Учебный курс для студентов очной и заочной форм обучения
 Скачать 5.65 Mb.
|
|
Устройства для натяжения ремня Натяжение ремня существенно влияет на долговечность, тяговую способность и к.п.д. передачи. Чем выше предварительное натяжение ремня Fo , тем больше тяговая способность и к.п.д., но меньше долговечность ремня. Натяжение ремня в передачах осуществляется: - Устройствами периодического действия, где ремень натягивается винтами. Ремень периодически подтягивается по мере вытяжки. Требуется систематическое наблюдение за передачей, иначе возможно буксование и быстрый износ ремня.  - Устройствами постоянного действия, где натяжение создаётся грузом, весом двигателя или пружиной. Часто натяжение происходит за счёт массы двигателя на качающейся плите. К таким устройствам относятся натяжные ролики. Натяжение ремня автоматически поддерживается постоянным.  - Устройствами, автоматически регулирующими натяжение в зависимости от нагрузки с использованием сил и моментов, действующих в передаче. Шкив 1 установлен на качающемся рычаге, который также является осью ведомого колеса зубчатой передачи. Натяжение ремня 2Fo равно окружной силе на шестерне и пропорционально передаваемому моменту.  Передачи зубчатым ремнем Зубчатые ремни выполняют плоскими с поперечными зубьями на внутренней поверхности, которые входят в зацепление с зубьями на шкивах. Передача зубчатым ремнем работает по принципу зацепления (рис. 10.1, а). Зубчатое зацепление ремня со шкивом устраняет скольжение и необходимость в большом предварительном натяжении. Уменьшается влияние угла обхвата (межосевого расстояния) на тяговую способность, что позволяет уменьшить габариты передачи и реализовывать большие передаточные числа. Достоинства передач зубчатым ремнем. 1. Постоянное передаточное число. 2. Малое межосевое расстояние. 3. Небольшие нагрузки на валы и подшипники. 4. Большое передаточное число (u < 12). 5. Низкий уровень шума и отсутствие динамических нагрузок вследствие эластичности ремня и упругости зубьев. Недостатки. 1. Сравнительно высокая стоимость. 2. Чувствительность к отклонению от параллельности осей валов. Применение. Передачу зубчатым ремнем применяют как в высоконагруженных передачах (например, кузнечно-прессовое оборудование), используя ее высокую тяговую способность, так и в передачах точных перемещений (в связи с постоянством передаточного числа): приводы печатающих устройств ЭВМ, киносъемочная аппаратура, робототехника и др.  Мощность, передаваемая зубчатым ремнем, до 200 кВт, скорость ремня до 60 м/с, КПД передачи 0,94...0,98. В зависимости от способа изготовления зубчатые ремни выпускают двух видов: сборочные и литьевые. Сборочные ремни состоят из несущего слоя — металлокорда стеклокорда, резины и тканевого покрытия на зубчатой поверхности, свулканизированных в одно целое. Отличаются от литьевых более высоким качеством. Литьевые ремни состоят из металлокорда, резины или полиуретана и не имеют тканевого покрытия. Металлокорд представляет собой стальные тросы диаметром 0,36 или 0,75 мм, стеклокорд — крученые нити диаметром 0,35...1,1 мм из стекловолокна. Зубья ремня имеют трапецеидальную форму с углом профиля γ = 500 и 40° (рис. 16, б). Размеры ремня и параметры передачи зависят от модуля m — основной расчетной характеристики передачи (табл. 12 и 13). Таблица 12 Зубчатые ремни (выборка). Размеры в мм
Таблица 13 Основные параметры передач с зубчатым ремнем (выборка)
Примечания. 1. Длину Lp ремня в шагах или число zp зубьев ремня выбирают из ряда: 45, 48, 50, 53, 56. 60, 63, 67, 71, 75. 80, 85, 90, 100,105, 112, 115, 125, 130,140, 150, 160, 170, 180, 190,200, 210, 220, 235. 2. Расчетная длина ремня в мм: Lp= zpр. 3. Ширину b ремня выбирают из ряда: 5, 8, 10, 12,5, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100. 125, 160, 200 мм. Расчет передачи зубчатым ремнем Основной критерий работоспособности передачи — тяговая способность ремня, которую оценивают допускаемой приведенной удельной силой [К]0 (H/мм), передаваемой 1 мм ширины ремня. Значение [К]0 зависит от модуля m ремня: m, мм 2 3 4 5 7 [К]0, Н/мм 5 9 25 30 32 Модуль ремня m и рекомендуемое число z1 зубьев малого шкива в зависимости от передаваемой мощности Р1 и частоты вращения малого шкива n1, выбирают по табл. 14. Таблица 14. Рекомендуемый значения модуля m и числа z1 зубьев шкива
