Расчет. Часть 2 РГР Расчет клиноременной передачи. Клиноременной передачи методические указания к расчетнографической работе по дисциплине Детали машин и основы конструирования Омск 2017
 Скачать 1.09 Mb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ПА. СТОЛЫПИНА» ФАКУЛЬТЕТ ТЕХНИЧЕСКОГО СЕРВИСА В АПК Кафедра технического сервиса, механики и электротехники АН. Сорокин РАСЧЕТ КЛИНОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к расчетно-графической работе по дисциплине Детали машин и основы конструирования Омск 2017 Общие сведения Ременная передача – передача трением с гибкой связью. Она состоит из трех основных элементов двух шкивов (ведущего 1 и ведомого 2) и ремня 3, надетого на шкивы с предварительным натяжением (рис. Нагрузка передается за счет сил трения, возникающих между ремнем и шкивами. Ременная передача – наиболее распространенная из механических передач. Она также широко используются в сельскохозяйственных машинах (комбайнах, жатках, транспортерах) в тех случаях, когда валы расположены на значительных расстояниях. По форме поперечного сечения ремня различают плоскоременную, клиноременную, поликлиновую, кругло- Рис. 1. Схема передачи ременную и зубчато-ременную передачи. В сельскохозяйственных машинах в основном применяют клиновые, поликлиновые и зубчатые ремни, реже плоские. В приводах машин используют клиновые ремни нормальных О А(А), Б, В, ГДЕ см. рис. 2] и узких (УО, УА, УБ, УВ) сечений. В сельхозмашинах в основном применяют ремни нормальных сечений (ГОСТ 1284.1–89*). Ремни рис. 3) состоят из несущего слоя (кордной ткани или кордшнура 1), резиновых слоев 2 и оберточной прорезиненной ткани 3, соединенных вулканизацией. Кордшну- ровые ремни более гибкие и долговечные. В Рис. 2. Обозначение ремней зависимости от применяемых материалов и технологии изготовления клиновые ремни нормальных сечений выпускают пяти классов (в порядке повышения качества 0, I, II, III, IV. Рис. 3. Сечение ремня Рис. 4. График для выбора сечения ремня Алгоритм расчета клиноременной передачи Исходными данными являются передаваемая мощность Р, кВт частота вращения ведущего (меньшего) шкива n 1 , мин –1 ; передаточное число ременной передачи тип машины условия эксплуатации. Таблица 1 № действ. Определяемый параметр и его обозначение Расчетная формула Указания 1 Выбор сечения ремня По графику рис. 4 Область данного сечения расположена между линиями графика. Ремни сечения О) применяют при передаваемых мощностях до 2 кВт, сечения Е) – при мощностях свыше 200 кВт 2 Вращающий момент на ведущем шкиве, Т 1 ,Н ∙м 𝑻 𝟏 = 𝟑𝟎 ∙ 𝑷 ∙ 𝟏𝟎 𝟑 π𝒏 𝟏 3 Расчетный диаметр ведущего (меньшего) шкива (рис. 5), d 1 , мм 𝒅 𝟏 = 𝑪 √𝑻 𝟏 𝟑 , где C = 38…42 – для ремней нормальных сечений, С = 30 – для узких ремней По найденным значениям подбирают d 1 из стандартного ряда табл, учитывая рекомендации табл. 3 – «d 1 не менее для выбранного сечения 4 Расчетный диаметр ведомого (большего) шкива, d 2 , мм 𝒅 𝟐 = 𝒅 𝟏 𝒖(𝟏 − ε), где ε – коэффициент упругого скольжения Полученное значение округлить до ближайшего из стандартного ряда табл. 2) 5 Передаточное число фактическое уточненное значение, u ф 𝒖 ф = 𝒅 𝟐 𝒅 𝟏 (𝟏 − ε) , Δ𝑢 ф 𝑢| 𝑢 100 ≤ Полученное значение не должно превышать ±4% от заданного u. В противном случае следует изменить значение d 2 6 Высота сечения ремня, h , мм По табл. 3 7 Межосевое расстояние (оптимальное значение, а , мм 𝒂 = 𝑲𝒅 𝟐 , где K – коэффициент межосевого расстояния (табл. 