Пример расчета клиноременной передачи

Применение — плоскоременная передача

Применение плоскоременной передачи запрещается.
 

Схема ременной передачи.| Сечение клинового ремня.

Применение плоскоременных передач в настоящее время сократилось ( исключение составляют передачи с пленочными синтетическими ремнями) из-за их худших эксплуатационных свойств в сравнении с другими видами ременных передач. Круглоременные передачи используют в основном в механизмах приборов и бытовых машин.
 

Применение плоскоременных передач в помещениях, где установлены насосы для легковоспламеняющихся жидкостей, не допускается.
 

Применение плоскоременных передач во взрывоопасных помещениях не рекомедуется, так как на поверхности ремней скапливается статическое электричество, которое может дать искру.
 

Применение плоскоременных передач из материалов с большим электрическим сопротивлением допускается лишь в особых случаях, когда все указанные выше требования не осуществимы.
 

Применение плоскоременных передач, являющихся наиболее мощным и опасным источником статического электричества, а также использование неметаллических транспортерных лент из обычных материалов с низкой проводимостью во взрывоопасных помещениях всех классов не допускаются.
 

Применение плоскоременных передач в помещениях, где установлены насосы для легковоспламеняющихся жидкостей, не допускается.
 

Применение плоскоременных передач во взрывоопасных помещениях не допускается. На действующих ацетиленовых станциях плоскоременные передачи должны быть заменены клиноременными или предусмотрены специальные средства для снятия зарядов статического электричества.
 

Не допускается применение плоскоременных передач во взрывоопасных помещениях.
 

Не допускается применение плоскоременной передачи от электродвигателей к насосам в помещениях, где могут быть взрывоопасные концентрации газов и паров. При необходимости их использования следует применять специальные гигроскопические или иные проводящие покрытия. Поэтому запрещается смазка ремней канифолью, воском и другими веществами, увеличивающими поверхностное сопротивление, во взрывоопасных помещениях всех классов.
 

Выверка совпадения осей валов электродвигателя и присоединяемого механизма.

Поскольку во взрывоопасных установках применение плоскоременных передач не допускается, в тех случаях, когда это обусловлено конструкцией приводимого механизма, применяют клиноременную передачу. На рис. 14, г показан шкив для клиноременной передачи.
 

Компрессоры и нагнетатели должны непосредственно соединяться о двигателями ( без применения плоскоременных передач); допускается кявноремешая передача.
 

Передача вращательного движения от двигателя к компрессору обычно осуществляется клиноременной передачей, Применение плоскоременных передач запрещено. Клиновые ремни во избежание повышения их электропроводимости от загрязнения защищают съемными металлическими кожухами. После монтажа насосных и компрессорных агрегатов их проверяют в условиях, при которых они будут эксплуатироваться.
 

Положительные стороны

Клиноременная передача обладает массой достоинств, поэтому ее сегодня применяют в различных агрегатах достаточно часто. Подобная конструкция обеспечивает высокую плавность работы. Система функционирует практически бесшумно.

При неточностях при установке шкивов это отклонение компенсируется. Это особенно заметно по углу перекрещивания, который определяется между дисками. Нагрузка компенсируется в процессе проскальзывания ремня. Это позволяет несколько продлить срок эксплуатации системы.

Передача ременного типа компенсирует пульсации, которые возникают при работе двигателя. Поэтому можно обойтись без установки упругой муфты. Чем проще конструкция, тем лучше.

Смазывать представленный механизм не потребуется. Экономия проявляется в отсутствии необходимости приобретать расходные материалы. Шкивы и ремень можно легко заменить. Стоимость представленных элементов остается приемлемой. Смонтировать систему просто.

При использовании этой системы получается создать регулируемое передаточное отношение. Механизм имеет возможность работать на высоких скоростях. Даже при обрыве ленты остальные элементы системы остаются целыми. Валы при этом могут находиться на значительном удалении друг от друга.

Рассмотрев, что собой представляет клиноременная передача, можно отметить ее высокие эксплуатационные характеристики. Благодаря этому, представленную систему сегодня используют во многих агрегатах.

Ременная передача передает крутящий момент с ведущего вала на ведомый. В зависимости от передаточного числа она может повышать или понижать обороты. Передаточное число зависит от соотношения диаметров шкивов — приводных колес, связанных ремнем. При расчете параметров привода нужно также учитывать мощность на ведущем валу, скорость его вращения и общие габариты устройства.

