоянии и диаметрах шкивов (рис.71):

Где . Для конечных ремней длину окончательно согласовывают со стандартными длинами по ГОСТ. Для этого выполняют геометрический расчет согласно схемы показанной на рис.73.

Рис.73. Схема к геометрическому расчету ременной передачи

По окончательно установленной длине плоскоременной или клиноременной открытой передачи действительное межосевое расстояние передачи пои условии, что

Расчетные формулы без учета провисания и начальной деформации ремня.

Угол обхвата ведущего шкива ремнем в радианах:

, (12.14)

В градусах .

Порядок выполнения проектного расчета. Для ременной передачи при проектном расчете по заданным параметрам (мощность, момент, угловая, скорость и передаточное отношение) определяются размеры ремня и приводного шкива, которые обеспечивают необходимую усталостную прочность ремня и критический коэффициент тяги при максимальном КПД. По выбранному диаметру ведущего шкива из геометрического расчета определяются остальные размеры:

Проектный расчет плоскоременной передачи по тяговой способности производят по допускаемому полезному напряжению, Которое определяют по кривым скольжения. В результате расчета определяется ширина ремня по формуле:

, (12.15)

Где - окружная сила в передаче; - допустимая удельная окружная сила, которая соответствует максимальному коэффициенту тяги, которая определяется при скорости ремня =10 м/с и угле обхвата =1800; - коэффициент расположения передачи в зависимости от угла наклона линии центров к горизонтальной линии: =1,0, 0,9, 0,8 для углов наклона =0…600, 60…800, 80…900; - коэффициент угла обхвата шкива ; - скоростной коэффициент: ; - коэффициент режима работы, который принимается: =1,0 спокойная нагрузка; =0,9 нагрузка с небольшими изменениями, =0,8 – нагрузка с большими колебаниями, =0,7 – ударные нагрузки.

Для расчета предварительно по эмпирическим формулам определяется диаметр ведущего шкива

, (12.16)

Где - передаваемая мощность в кВт, - частота вращения.

Диаметр ведущего шкива округляется до ближайшего стандартного.

Принимается тип ремня, по которому определяется допустимая удельная окружная сила по таблице 12.1.

Таблица 12.1

Параметры плоских приводных ремней

Расчетную ширину ремня округляют до ближайшей стандартной ширины по табл.12.2.

Таблица 12.2 Стандартная ширина плоских приводных ремней

	20, 25,32, 40, 50, 63, 71, 80, 90, 110, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280…
	30, 60, 70, 115, 300…

Таблица 12.3 Ширина обода шкива плоскоременной передачи.

Проектный расчет клиноременной передачи по тяговой способности производят по допускаемой мощности передаваемой одним ремнем выбранного поперечного сечения, которое также определяют по кривым скольжения. В результате расчета определяется количество ремней выбранного сечения по формуле:

	d 1, мм	Р0 (кВт) при скорости ремня υ, м/с

l 0=1320мм
l 0=1700мм
l 0=2240мм
l 0=3750мм
l 0=6000мм

Перевод системы обозначений сечений клиновых ремней по ГОСТ 1284 в международные стандарты: О – Z, А – A, Б – B, В – C, Г – D, Д – E, Е – E0

1120; 1180; 1250; 1320; 1400; 1500; 1600; 1700; 1800; 1900; 2000; 2120; 2240; 2360;2500

* * * *

2650; 2800; 3000; 3150; 3350; 3550; 3750; 4000

* * *

4250; 4500; 4750; 5000; 5300; 5600; 6000

* *

6300; 6700; 7100; 7500; 8000; 8500; 9000; 9500; 10000; 10600

Расчетное число клиновых ремней округляют до ближайшего большего целого числа.

Проверочный расчет на долговечность. Долговечность ремня определяется его сопротивлением усталости при циклическом нагружении. Сопротивление усталости определяется числом циклов нагружений, которое возрастает с увеличением при скорости ремня и уменьшении его длины. Для обеспечения долговечности ремня в пределах 1000…5000 часов работы проверяется число пробегов ремня в секунду, которое соответствует числу нагружений в секунду

Таблица 12.7

Размеры и параметры клиновых ремней

4.1 out of 5 based on 7 votes

	Обозначение	сечения, мм	F , мм2

Нормального сечения

В приводах различных машин и механизмов ременные передачи находят очень широкое применение благодаря своей простоте и дешевизне при проектировании, изготовлении и эксплуатации. Передаче не нужен корпус в отличие от червячной или зубчатой передачи, не нужна...

