Учебный курс для студентов очной и заочной форм обучения
 Скачать 5.65 Mb.
|
|
Геометрия передачи, кинематические соотношения и КПД плоскоременной передачи Основные геометрические параметры и — диаметры ведущего и ведомого шкивов; а — межосевое расстояние; В — ширина шкива; L — длина ремня; — угол обхвата; — угол между ветвями ремня (рис.6). 3 2  Рис.6. Основные геометрические параметры ременных передач Углы и , соответствующие дугам, по которым происходит касание ремня и обода шкива, называют углами обхвата. Перечисленные геометрические параметры являются общими для всех типов ременных передач. Расчет геометрических параметров. 1. Межосевое расстояние  (1)где L — расчетная длина ремня; D1 и D2— диаметры ведущего и ведомого шкивов. Для нормальной работы плоскоременной передачи должно соблюдаться условие:  (2)при этом а должно быть не более 15 м. 2. Расчетная длина ремня  (3)на сшивку добавляют еще 100—300 мм. 3. Диаметр ведущего шкива (малого), мм  (4)где — мощность на ведущем валу, кВт; — угловая скорость ведущего вала, рад/с. 4. Диаметр ведомого шкива  (5)где и — передаточное число; — коэффициент скольжения. При диаметре D > 300 мм шкивы изготовляют с четырьмя—шестью спицами. Для шкивов, имеющих отклонения от стандартных размеров, производят расчет на прочность. Обод рассчитывают на прочность как сво бодно вращающееся кольцо под действием сил инерции; спицы рассчиты вают на изгиб. Допускаемые углы обхвата ременных передач. Вследствие вытяжки и провисания ремня при эксплуатации углы обхвата измеряются прибли женно:  (6)В формуле (6) выражение  (7)где — угол между ветвями ремня (для плоскоременной передачи ( < 30°)). Угол между ветвями ремня влияет на величину углов обхвата ( и ). Рекомендуется принимать также значение диаметров шкивов ( и ), чтобы соблюдалось условие  (8)где для плоскоременной передачи = 150°, для клиноременной — = 120°. Передаточное число. В ременной передаче, как и во фрикционной, в результате упругого скольжения ремня окружные скорости не одинако вые. Отсюда передаточное число  (9)где , — угловая скорость и частота вращения ведущего шкива; , — то же, ведомого шкива; , — диаметры ведущего и ведомого шкивов; — коэффициент скольжения. Относительная потеря скорости на шкивах характеризуется коэффици ентом скольжения; при незначительном значении этого коэффициента ( < 0,02) приближенно имеем  (10)КПД ременных передач. Учитывая потери при работе, КПД переда чи определяют из выражения  (11)где — относительные потери, связанные со скольжением на шкивах и вследствие упругости ремня; — относительные потери в опорах; — относительные потери от сопротивления воздуха (учитываются лишь при больших шкивах со спицами). Если известная мощность на ведущем шкиве и мощность на ведо мом (уменьшенная за счет потерь), то КПД передачи  (12)для плоскоременной открытой передачи среднее значение КПД 0,96—0,98; для клиноременной передачи 0,95—0,96; для передачи с натяжным роли ком 0,95. Клиноременная передача. Основные геометрические соотношения и конструкции Ременную передачу с параллельными осями, приводной ремень которой имеет клиновую форму поперечного сечения, называют клиноременной (см. рис.3, б и 7). Клиноременную передачу выполняют только открытой. Клиновые ремни стандартизованы по сечению и длине.  Рис.7. Механизм с клиноременной передачей Клиновые ремни применяют по несколько штук, чтобы варьировать нагрузочную способность и несколько повысить надёжность передачи. Кроме того, один толстый ремень, поставленный вместо нескольких тонких будет иметь гораздо большие напряжения изгиба при огибании шкива. Число клиновых ремней часто принимают от трех до пяти (максимально восемь ремней), но передача может быть и с одним ремнем. Форму ка навки шкива проектируют так, чтобы между шкивом и ремнем постоянно был гарантированный радиальный зазор 8 (рис.8, I). Рабочие поверхности — это боковые стороны ремня, поэтому клиновый ремень не должен выступать за пределы наружного диаметра шкива. Клиноременные передачи в машиностроении применяют чаще, чем плоскоременные. Однако ско рость этой передачи не должна превышать 30 м/с, так как при v > 30 м/с клиновые ремни начинают вибрировать. Оптимальная окружная скорость, при которой передача работает устойчиво, v = 5-25 м/с.  