Введение. Ремённая передача — это передача механической энергии при помощи гибкого элемента — приводного ремня

Ремённая передача — это передача механической энергии при помощи гибкого элемента — приводного ремня, за счёт сил трения или сил зацепления (зубчатые ремни). Может иметь как постоянное, так и переменное передаточное число (вариатор), валы которого могут быть с параллельными, пересекающимися и со скрещивающимися осями.

Состоит из ведущего и ведомого шкивов и ремня (одного или нескольких).

Достоинства и недостатки в сравнении с цепной передачей

Недостатки (в сравнении с цепной передачей):

■ большие размеры;

■ малая несущая способность;

■ скольжение (не относится к зубчатым ремням);

■ малый срок службы

Достоинства (в сравнении с цепной передачей):

■ плавность работы;

■ бесшумность;

■ компенсация перегрузок (за счет проскальзывания);

■ компенсация неточности установки шкивов редуктора;

■ сглаживание пульсаций как от двигателя (особенно ДВС), так и от нагрузки, поэтому упругая муфта в приводе может быть необязательна;

■ отсутствие необходимости в смазке;

■ низкая стоимость;

■ лёгкий монтаж;

■ возможность работы на высоких окружных скоростях;

■ при выходе из строя не повреждаются прочие элементы конструкции.

1 Кинематический расчёт

По табл. 1.1[1] примем следующие значения КПД:

- для ременной передачи с клиновым ремнем: h1= 0, 96

Общий КПД привода:

h = h1x... xhnxhподш.2= 0, 96 x0, 992= 0, 941

где hподш.= 0, 99 - КПД одного подшипника.

Угловая скорость на выходном валу:

wвых.= = = 46, 306 рад/с

Входная частота вращения nвход.= 1415 об/мин, угловая скорость

wвход.= = = 148, 178 рад/с.

Oбщее передаточное отношение:

U = = = 3, 2

Руководствуясь таблицами 1.2[2] и 1.3[2], для передач выбрали следующие передаточные числа:

U1= 3, 2

Мощности на валах:

P1= Pтреб.xhподш.= 7, 5 x106x0, 99 = 7890, 3 Вт

P2= P1xh1xhподш.= 7890, 3 x0, 96 x0, 99 = 7498, 941 Вт

Вращающие моменты на валах:

T1= = = 53248, 795 Нxмм

T2= = = 161943, 182 Нxмм

2 Расчёт клиноременной передачи

Рисунок 2.1 – Схема передачи

Вращающий момент на меньшем ведущем шкиве:

T(ведущий шкив)= 53248, 795 Нxмм.

По номограмме на рис. 7.3[1] в зависимости от частоты вращения меньшего ведущего шкива n(ведущий шкив)(в нашем случае n(ведущий шкив)=1414, 996 об/мин) и передаваемой мощности:

P = T(ведущий шкив)xw(ведущий шкив)= 53248, 795 x10-6x148, 178 = 7, 89 кВт

принимаем сечение клинового ремня А.

Диаметр меньшего шкива по формуле 7.25[1]:

d1= (3...4) x(3...4) x112, 865...150, 486 мм.

Согласно табл. 7.8[1] принимаем d1= 125 мм.

Диаметр большого шкива (см. формулу 7.3[1]):

d2= U xd1x(1 - e) = 3, 2 x125 x(1 - 0, 015) = 394 мм.

где e = 0, 015 - относительное скольжение ремня.

Принимаем d2= 400 мм

.

Уточняем передаточное отношение:

Uр= 3, 249

При этом угловая скорость ведомого шкива:

w(ведомый шкив)= 45, 607 рад/с.

Расхождение с требуемым: 1, 51%, что менее допускаемого: 3%.

Следовательно, окончательно принимаем диаметры шкивов:

d1 = 125 мм;

d2 = 400 мм.

Межосевое расстояние Ap следует принять в интервале (см. формулу 7.26[1]):

amin= 0.55 x(d1+ d2) + T0= 0.55 x(125 + 400) + 6 = 294, 75 мм;

amax= d1+ d2= 125 + 400 = 525 мм.

где T0= 6 мм (высота сечения ремня).

Принимаем предварительно значение aw= 902 мм.

Расчетная длина ремня по формуле 7.7[1]:

L = 2 xaw+ 0.5 xp x(d1+ d2) + 2 x902 + 0.5 x3, 142 x(125 + 400) +

+ = 2649, 628 мм.