Смазка. Ременная передача бесшумна и быстроходна. Недостатками ременной передачи являются: значительные габариты (в сравнении с той же зубчатой или червячной передачей) и ограниченный передаваемый крутящий момент.

Наибольшее распространение получили передачи: клиноременные, с зубчатым ремнем, вариаторные широкоременные, плоскоременные и круглоременные. В предлагаемой вашему вниманию статье мы рассмотрим проектировочный расчет клиноременной передачи, как самой распространенной. Итогом работы станет программа, реализующая пошаговый алгоритм расчета в программе MS Excel.

Для подписчиков блога внизу статьи, как обычно, ссылка на скачивание рабочего файла.

Предлагаемый вниманию алгоритм реализован на материалах ГОСТ 1284.1-89 , ГОСТ 1284.3-96 и ГОСТ 20889-80 . Эти ГОСТы находятся в свободном доступе в Сети, их необходимо скачать. При выполнении расчетов мы будем пользоваться таблицами и материалами выше перечисленных ГОСТов, поэтому они должны быть «под рукой» .

Что, собственно говоря, предлагается? Предлагается систематизированный подход к решению вопроса проектировочного расчета клиноременной передачи. Вам не нужно детально изучать вышеперечисленные ГОСТы, вам просто необходимо строго последовательно по шагам выполнять предложенную ниже инструкцию – алгоритм расчета. Если вы не занимаетесь постоянно проектированием новых ременных передач, то со временем порядок действий забывается и, восстанавливая в памяти алгоритм, каждый раз приходится затрачивать значительное время. Пользуясь предложенной ниже программой, вы сможете быстрее и эффективнее выполнять расчеты.

Проектировочный расчет в Excel клиноременной передачи.

Если у вас на компьютере не установлена программа MS Excel, то расчеты можно выполнить в программе OOo Calc из пакета Open Office, которую всегда можно свободно скачать и установить.

Расчет будем выполнять для передачи с двумя шкивами – ведущим и ведомым, без натяжных роликов. Общая схема клиноременной передачи изображена на представленном чуть ниже этого текста рисунке. Запускаем Excel, создаем новый файл и начинаем работать.

В ячейках со светло-бирюзовой заливкой пишем исходные данные и данные, выбранные пользователем по таблицам ГОСТов или уточненные (принятые) расчетные данные. В ячейках со светло-желтой заливкой считываем результаты расчетов. В ячейках с бледно-зеленой заливкой помещены мало подверженные изменениям исходные данные.

В примечаниях ко всем ячейкам столбца D даны пояснения, как и откуда выбираются или по каким формулам рассчитываются все значения!!!

Начинаем «шагать» по алгоритму — заполняем ячейки исходными данными:

1. Коэффициент полезного действия передачи КПД (это КПД ременной передачи и КПД двух пар подшипников качения) пишем

в ячейку D2: 0,921

2. Предварительное значение передаточного числа передачи u ’ записываем

в ячейку D3: 1,48

3. Частоту вращения вала малого шкива n 1 в об/мин пишем

в ячейку D4: 1480

4. Номинальную мощность привода (мощность на валу малого шкива) P 1 в КВт заносим

в ячейку D5: 25,000

Далее в диалоговом режиме пользователя и программы выполняем расчет ременной передачи:

5. Вычисляем вращательный момент на валу малого шкива T 1 в н*м

в ячейке D6: =30*D5/(ПИ()*D4)*1000 =164,643

T 1 =30* P 1 /(3,14* n 1 )

6. Открываем ГОСТ1284.3-96, назначаем по п.3.2 (таблице 1 и таблице 2) коэффициент динамичности нагрузки и режима работы Cp и записываем

в ячейку D7: 1,0

7. Расчетную мощность привода Р в КВт, по которой будем выбирать сечение ремня считаем

в ячейке D8: =D5*D7 =25,000

P = P 1 *Cp

8. В ГОСТ1284.3-96 выбираем по п.3.1 (рис.1) типоразмер сечения ремня и заносим

в объединенную ячейку C9D9E9: C (B )

9. Открываем ГОСТ20889-80, назначаем по п.2.2 и п.2.3 расчетный диаметр малого шкива d 1 в мм и записываем

в ячейку D10: 250

Желательно не назначать расчетный диаметр малого шкива равным минимально возможному значению. Чем больше диаметр шкивов, тем дольше прослужит ремень, но тем больше будут габариты у передачи. Здесь необходим разумный компромисс.