4) С учетом рекомендации 2(𝑑 1 + 𝑑 2 ) ≥ 𝑎 ≥ ≥ 0,55(𝑑 1 + 𝑑 2 ) + ℎ 8 Расчетная длина ремня (длина ремня на уровне нейтральной линии сечения, те. на уровне несущего слоя, L , мм 𝑳 = 𝟐𝒂 + π(𝒅 𝟐 +𝒅 𝟏 ) 𝟐 + (𝒅 𝟐 − Полученное значение округлить до ближайшего из стандартного ряда табл. 5). Проверить соответствие принятого значения диапазону длин ремней выбранного сечения (табл. 3) Продолжение таблицы 1 № действ. Определяемый параметр и его обозначение Расчетная формула Указания 9 Межосевое расстояние (уточненное значение, а , мм 𝒂 = 𝟎, 𝟐𝟓 [(𝑳 − ω) + √(𝑳 − ω) 𝟐 − 𝟖𝒒] , где ω = π 𝒅 𝟐 + 𝒅 𝟏 𝟐 , 𝒒 = ( 𝒅 𝟐 − Полученное значение проверить по условию 𝒂 ≥ 𝟎, 𝟓𝟓(𝒅 𝟏 + 𝒅 𝟐 ) + 𝒉 10 Угол обхвата ремнем меньшего шкива, α 1 , град α 𝟏 = о 𝟓𝟕 𝒅 𝟐 − 𝒅 𝟏 𝒂 ≥ α min , где α min = о – минимальное значение угла для клиноременной передачи Примечание. С уменьшением угла обхвата снижается тяговая способность передачи 11 Скорость ремня, 𝑣 , мс 𝒗 = π𝒅 𝟏 𝒏 𝟏 𝟔𝟎𝟎𝟎𝟎 ≤ [𝒗] , где [𝑣] = 30 мс – предельно допустимая скорость ремня 12 Частота пробегов ремня (число побегов ремня в секунду, U, с 𝑼 Для клиновых ремней должно выполняться условие 𝑈 ≤ 10 … 20 с. В противном случае следует увеличить длину ремня табл. 5) и провести перерасчет. Так как, чем больше U, тем меньше долговечность ремня 13 Номинальная мощность, передаваемая одним ремнем, Ро , кВт По табл. 6 Примечание. Ро – номинальная мощность, передаваемая одним ремнем определенного сечения и определенной длины (базовой длины о) в условиях стандартной передачи при α = о, u = 1, спокойном режиме работы 14 Коэффициент угла обхвата, C α По табл. 7 15 Коэффициент, учитывающий длину ремня (то есть отличие длины ремня L от базовой длины о, С L По табл. 𝟖 или по формуле 𝐶 𝐿 = о , где о – базовая длина клинового ремня (ремни данной длины подвергают испытаниям на стандартной передаче, по табл. 6 Примечание. Сучи- тывает влияние длины ремня на его долговечность (косвенно учитывает частоту пробегов ремня) Продолжение таблицы 1 № действ. Определяемый параметр и его обозначение Расчетная формула Указания 16 Коэффициент передаточного числа, С По табл. 9 Примечание. Сучи- тывает отличие передаточного числа проектируемой передачи от u = 1 у стандартной передачи, на которой проводятся испытания ремней 17 Коэффициент динамичности нагрузки и режима работы, С р По табл. 10 18 Мощность, передаваемая одним ремнем, Р р , кВт ро рПримечание. Р р – мощность, передаваемая одним ремнем проектируемой передачи в условиях эксплуатации 19 Число ремней (предварительное, р Коэффициент числа ремней, С z По табл. 11 Примечание. Сучи- тывает неравномерность распределения нагрузки между ремнями 21 Требуемое число ремней, z 𝒛 = 𝑷 𝑷 р 𝑪 𝒛 Полученное значение округлить до ближайшего большего целого числа. Рекомендуют 𝑧 ≤ 6 , так как из-за погрешностей изготовления длина ремней разная и с увеличением труднее получить их равномерную загрузку. В противном случае необходимо либо увеличить диаметр шкива, либо принять большее сечение ремня. После принятой корректировки провести перерасчет передачи 22 Расчетная массам клинового ремня, q, кг/м По табл. 3 23 Сила предварительного натяжения ветвей одного ремня, о, Нор+ Примечание. Второй член формулы учитывает центробежную силу 𝐹 𝑣 = 𝑞𝑣 2 , уменьшающую сцепление ремня со шкивом и тем самым понижающую нагрузочную способность передачи Продолжение таблицы 1 № действ. Определяемый параметр и его обозначение Расчетная формула Указания 24 