Достоинства цепных передач

В сравнении с ремёнными передачами они характеризуются следующими достоинствами:

• отсутствие проскальзывания;
• компактность (занимают значительно меньше места по ширине);
• постоянство среднего передаточного отношения;
• отсутствие предварительного натяжения и связанных с ним дополнительных нагрузок на валы и подшипники;
• передача большой мощности как при высоких, так и при низких скоростях;
• сохранение удовлетворительной работоспособности при высоких и низких температурах;
• приспособление к любым изменениям конструкции удалением или добавлением звеньев.
• возможность передачи движения одной цепью нескольким звездочкам;
• по сравнению с зубчатыми передачами — возможность передачи вращательного движения на большие расстояния (до 7 м);
• сравнительно высокий КПД (> 0,9 ÷ 0,98);
• возможность легкой замены цепи.

Определения

Эти термины важно запомнить. Ведущая ветвь ремня — набегает на ведущий шкив

При работе передачи растягивается

Ведущая ветвь ремня — набегает на ведущий шкив. При работе передачи растягивается.

Ведомая ветвь ремня — сходит с ведущего ремня и набегает на ведомый. При работе передачи расслабляется.

Межосевое (межцентровое) расстояние – кратчайшее расстояние между осями шкивов.

Натяжной ролик (леникс, от нем. lenix, lenixrolle — натяжной ролик) – элемент ремённой или цепной передачи; свободно вращающееся на оси колесо (шкив, звездочка, ролик), которое используется для регулирования натяжения ремня или цепи. Например, используется в тракторах для натяжения гусениц или в двигателе автомобиля для натяжения ремня ГРМ (газораспределительного механизма).

Пассик (от польского pasek — ремешок) – исторически вошедшее в наш оборот название приводного ремня круглого сечения. Слово «пассик» имеет польское происхождение. Его появление в русском словаре связывают с 80-ми годах 20-го века, когда им называли соответствующий элемент в импортном польском магнитофоне. Пассик, как правило, выполнен из резины или других полимерных материалов. Пассики использовались в устройстве протяжного механизма магнитной ленты старого кассетного магнитофона – он хорошо сглаживал рывки от электромотора и предохранял от искажений звука. «Пассики» входят в комплект конструктора Lego WeDo или ресурсного набора Lego MINDSTORMS Education EV3. В общем, всякий пассик — приводной ремень, но не каждый приводной ремень – пассик.

Приводной ремень – гибкий замкнутый элемент (ремень) для передачи вращения между двумя шкивами. Вращение передается за счет силы трения (гладкий ремень) или силы зацепления (ремень с зубчиками). Может иметь разную форму: бывают плоские ремни, зубчатые ремни, клиновидные ремни.

Ремённая передача (англ. belt drive)– механизм, предназначенный для передачи вращательного движения с помощью силы трения или зубчатого зацепления замкнутой гибкой связи (ремня) с помощью колес (шкивов), закрепленных на входном и выходном вале.

Угол обхвата – угол прилегания ремня к шкиву.

Шкив – фрикционное (англ. friction — трение) колесо с ободом или канавкой по окружности. Передает или принимает движение от приводного ремня. В отличие от блока, который имеет похожую форму, шкив всегда передавет усилие с оси на ремень, либо принимает усилие с ремня на ось. Блок же всегда свободно вращается на оси и обеспечивает изменение направления движения каната/троса, а также изменяет прикладываемую силу.

Плоские ремни ременных передач

Типы передач бывают следующими:

1. Открытые — с параллельными осями и вращением шкивов в одном направлении.
2. Шкивы со ступенями — можно изменить обороты ведомого вала, при этом у ведущего они постоянные.
3. Перекрестные, когда оси параллельны, а вращение происходит в разных направлениях.
4. Полуперекрестные — оси валов скрещиваются.
5. С натяжным роликом, увеличивающим угол обхвата шкива меньшего диаметра.

Ременная передача открытого типа применяется для работы при высокой скорости и с большим межосевым расстоянием. Высокие КПД, нагрузочная способность и долговечность позволяют использовать ее в промышленности, в частности для сельскохозяйственных машин.

Решение.

Для данной передачи примем резинотканевый ремень по ГОСТ 23831—79. Передаточное отношение но формуле.