Рис.8. Установка клинового ремня на шкиве Передаточное число для одноступенчатой клиноременной передачи <8. Достоинства клиноременной передачи по сравнению с плоскоременной: - возможность передачи большей мощности; - допустимость меньшего межосевого расстояния а; - возможность меньшего угла обхвата , на малом шкиве (см. рис.1). Недостатки: - большая жесткость и, как следствие, — меньший срок службы ремня; - необходимость особых приемов при надевании ремня; - зависимость размеров проектируемой передачи от подобранного (по таблице регламентированных длин) ремня; - большая стоимость эксплуатации передачи при вытяжке (ремни не ремонтируются); - большая трудоемкость изготовления шкивов; - несколько пониженный КПД. Ремни для клиноременных передач. Основное распространение по лучили ремни трапециевидного сечения (рис.9, а, б) с углом профиля = 40+ 10.  Рис.9. Конструкции клиновых ремней: а — кордшнуровой; б — кордтканевый; в — поликлиновой Замкнутые бесшовные ремни изготовляют методом вулканизации в пресс-формах. Трапециевидная (клиновая) форма ремня увеличивает его сцепление со шкивом примерно в 3 раза по сравнению с плоским ремнем, но вследствие большой высоты ремня эта форма неблагоприятна. Передача имеет более низкий КПД. Эти недостатки отчасти компенсируются тем, что ремень изготовляют из материала с малым модулем упругости (из рези ны), а несущие кордовые слои имеют наибольшую толщину и располага ются около нейтральной плоскости ремня. Промышленность выпускает клиновые ремни двух типов: кордшнуровые (рис.9, а) и кордтканевые (рис.9, б). Различаются они тем, что основной несущий слой у первого состоит из одного ряда толстых кордовых шнуров 1, а у второго — из не скольких рядов кордовой ткани 1. В верхней и нижней частях сечения (в зонах растяжения и сжатия) ремень заполнен резиной 2, а снаружи в не сколько слоев обмотан прорезиненной тканью — обертка 3. Большую гибкость и нагрузочную способность имеют кордошнуровые ремни, у которых верхний растягиваемый слой состоит из одного ряда анидных шнуров (намотанных по винтовой линии), заключенных в слой мягкой резины. В СНГ клиновые резино-тканевые приводные ремни выпускают семи типов: Z(О), А, В(Б), С(В), Д(Г), И(Д), ЕО(Е). Для каждого типа (сечения ремня) в таблицах указываются: размеры сечения, площадь сечения, длина, минимальный диаметр шкива, допускаемая нагрузка и вес. Кроме ГОСТа существует еще, отличающийся от него, сортамент ремней для автотракторной промышленности. Размеры ремня (см. рис.9, а): ширина большого основания ремня bо; расчетная ширина ремня bр, высота ремня h; длина ремня L — стандарти зованы (табл.3). Таблица 3. Клиновые ремни
Разновидности клиноременных передач. На рис.10 показана разновидность клиновидного ремня. Материалы клиновых ремней в основном те же, что и для плоских. Выполняются прорезиненные ремни с тканевой обёрткой для большего трения, кордотканевые (многослойный корд) и кордошнуровые ремни (шнур, намотанный по винтовой линии), ремни с несущим слоем из двух канатиков. Иногда для уменьшения изгибных напряжений применяют гофры на внутренней и наружных поверхностях ремня. Клиновые ремни выпускают бесконечными (кольца). Кордшнуровые или кордтканевые гофри рованные ремни применяют в передачах с малыми диаметрами шкивов. Для увеличения эластичности иногда применяют ремни с гофрами на внутренней и наружной поверхностях. Ременные передачи с зубчатыми ремнями способны передать большие мощность и окружную скорость (v до 70 м/с) при постоянном передаточном числе без проскальзывания (и до 15) (см. рис.3, д).  