Нагрузка на валы и опоры с учетом числа ремней, в , Н во Примечание. Силы натяжения ветвей ремня нагружают шкивы, валы, на которых они установлены, и опоры этих валов подшипники 25 Ресурс ремня Т, ч 𝑻 = 𝑻 ср 𝑲 𝟏 𝑲 𝟐 , где Т ср = 2000 ч – ресурс ремней в эксплуатации для промышленного оборудования и стационарных сельхозмашин при среднем режиме нагрузки по ГОСТ 1284.2–89 для ремней класса I для классов ремней II, III и IV соответственно и 3700); Т – средний ресурс, определяемый для легких, тяжелых и очень тяжелых режимов коэффициент режима нагрузки (табл. 12); K 2 – коэффициент климатических условий центральные зоны K 2 = 1, зоны с холодным климатом Примечание. Долговечность ремня зависит от величины напряжений в ремне и от частоты цикла изменения этих напряжений, равной частоте пробегов ремня U. Снижение долговечности при увеличении U связано не только с усталостью, но и с термостойкостью ремня – ремень нагревается больше, что приводит к снижению его прочности Таблица 2 Стандартный ряд расчетных диаметров шкивов, мм (ГОСТ 20889–88) 63 71 80 90 100 112 125 140 160 180 200 224 250 280 315 355 400 450 500 560 630 710 800 900 1000 1120 1250 1400 1600 1800 2000 2240 2500 Таблица 3 Характеристики и размеры клиновых ремней (см. рис. 3) Сечение ремня d 1 , мм не менее о, мм р, мм h, мм А, мм q, кг/м L, мм Т, Нм Тип ремня Z О) A А) B Б) C (В) D ГДЕ 42 6 8 11 14 19 23,5 30 47 81 138 230 476 692 1172 0,06 0,10 0,18 0,30 0,60 0,90 1,52 400…2500 560…4000 900…6300 1800…10600 3150…15000 4750…18000 6300…18000 До 30 15…60 50…150 120…600 450…2400 1600…6000 Свыше 2500 Нормального сечения ГОСТ 1284.1–89*, ГОСТ 1284.2–89*) __________________ Примечания. 1. В скобках сохранено обозначение ремней по ГОСТ 1284.1–80. 2. d 1 – расчетный диаметр меньшего шкива о) – ширина большего основания ремня b р (W р ) – расчетная ширина ремня Т) – высота ремня А – площадь сечения ремня q – массам ремня L – длина ремня Т – вращающий момент на ведущем (меньшем) шкиве обозначения, р, Т – по ГОСТ 1284.1–89*. Таблица 4 Рекомендуемые значения коэффициента K межосевого расстояния Передаточное число 2 3 4 5 ≥ 6 Значения коэффициента 1,2 1 0,95 0,9 0,85 Таблица 5 Стандартный ряд расчетных длин L клиновых ремней, мм (ГОСТ 1284.1–89* ) 400 (425) 450 (475) 500 (530) 560 (600) 630 (670) 710 (750) 800 (850) 900 (950) 1000 (1060) 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) 11200 (11800) 12500 (13200) 14000 (15000) 16000 (17000) 18000 Примечание. Ремни с размерами, указанными в скобках, допускается применять в технически обоснованных случаях. Таблица 6 Номинальная мощность Ро, передаваемая одним ремнем (ГОСТ 1284.3–96) Сечение ремня Расчетный диаметр меньшего шкива, мм Значения Ро, кВт, при скорости 𝒗, мс 5 10 15 20 25 30 Z (О, 1320* 63 71 80 90 100 112 0,31 0,37 0,40 0,44 0,46 0,48 0,49 0,56 0,62 0,65 0,70 0,78 0,82 0,95 1,07 1,16 1,24 1,32 1,03 1,22 1,41 1,56 1,67 1,80 1,11 1,37 1,60 1,73 1,97 2,12 – 1,40 1,65 1,90 2,10 2,30 – – – 1,85 2,04 2,28 A (А, 1700* 90 100 112 125 140 160 180 0,56 0,62 0,70 0,74 0,80 0,85 0,88 0,84 0,95 1,05 1,15 1,23 1,32 1,38 1,39 1,60 1,82 2,00 2,18 2,35 2,47 1,75 2,07 2,39 2,66 2,91 3,20 3,39 1,88 2,31 2,74 3,10 3,44 3,80 4,05 – 2,29 2,82 3,27 3,70 4,12 4,47 – – 2,50 3,14 3,64 4,16 4,56 B (Б, 2240* 125 140 160 180 200 224 250 280 0,92 1,07 1,20 1,30 1,40 1,47 1,54 1,57 1,39 1,61 1,83 2,01 2,15 2,26 2,39 2,50 2,26 2,70 3,15 3,51 3,79 4,05 4,29 4,50 2,80 3,45 