10. Линейная скорость ремня v в м/с, рассчитывается

в ячейке D11: =ПИ()*D10*D4/60000 =19,0

v = 3.14* d 1 *n1 /60000

Линейная скорость ремня не должна превышать 30 м/с!

11. Расчетный диаметр большого шкива (предварительно)d 2’ в мм рассчитывается

в ячейке D12: =D10*D3 =370

d 2’ = d 1 * u ’

12. По ГОСТ20889-80, назначаем по п.2.2 расчетный диаметр большого шкива d 2 в мм и пишем

в ячейку D13: 375

13. Уточняем передаточное число передачиu

в ячейке D14: =D13/D10 =1,500

u =d2 /d1

14. Рассчитываем отклонение передаточного числа окончательного от предварительного delta в % и сравниваем с допустимым значением, приведенным в примечании

в ячейке D15: =(D14-D3)/D3*100 =1,35

delta =(u — u ’) / u’

Отклонение передаточного числа желательно не должно превышать 3% по модулю!

15. Частоту вращения вала большого шкива n 2 в об/мин считаем

в ячейке D16: =D4/D14 =967

n2 =n1 /u

16. Мощность на валу большого шкива P 2 в КВт определяем

в ячейке D17: =D5*D2 =23,032

P2 =P1 *КПД

17. Вычисляем вращательный момент на валу большого шкива T 2 в н*м

в ячейке D18: =30*D17/(ПИ()*D16)*1000 =227,527

T 2 =30* P 2 /(3,14* n 2 )

в ячейке D19: =0,7*(D10+D13) =438

a min =0,7*(d 1 + d 2 )

19. Рассчитываем максимальное межцентровое расстояние передачи a max в мм

в ячейке D20: =2*(D10+D13) =1250

a max =2*(d 1 + d 2 )

20. Из полученного диапазона и опираясь на конструктивные особенности проекта назначаем предварительное межцентровое расстояние передачи a ’ в мм

в ячейке D21: 700

21. Теперь можно определить предварительную расчетную длину ремня Lp ’ в мм

в ячейке D22: =2*D21+(ПИ()/2)*(D10+D13)+(D13-D10)^2/(4*D21) =2387

Lp" =2*a" +(3,14/2)*(d1 +d2 )+((d2 -d1 )^2)/(4*a" )

22. Открываем ГОСТ1284.1-89 и выбираем по п.1.1 (таблица 2) расчетную длину ремня Lp в мм

в ячейке D23: 2500

23. Пересчитываем межцентровое расстояние передачи a в мм

в ячейке D24: =0,25*(D23- (ПИ()/2)*(D10+D13)+((D23- (ПИ()/2)*(D10+D13))^2-8*((D13-D10)/2)^2)^0,5) =757

a =0,25*(Lp — (3,14 /2)*(d1 +d2 )+((Lp — (3,14 /2)*(d1 +d2 ))^2-8*((d2 -d1 ) /2)^2)^0,5)

в ячейке D25: =2*ACOS ((D13-D10)/(2*D24))/ПИ()*180 =171

A =2*arccos ((d2 -d1 )/(2*a ))

25. Определяем по ГОСТ 1284.3-96 п.3.5.1 (таблицы 5-17) номинальную мощность, передаваемую одним ремнем P 0 в КВт и записываем

в ячейку D26: 9,990

26. Определяем по ГОСТ 1284.3-96 п.3.5.1 (таблица18) коэффициент угла обхвата CA и вводим

в ячейку D27: 0,982

27. Определяем по ГОСТ 1284.3-96 п.3.5.1 (таблица19) коэффициент длины ремня CL и пишем

в ячейку D28: 0,920

28. Предполагаем, что число ремней будет 4. Определяем по ГОСТ 1284.3-96 п.3.5.1 (таблица20) коэффициент числа ремней в передаче CK и записываем

в ячейку D29: 0,760

29. Определяем расчетное необходимое число ремней в приводе K ’

в ячейке D30: =D8/D26/D27/D28/D29 =3,645

K" =P /(P0 *CA *CL *CK )

30. Окончательно определяем число ремней в приводе K

в ячейке D31: =ОКРВВЕРХ(D30;1)=4

K =округление вверх до целого (K ’ )

Мы выполнили проектировочный расчет в Excel клиноременной передачи с двумя шкивами, целью которого было определение основных характеристик и габаритных параметров на основе частично заданных силовых и кинематических.