Рис.10. Клиновой ремень с гофрами на внутренней поверхности В лёгких передачах благодаря закручиванию ремня можно передавать вращение между параллельными, пересекающимися, вращающимися в противоположные стороны валами. Это возможно потому, что жёсткость на кручение ремней вследствие их малой толщины и малого модуля упругости мала. В ременных передачах специального назначения находят применение - поликлиновые ремни (см. рис.9, в), выполненные из плоского ремня с высокопрочным кордшнуром (вискоза, лавсан, стекловолок но) и продольными клиньями. Поликлиновые ремни выпускают трех типов: К, Л, М (табл.4). При одинаковой передаваемой мощности ширина поликлиновых ремней в 1,5—2 раза меньше ширины клиновых ремней. Благодаря высокой гибкости допускается применение шкивов меньшего диаметра, чем в обычной клиноременной передаче, большая быстроходность (до 40 – 50 м/с) и большие передаточные отношения. Недостаток — передачи с поликлиновы ми ремнями чувствительны к отклонениям от параллельности валов и осевому смещению шкивов. Таблица 4. Размеры поликлиновых ремней
- зубчатые ремни (см. рис.3, д), изготовленные из армированного стальным канатом неопрена, полиуретана, стекловолокна или полиамидного шнура. Эти ремни способны передавать вращающий мо мент при условии постоянства передаточного числа (проскальзывание ремня исключено) с высокими окружными скоростями (до 80 м/с); их применяют в кинематических механизмах станков.  Рис.11.Конструкции шкивов клиновых и поликлиновых передач: а — шкив клиновой пе редачи (количество ремней — 3); б — шкив поликлиновой передачи Шкивы клиноременных передач. В отличие от рассмотренных шкивов плоскоременных передач рабочей поверхностью клиноременных шки вов являются боковые стороны клиновых канавок (рис.11, а). Размеры и углы профиля канавок, толщину обода шкива принимают стандартными (табл.5) в зависимости от типа ремня. Рабочую поверхность канавок желательно полировать, шкивы должны быть хорошо сбалансированы. Для поликлиновых ремней рабочей поверхностью шкива (рис.11, б)являются боковые стороны клиновых канавок в ободе шкива. Таблица 5. Размеры клиноременных шкивов, мм (см. рис. 11, а)
Шкивы изготовляют литыми, сварными или штампованными из чугуна СЧ15 ( < 30 м/с), модифицированного чугуна и стали 25Л ( < 45 м/с), алюминиевых сплавов ( < 80 м/с), из легированной стали. Известны сборные шкивы из стальных тарелок. Быстроходные шкивы требуют балансировки. Расчет основных геометрических параметров передачи. 1. Межосевое расстояние а (см. рис.6) для клиноременных передач определяют по аналогии с плоскоременной передачей [см. формулу (1)]. Для нормальной работы клиноременной передачи рекомендуется принимать:  (13)где D1 и D2— диаметры ведущего и ведомого шкивов. Оптимальное межосевое расстояние аотв зависимости от передаточно го числа и и диаметра большого шкива D2следующее: aom/D2.......1,5 1,22 1 0,95 0,9 0,85 и.................1 2 3 4 5 6 и более 2. Расчетную длину ремня L определяют по формуле (3), после чего округляют до ближайшей большей стандартной длины клинового ремня выбранного типа. Длину ремня определяют по линии, проходящей через нейтральный слой поперечного сечения ремня. 3. Диаметры шкивов D1 и D2. В клиноременнои передаче расчетными диаметрами шкивов являются диаметры, соответствующие окружности расположения нейтрального слоя (см. рис.8 — диаметр D). В отличие от плоскоременной передачи диаметр малого шкива (в дан ном случае D1) не рассчитывают, а принимают по стандарту. Диаметр большого шкива D2определяют, учитывая передаточное число по форму ле (5). 4. Наружный диаметр шкива определяют по формуле (см. рис.11, а)  (14)где D — расчетный диаметр шкива; п0 — высота канавки над расчетной шириной ремня. 5. Ширина шкива (см. рис.11, а)  (15)где z — число ремней в передаче; t — расстояние между осями клиновых канавок; b1— расстояние между осью крайней канавки и ближайшим тор цом шкива. Остальные размеры шкивов клиноременных передач рассчитывают как и для шкивов плоскоременных передач. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||