4,13 4,66 5,08 5,45 5,85 6,15 – 3,83 4,73 5,44 6,00 6,50 7,00 7,40 – – 4,88 5,76 6,43 7,05 7,70 8,20 – – 4,47 5,53 6,38 7,15 7,90 8,50 C (В, 3550* 200 224 250 280 315 355 400 450 1,85 2,08 2,28 2,46 2,63 2,76 2,89 3,00 2,77 3,15 3,48 3,78 4,07 4,32 4,54 4,70 4,59 5,35 6,02 6,63 7,19 7,70 8,10 8,50 5,80 6,95 7,94 8,86 9,71 10,5 11,1 11,7 6,33 7,86 9,18 10,4 11,5 12,6 13,3 14,2 – 7,95 9,60 11,1 12,5 13,8 15,0 15,9 – 7,06 9,05 10,9 12,5 14,1 15,4 16,6 Продолжение таблицы 6 Сечение ремня Расчетный диаметр меньшего шкива, мм Значения Ро, кВт, при скорости 𝒗, мс 5 10 15 20 25 30 D (Г, 6000* 355 400 450 500 560 630 710 800 4,46 4,94 5,36 5,70 5,90 6,30 6,56 6,82 6,74 7,54 8,24 8,80 9,24 9,75 10,3 10,7 11,4 13,0 14,4 15,5 16,6 17,9 18,6 19,4 14,8 17,2 19,3 21,0 22,5 24,1 25,5 26,8 16,8 20,0 22,8 25,0 27,0 29,2 31,0 32,6 17,1 21,1 24,6 27,5 29,8 32,5 34,9 37,0 15,4 20,2 24,5 27,8 31,0 33,9 36,6 39,0 E (Д, 7100* 500 560 630 710 800 900 6,84 7,45 8,02 8,53 9,00 9,30 10,4 11,4 12,4 13,2 14,0 14,6 17,2 19,9 21,8 23,5 25,0 26,0 23,5 26,5 29,4 31,9 34,2 36,2 27,1 31,1 34,9 38,3 41,3 43,8 28,2 33,3 38,0 42,3 46,1 48,4 – 32,6 38,3 43,4 47,9 51,8 Примечания. 1. * Базовая длина о клинового ремня. 2. Приведены значения номинальной мощности Ро , передаваемой одним ремнем при угле обхвата α = о, передаточном числе u = 1, спокойном режиме работы и при ремне базовой длины о. Для промежуточных скоростей номинальную мощность вычисляют линейной интерполяцией. Таблица 7 Коэффициент C α угла обхвата (ГОСТ 1284.3–96) Угол обхвата α 1 , град 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 Значения коэффициента C α 1 0,98 0,95 0,92 0,89 0,86 0,82 0,78 0,74 0,69 Таблица 8 Коэффициент С , учитывающий длину ремня (ГОСТ 1284.3–96) Расчетная длина ремня L , мм Значения коэффициента С для ремней сечением Z О) A А) B Б) C (В) D (Г) E (Д) 400 450 500 560 630 710 800 900 1000 1120 1250 1400 1600 1800 2000 2240 2500 2800 3150 3550 4000 4500 5000 5600 6300 0,49 0,53 0,58 0,63 0,68 0,73 0,78 0,84 0,88 0,93 0,98 1,03 1,08 1,13 1,18 1,23 1,27 0,71 0,74 0,77 0,80 0,83 0,86 0,89 0,92 0,95 0,98 1,02 1,04 1,07 1,10 1,13 1,16 1,20 1,23 0,80 0,82 0,85 0,87 0,90 0,93 0,95 0,98 1,00 1,02 1,05 1,07 1,10 1,13 1,15 1,17 1,20 1,22 0,85 0,87 0,90 0,92 0,94 0,97 0,99 1,01 1,04 1,06 1,08 1,10 0,89 0,91 0,93 0,95 0,97 0,99 1,01 0,95 0,96 0,98 Продолжение таблицы 8 Расчетная длина ремня L , мм Значения коэффициента С для ремней сечением Z О) A А) B Б) C (В) D (Г) E (Д) 7100 8000 9000 10000 11200 12500 14000 16000 18000 1,13 1,15 1,17 1,20 1,03 1,05 1,07 1,09 1,11 1,13 1,15 1,00 1,02 1,04 1,05 1,07 1,09 1,10 1,12 1,14 Таблица 9 Коэффициент С передаточного числа Передаточное число u 1 1,1 1,2 1,4 1,8 Свыше 2,5 Значения коэффициента С 1,04 1,07 1,1 1,12 1,14 Примечание. С учитывает уменьшение напряжений изгиба на большем шкиве при u>1,т.к. в этом случае d 2 >d 1 и d 2 увеличивается с увеличением u. При этом увеличивается долговечность ремня. Таблица 10 Коэффициент С р динамичности нагрузки и режима работы ремней в приводах промышленного оборудования с электродвигателями переменного тока общепромышленного применения (ГОСТ 1284.3-96) Режим работы Тип машины Характер нагрузки С р при числе смен работы 1 2 3 Легкий Станки токарные, сверлильные, шлифовальные, легкие вентиляторы, насосы и компрессоры центробежные и ротационные, ленточные конвейеры, веялки, сепараторы, легкие грохоты, машины для очистки и погрузки