Буду рад видеть ваши комментарии, уважаемые читатели!!!

Чтобы получать информацию о выходе новых статей вам следует подписаться на анонсы в окне, расположенном в конце статьи или вверху страницы.

Введите адрес своей электронной почты, нажмите на кнопку «Получать анонсы статей», подтвердите подписку в письме, которое тут же придет к вам на указанную почту .

С этого момента к вам на почту примерно раз в неделю будут приходить небольшие уведомления о появлении на моем сайте новых статей. (Отказаться от подписки можно в любой момент.)

ОСТАЛЬНЫМ можно скачать просто так... — никаких паролей нет!

Рис. 70. Виды плоскоременных передач: а – перекрестная, Б – полуперекрестная (угловая)

Рис. 71 Схема ременной передачи.

Силовой расчет. Окружная сила на ведущем шкиве

. (12.1)

Начальная сила натяжения ремня

Рис. 72. Схема к силовому расчету передачи.

Из условия равновесия ведущего шкива

(12.4)

С учетом (12.2) окружная сила на ведущем шкиве

Натяжение ведущей ветви

, (12.6)

Натяжение ведомой ветви

. (12.7)

Давление на вал ведущего шкива

. (12.8)

Где - коэффициент трения между ремнем и шкивом, - угол обхвата шкива.

, (12.10)

Где - угол клина ремня .

, (12.11)

Где - коэффициент тяги, который определяется по зависимости

Рис.73. Схема к геометрическому расчету ременной передачи

Расчетные формулы без учета провисания и начальной деформации ремня.

Угол обхвата ведущего шкива ремнем в радианах:

, (12.14)

В градусах .

, (12.15)

Для расчета предварительно по эмпирическим формулам определяется диаметр ведущего шкива

, (12.16)

Где - передаваемая мощность в кВт, - частота вращения.

Диаметр ведущего шкива округляется до ближайшего стандартного.

Принимается тип ремня, по которому определяется допустимая удельная окружная сила по таблице 12.1.

Таблица 12.1

Параметры плоских приводных ремней

Расчетную ширину ремня округляют до ближайшей стандартной ширины по табл.12.2.

Таблица 12.2 Стандартная ширина плоских приводных ремней

	20, 25,32, 40, 50, 63, 71, 80, 90, 110, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280…
	30, 60, 70, 115, 300…

Таблица 12.3 Ширина обода шкива плоскоременной передачи.

	d 1, мм	Р0 (кВт) при скорости ремня υ, м/с

l 0=1320мм
l 0=1700мм
l 0=2240мм
l 0=3750мм
l 0=6000мм

1120; 1180; 1250; 1320; 1400; 1500; 1600; 1700; 1800; 1900; 2000; 2120; 2240; 2360;2500

* * * *

2650; 2800; 3000; 3150; 3350; 3550; 3750; 4000

* * *

4250; 4500; 4750; 5000; 5300; 5600; 6000

* *

6300; 6700; 7100; 7500; 8000; 8500; 9000; 9500; 10000; 10600

Расчетное число клиновых ремней округляют до ближайшего большего целого числа.

Таблица 12.7

Размеры и параметры клиновых ремней

4.1 out of 5 based on 7 votes

	Обозначение	сечения, мм	F , мм2

Нормального сечения

как правильно рассчитать диаметры шкивов, чтобы ножевой вал деревообрабатывающего станка вращался со скоростью 3000…3500 оборотов в минуту. Частота вращения электрического двигателя 1410 оборотов в минуту (двигатель трехфазный, но будет включен в однофазную сеть (220 В) с помощью системы конденсаторов. Ремень клиновой.

Диаметр шкива, в зависимости от частоты вращения вала и линейной скорости шкива, определяют по формуле:

где D1 - диаметр шкива, мм; V - линейная скорость шкива, м/с; n - частота вращения вала, об/мин.