Диаметр меньшего шкива согласно формуле

d₁=186..220 мм

В соответствии с ГОСТ 17383 -73 d₁=200 мм.

Проверим ремень по допускаемой скорости по формуле:

v=15 м/с=

Выбранный ремень по скорости подходит.

Диаметр большего шкива при относительном скольжении ремня ξ=0,01 по формуле:

d₂= 792 мм

В соответствии с ГОСТ 17383-73 d₂=800 мм.

Межосевое расстояние передачи в соответствии с формулой

a=2000 мм

Угол обхвата ремнем меньшего шкива по формуле

α=163°

Коэффициент динамичности нагрузки и режима работы передачи (см. табл.) k_д=1 (для ленточных конвейеров).

Расчетная окружная сила по формуле

F_t=467 Н

Для расчета ремня по тяговой способности вычислим расчетное допускаемое полезное напряжение . Допускаемое полезное напряжение для ремня при начальном напряжении σ=1,8 МПа, скорости v=10 м/с, α=180° и отношении диаметра d₁ меньшего шкива к толщине δ ремня d₁/δ=50=2,3 МПа.

Значения корректирующих коэффициентов из табл. k_v=0,95; k_α=0,91; k_в=0,8.

Тогда, по формуле,

=2 МПа

Требуемая по тяговой способности площадь поперечного сечения ремня по формуле:

А=0,000232 м2=232 мм2

По ГОСТ 23831—79 примем резинотканевый ремень с тремя прокладками толщиной каждая 1,25 мм. Толщина всех прокладок или толщина ремня δ=3×1,25=3,75 км. Ширина ремня

b= 64 мм

По ГОСТ 23831-79, b=70 мм. Расчетная длина ремня по формуле:

L= 5615 мм

Проверим ремень на долговечность по частоте его пробегов в секунду по формуле:

n_п=2,8 с-1

Рис. 1

Примем, что шкивы изготовлены из чугуна СЧ15. Меньший шкив с выпуклым ободом и диском (см. рис. 1), а больший — с цилиндрическим ободом и со спицами в один ряд (см. рис. 2). Размеры меньшего шкива: ширина ободов шкивов по ГОСТ 17383—73 В=85 мм; высота выпуклости меньшего шкива (см. рис. 1) по ГОСТу y=1,5 мм; толщина обода у края по формуле

s₁=4 мм

d′_в1= 44 мм

Длина ступицы по формуле

l_c1= 50 мм

Рис. 2

Размеры большего шкива (см. рис. 2): толщина вычисляется по формуле

s₂=7 мм

d′_в2= 64 мм

l_c2=60 мм

Число спиц большего шкива по формуле

k_c=4 спицы

Условная ширина спицы в плоскости, проходящей через ось шкива при допускаемом напряжении на изгиб для спиц [σ_и]=30 МПа по формуле:

h=0,05 м=50 мм

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

1. уменьшения частоты переключения;
2. возможности движения при спокойной езде на небольших оборотах двигателя;
3. 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.

Мне нравится1Не нравится

Относительное скольжение ремня.

Относительное скольжение ремня ξ равно разности относительных удлинений ведущей ε₁ и ведомой ε₂ ветвей:

В соответствии с формулой

v₁v₂

Вследствие упругого скольжения ремня на шкивах v₂<v₁. Зависимость между этими скоростями

Из трех предыдущих формул следует, что передаточное отношение ременной передачи

Значения относительного скольжения ξ в зависимости от типа ремня:

• Резинотканевые и шерстяные ремни………..0,01
• Кожаные ремни……………………………………0,015
• Кордтканевые клиновые ремни……………….0,02
• Кордшнуровые клиновые ремни……………..0,01

Так как значение относительного скольжения очень мало, то для расчетов достаточной точностью вместо предыдущей формулы можно пользоваться формулой:

Передаточное отношение рекомендуют принимать: для открытой, ременной передачи i≤6, для плоскоременной передачи с натяжным роликом и клиноременной передачи i≤10. В большинстве случаев передаточное отношение ременной передачи i≤4.

Шкивы

Шкив ременной передачи бывает литым, сварным или сборным. Материал выбирают в зависимости от оборотов. Если он изготовлен из текстолита или пластмассы, скорость составляет не более 25 м/с. Если она превышает 5 м/с, требуется статическая балансировка, а для быстроходных передач — динамическая.В процессе работы у шкивов с плоскими ремнями происходит износ обода от проскальзывания, надлом, трещины, поломка спиц. В клиноременных передачах изнашиваются канавки на рабочих поверхностях, ломаются буртики, происходит разбалансировка.