Выбираем значение по стандарту (см. табл. 7.7[1]) 2650 мм.

Уточнённое значение межосевого расстояния aрс учетом стандартной длины ремня L (см. формулу 7.27[1]):

aр= 0.25 x((L - w) +)

где w = 0.5 xp x(d1+ d2) = 0.5 x3, 142 x(125 + 400) = 824, 668 мм;

y = (d2 - d1)2= (400 - 125)2= 75625 мм.

Тогда:

aр= 0.25 x((2650 - 824, 668) +) = 902, 188 мм,

При монтаже передачи необходимо обеспечить возможность уменьшения межосевого расстояния на 0, 01 xL = 26, 5 мм для облегчения надевания ремней на шкивы и возможность увеличения его на 0, 025 xL = 66, 25 мм для увеличения натяжения ремней.

Угол обхвата меньшего шкива по формуле 7.28[1]:

a1= 180o- 57 x(d2- d1); aр) = 180o- 57 x(400 - 125); aр) = 162, 626o

Коэффициент режима работы, учитывающий условия эксплуатации передачи, по табл. 7.10[1]: Cp= 1, 1.

Коэффициент, учитывающий влияние длины ремня по табл. 7.9[1]: CL= 1, 1.

Коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата (см. пояснения к формуле 7.29[1]): Ca= 0, 957.

Коэффициент, учитывающий число ремней в передаче (см. пояснения к формуле 7.29[1]): предполагая, что ремней в передаче будет от 4 до 6, примем коэффициент

Сz= 0, 85.

Число ремней в передаче:

z = 4, 709,

где Рo= 2, 06 кВт - мощность, передаваемая одним клиновым ремнем, кВт (см. табл. 7.8[1]).

Принимаем z = 5.

Скорость:

V = 0.5 xw(ведущего шкива)xd1= 0.5 x148, 178 x0, 125 = 9, 261 м/c.

Нажатие ветви клинового ремня по формуле 7.30[1]:

F0= q xV2= 0, 1 x9, 2612= 191, 706 H.

где q = 0, 1 Hxc2/м2- коэффициент, учитывающий влияние центробежных сил (см. пояснения к формуле 7.30[1]).

Давление на валы находим по формуле 7.31[1]:

Fв= 2 xF0xsin2 x191, 706 x5 xsin1895, 068 H.

Напряжение от силы F0находим по формуле 7.19[1]:

s1= 2, 367 МПа.

где A = 81 мм2- площадь поперечного сечения ремня.

Напряжение изгиба (формулa 7.19[1]):

sи= 2, 24 МПа.

где Еи= 100 МПа - для резинотканевых ремней;

y - расстояние от нейтральной оси до опасного волокна сечения ремня y = 2, 8.

Напряжение от центробежных сил (по формуле 7.19[1]):

sv= r xV2x10-6= 1100 x0, 0092= 0, 094 МПа.

где r = 1100 кг/м3- плотность ремня.

Максимальное напряжение по формуле 7.18[1]:

smax= s1+ sи+ sv= 2, 367 + 2, 24 + 0, 094 = 4, 701 МПа.

Условие прочности smax£ 7 МПа выполнено.

Проверка долговечности ремня:

Находим рабочий ресурс ремня по формуле 7.22[1]

а) базовое число циклов для данного типа ремня:

Noц= 4600000;

б) коэффициент, учитывающий влияние передаточного отношения;

Ci= 1.5 x - 0.5 = 1.5 x - 0.5 = 1, 722;

в) коэффициент, учитывающий характер нагрузки СH= 1 при постоянной нагрузке.

H0= NoцxxCixCH=

= 4600000 xx1, 722 x1 = 15217, 132 ч.

продолжительность работы передачи в расчётный срок службы в часах:

tS= 365 xLгxC xtc

где Lг= 5 - срок службы передачи;

С = 1 - число смен;

tc= 8 - продолжительность смены, ч.

tS= 365 xLгxC xtc= 365 x5 x1 x8 = 14600 ч.

Таким образом условие долговечности выполнено, т. к. H0> tS.

Ширина шкивов Вш (см. табл. 7.12[1]):

Вш= (z - 1) xe + 2 xf = (5 - 1) x15 + 2 x10 = 80 мм.

Таблица 2.1 - Параметры клиноременной передачи, мм

3 Предварительный расчёт валов

Предварительный расчёт валов проведём на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.

Диаметр вала при допускаемом напряжении [tк] = 25 МПа вычисляем по формуле 8.16[1]:

dв³