зерна и др. Спокойная. Максимальная кратковременная перегрузка до 120% от номинальной Средний Станки фрезерные, зубофрезерные и револьверные, полиграфические машины, электрические генераторы, поршневые насосы и компрессоры стремя и более цилиндрами, вентиляторы и воздуходувки, цепные транспортеры, элеваторы, дисковые пилы для дерева, трансмиссии прядильные, бумажные, пищевые машины, тяжелые грохоты, вращающиеся печи, станки скоростного шлифования и др. Умеренные колебания нагрузки. Максимальная кратковременная перегрузка до 150% от номинальной Тяжелый Станки строгальные, долбежные, зубодол- бежные и деревообрабатывающие, насосы и компрессоры поршневые с одним или двумя цилиндрами, вентиляторы и воздуходувки тяжелого типа, конвейеры винтовые, скребковые, дезинтеграторы, прессы винтовые с относительно тяжелым маховиком, ткацкие машины, хлопкоочистительные машины, машины для прессования и брикетирования кормов и др. Значительное колебание нагрузки. Максимальная кратковременная перегрузка до 200% от номинальной 1,2 1,3 1,6 Продолжение таблицы 10 Режим работы Тип машины Характер нагрузки С р при числе смен работы 1 2 3 Очень тяжелый Подъемники, экскаваторы, драги, прессы винтовые и эксцентриковые с относительно легким маховиком, ножницы, молоты, бегуны, глиномялки, мельницы шаровые, жерновые, вальцовые, дробилки, лесопильные рамы и др. Ударная и резко неравномерная нагрузка. Максимальная кратковременная перегрузка до 300% от номинальной 1,3 1,5 1,7 Таблица 11 Коэффициент С числа ремней (ГОСТ 1284.3-96) Коэффициент Значения коэффициента С при числе ремней в передаче 1 2 3 4 5…6 Свыше 6 С 0,80…0,85 0,77…0,82 0,76…0,80 0,75…0,79 0,75 Таблица 12 Коэффициент K 1 режима нагрузки (ГОСТ 1284.2–89*) Коэффициент Значения коэффициента K 1 при характере нагрузки Спокойная Умеренные колебания Значительные колебания Ударная или резко неравномерная K 1 2,5 1 0,5 0,25 Особенности выбора некоторых параметров клиноременных передач для самоходных и прицепных сельхозмашин – см. ГОСТ 1284.1–89*, ГОСТ 1284.2–89*, ГОСТ 1284.3–96. Рис. 5. Шкив с клиновыми ремнями d e – внешний диаметр шкива р – расчетный диаметр шкива – диаметр по нейтральной линии сечения ремня, при расчете d 1 = р и d 2 = р h – высота ремня М – ширина шкива БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Детали машин учеб. для вузов / Л.А. Андриенко, Б.А. Байков, ИК. Гану- лич и др под ред. О.А. Ряховского. – М Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 544 с. – (Сер. Механика в техническом университете Т. 8). 2. ГОСТ 1284.1–89*. Ремни приводные клиновые нормальных сечений. Основные размеры и методы контроля. 3. ГОСТ 1284.2–89*. Ремни приводные клиновые нормальных сечений. Технические условия. 4. ГОСТ 1284.3–96. Ремни приводные клиновые нормальных сечений. Передаваемые мощности. 5. ГОСТ 20889–88. Шкивы для приводных клиновых ремней нормальных сечений. Общие технические условия. 6. Детали машин и основы конструирования / МН. Ерохин, А.В. Карп, Е.И. Соболев и др под ред. МН. Ерохина. – М КолосС, 2005. – 462 сил (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений. 7. Иванов МН Детали машин Учебник для машиностроительных специальностей вузов / МН. Иванов, В.А. Финогенов. – е изд, перераб. – М Высш. шк, 2007. – 408 сил. Леликов ОП. Основы расчета и проектирования деталей и узлов машин. Конспект лекций по курсу Детали машин / ОП. Леликов. – е изд, исправл. – М Машиностроение, 2004. – 440 сил |