Диаметр ведомого шкива вычисляют по следующей формуле:

D2 = D1x(1 - ε)/(n1/n2),

где D1 и D2 - диаметры ведущего и ведомого шкивов, мм; ε - коэффициент скольжения ремня, равный 0,007…0,02; n1 и n2 - частота вращения ведущего и ведомого валов, об/мин.

Так как значение коэффициента скольжения весьма мало, то поправку на скольжение можно и не учитывать, то есть вышестоящая формула приобретет более простой вид:

Минимальное расстояние между осями шкивов (минимальное межцентровое расстояние) составляет:

Lmin = 0,5x(D1+D2)+3h,

где Lmin - минимальное межцентровое расстояние, мм; D1 и D2 - диаметры шкивов, мм; h - высота профиля ремня.

Чем меньше межцентровое расстояние, тем сильнее изгибается ремень при работе и тем меньше срок его службы. Целесообразно принимать межцентровое расстояние больше минимального значения Lmin, причем делают его тем больше, чем ближе значение передаточного отношения к единице. Но во избежание чрезмерной вибрации применять очень длинные ремни не следует. Кстати, максимальное межцентровое расстояние Lmax легко вычислить по формуле:

Lmax <= 2*(D1+D2).

Но в любом случае значение межцентрового расстояния L зависит от параметров используемого ремня:

L = А1+√(A12 - А2),

где L - расчетное межцентровое расстояние, мм; А1 и А2 - дополнительные величины, которые придется вычислять. Теперь разберемся с величинами А1 и А2. Зная диаметры обоих шкивов и стандартную длину выбранного ремня, определить значения А1 и А2 совсем несложно:

А1 = /4, а

А2 = [(D2 - D1)2]/8,

где L - стандартная длина выбранного ремня, мм; D1 и D2 - диаметры шкивов, мм.

Размечая плиту для установки электродвигателя и приводимого во вращение устройства, например, круглой пилы, требуется предусмотреть возможность перемещения электродвигателя на плите. Дело в том, что расчет не дает абсолютно точного расстояния между осями двигателя и пилы. Кроме того, необходимо обеспечить возможность натяжения ремня и компенсировать его растяжение.

Рис. 2. Конфигурация ручья шкива под клиновой ремень: с - (-) расстояние от центра тяжести профиля ремня до наружной кромки шкива; Dрас - расчетный диаметр шкива; b - ширина ручья шкива по наружному диаметру; Dнар - наружный диаметр шкива; е - высота ручья; 2s - толщина шкива по наружному диаметру; ф - угол при вершине ручья

Конфигурация ручья шкива и его размеры приведены на рис. 2. Размеры, обозначенные на рисунке буквами, имеются в приложениях к соответствующим ГОСТам и в справочниках. Но если ГОСТов и справочников нет, все необходимые размеры ручья шкива можно примерно определить по размерам имеющегося клиновидного ремня (см. рис. 1), считая, что

b = ацт+2c*tg(ф/2) = а;

s = а/2+(4…10).

Поскольку интересующий нас случай связан с ременной передачей, передаточное отношение которой не очень большое, на угол охвата ремнем меньшего шкива мы при расчете внимания не обращаем.

Угол конуса ручья шкива зависит от диаметра шкива и марки ремня. Понятно, чем меньше диаметр шкива и тоньше ремень, тем сильнее последний деформируется при огибании шкива. Углы между сторонами ручья шкива, в зависимости от марки ремня и диаметра шкива, приведены в таблице 3.

Таблица 3. Конфигурация шкива (угол между сторонами ручья) в зависимости от его диаметра и от марки ремня

Важной информацией при расчете ременной передачи является мощность привода, поэтому в таблице 4 приведены соответствующие рекомендации по выбору ремня для конкретных условий эксплуатации.

В качестве практических рекомендаций скажем, что материалом для шкивов может быть любой металл. Добавим также, что для получения максимальной мощности от трехфазного электродвигателя, включенного в однофазную сеть, емкости конденсаторов должны быть следующими:

Ср = 66Рн и Сп = 2Ср = 132Рн,

где Сп - емкость пускового конденсатора, мкФ; Ср - емкость рабочего конденсатора, мкФ; Рн - номинальная мощность двигателя, кВт.

Для клиноременной передачи немаловажным обстоятельством, сильно сказывающимся на долговечности ремня, является параллельность осей вращения шкивов.