Если вырабатывается отверстие ступицы, его растачивают, а затем запрессовывают втулку. Для большей надежности ее делают одновременно с внутренним и наружным шпоночными пазами. Тонкостенную втулку устанавливают на клей и крепят болтами через фланец.

Трещины и изломы заваривают, для чего шкив сначала разогревают для устранения остаточных напряжений.

При обтачивании обода под клиновидный ремень допускается, что частота вращения может изменяться до 5% от номинальной.

Особенности конструкции

Конструкция представленной разновидности передачи механической энергии включает в себя клиноременные шкивы и ремень. Последний из этих элементов обладает клинообразной формой. Шкивы выполнены в виде дисков из металла. Они имеют ответвления, равномерно распределенные по окружности. Они удерживают ремень в требуемом положении на поверхности шкивов.

Лента может быть двух типов. Она может иметь зубья или обладает абсолютно гладкой поверхностью. Выбор зависит от назначения механизма. Раньше представленная конструкция применялась во многих системах различных категорий транспортных средств.

Сегодня представленный тип передачи механической энергии применяется в водяных насосах и генераторах машин. В тяжелой автомобильной технике подобная система устанавливается с целью приведения в движение гидроусилителей руля. Эта система обладает гидронасосом. Именно в нем используется подобная конструкция. Также клиноременные передачи устанавливают в компрессорах воздушного типа. Они предназначены для усилителей системы тормозов транспортного средства.

Повышающая и понижающая передача

Рассмотрим нижнюю картинку. Зеленый шкив с помощью ручки крутит персонаж с силой F. Это ведущий шкив. Синий шкив крутится за счет ремня. Это ведомый шкив. К нему на вал подвешен груз с максимально возможной массой, которую может поднять механизм.  

Рис. 8. Виды ремённых передач

1. В первом случае диаметр ведущего и ведомого шкивов одинаковый. Скорость и сила на выходе не поменяется.
2. Во втором случае диаметр ведущего шкива меньше ведомого. Скорость на выходе упадет. Такая передача называется понижающей. Сила при этом увеличится и механизм сможет поднять груз большей массы, чем первый.
3. В третьем случае диаметр ведущего шкива больше ведомого. Скорость на выходе увеличится. Такая передача называется повышающей. Сила при этом уменьшится и механизм сможет поднять груз меньшей массы, чем первый и второй.

Почему так происходит? Любой сложный механизм можно представить через простые механизмы. В данном случае ручка, за которую тянет персонаж и радиус к точке на окружности, которую толкает приводной ремень, образуют рычаг. Посмотрите на следующий рисунок.

Рис. 9. Схема понижающей и повышающей ремённой передачи

Короче плечо рычага к нагрузке (радиус шкива) – больше сила, но меньше пройденный путь.

Длиннее плечо рычага к нагрузке (радиус шкива) – меньше сила, но больше пройденный путь.

Эти схемы с понижающей и повышающей ремённой передачей наглядно демонстрируют работу золотого правила механики — за выигрыш в силе приходится платить таким же проигрышем в расстоянии (схема 1) или за выигрыш в расстоянии приходится платить таким же проигрышем в силе (схема 2).

Область применения цепных передач

Цепные передачи находят широкое применение во многих областях машиностроения, конструкциях сельскохозяйственных и дорожных машин, станкостроении и т. д.
Их применяют в станках, мотоциклах, велосипедах, автомобилях, промышленных роботах, буровом оборудовании, подъемно-транспортных, строительно-дорожных, сельскохозяйственных, полиграфических и других машинах, в нефтяном оборудовании для передачи движения между параллельными валами на значительные расстояния, когда применение зубчатых передач нецелесообразно, а ременных невозможно. Цепные передачи применяют при сравнительно больших межосевых расстояниях, когда зубчатые передачи невозможно использовать вследствие их громоздкости, а ременные передачи в связи с требованиями компактности или постоянства передаточного отношения. Преимущественное распространение имеют открытые цепные передачи, работающие без смазки, или с периодической ручной смазкой, с однорядными втулочно-роликовыми цепями, непосредственно встроенные в машины.

Цепные передачи наибольшее применение получили для передачи мощностей до 120 кВт при окружных скоростях до 15 м/сек.