Расчет передачи ведут по допускаемой удельной силе [К]: [K] = [K]0/Cp - qv2 (48) где Ср —коэффициент динамичности нагрузки и режима работы (табл. 7); qv2 — центробежная сила, возникающая при прохождении ремнем шкивов; здесь q — масса 1 м ремня шириной 1 мм, кг/(м·мм): m, мм 2 3 4 5 7 q, кг/(м·мм) 0,003 0,004 0,006 0,007 0,008 Таблица 15. Значения коэффициента Cp для передач зубчатым ремнем от электродвигателей общепромышленного применения (выборка)
Примечание. Меньшие значения Ср при умеренных колебаниях нагрузки и возможных кратковременных перегрузках до 150%, большие — при значительных колебаниях нагрузки и перегрузках до 250%. Из условия тяговой способности необходимая ширина ремня b' > Ft/[K], (49) где Ft = l03P/v — передаваемая окружная сила, Н. Здесь Р — кВт, v — м/c. Полученное значение b' уточняют b=b’/Cb (50) Значения коэффициента Сb, учитывающего неполные витки троса у боковых поверхностей ремня: b, мм <8 8...16 16...25 25 25...40 40...65 65...100 >100 Сb 0,7 0,85 0,95 1 1,05 1,10 1,15 1,2 Ширину b ремня принимают из стандартного ряда (табл. 13). Делительные диаметры шкивов d1 =mz1; d2 = mz2, (51) где z1 и z2 — числа зубьев шкивов. Из условия долговечности ремня число зубьев меньшего шкива z1 принимают не менее рекомендуемого (табл. 14). Межосевое расстояние передачи а принимают из условия a>0,5(d2 + d1) + (2...3)m (52) Длину ремня Lp в шагах (число зубьев ремня) вычисляют по формуле, аналогичной формуле для определения длины ремня передачи плоским ремнем:  (53)где р — шаг ремня (см. табл. 11.1). Полученную длину Lр округляют до стандартного значения (см. табл. 13). Окончательное значение а при выбранной длине Lр ремня:  (54)Число зубьев ремня, находящихся в зацеплении с меньшим шкивом, (55) где α1 — угол обхвата на меньшем шкиве. Из условия равнопрочности зубьев ремня на срез и тросов на растяжение рекомендуют [z]0 > 6. При z0< [z]0 увеличивают межосевое расстояние а или число зубьев z1. Предварительное натяжение Fо в передаче необходимо для устранения зазоров в зацеплении и правильного набегания ремня на шкивы. Оно должно быть больше значения натяжения от центробежной силы, чтобы под действием последней не нарушалось зацепление ремня со шкивом: F0 = Fy b+ qbv2, (56) где b — мм; q — в кг/(м·мм); v — в м/с; Fy — удельное натяжение, Н/мм: m, мм 2 3 4 5 7 Fy, Н/мм 1,0 1,5 4,0 5,0 6,0 Сила, действующая на валы, направлена по линии центров передачи и равна Fn = 1,1Ft, (57) Средний ресурс зубчатых ремней в эксплуатации 2000 ч. Шкивы передач зубчатым ремнем Шкив передачи представляет собой зубчатое колесо (рис. 16), головки зубьев которого срезаны до диаметра, расположенного ниже делительной окружности (делительная окружность шкива совпадает с нейтральным слоем ремня). Диаметры вершин шкивов рассчитывают с учетом действующей нагрузки и податливости металлокорда ремня: для ведущего шкива da1=d1 -2t + 0,2λFtz1/b, (58) для ведомого шкива da2=d2 -2t + 0,2λFtz2/b, (59) где t — расстояние от впадины зуба ремня до осевой линии троса (табл. 12), мм; λ — податливость металлокорда ремня шириной 1 мм на длине шага, мм2/H: m, мм 2 3 4 5 7 λ мм2/H: 0,0009 0,0014 0,0006 0,0008 0,0011 Ширина В шкива при ширине b ремня B = b + m (60) Зубья на шкивах нарезают специальными фрезами методом обкатки. Окружной шаг шкива по средней линии зубьев pШ1=π(da1-hш)/z1 и pШ1=π(da2-hш)/z1 (61) где hш — глубина впадины шкива: m, мм 2 3 4 5 7 hш, мм 2,2 3,0 4,0 5,0 8,5 sш, мм 1,8 3,2 4,0 4,8 7,5 Здесь sш — наименьшая ширина впадины шкива. Расчет передачи зубчатым ремнем рекомендуется вести в последовательности, изложенной в решении примера 10.1 Пример 3. Рассчитать передачу зубчатым ремнем от электродвигателя к редуктору привода ленточного конвейера. Требуемая мощность электродвигателя Р1=5,2 кВт при n1=2880 мин-1. Передаточное число ременной передачи u=4,03. Характер нагрузки — спокойная, работа двухсменная. Решение. 1. Модуль ремня. По табл. 14 принимаем модуль зубчатого ремня m=4 мм. По табл. 12 шаг ремня р = 12,57 мм. 2. Числа зубьев шкивов. Согласно рекомендациям табл. 14 принимаем число зубьев малого шкива z1 = 20. Число зубьев большого шкива z2=uz1= 4,03·20 = 80,6. Принимаем z2 = 80. 3. Делительные диаметры шкивов [формула (51)]: d1 = mz1 = 4·20 = 80 мм, d2 = mz1 = 4·80 = 320 мм. 4. Длина ремня. Ориентировочное межосевое расстояние [формула (52)] a>0,5(d2 + d1) + 2m = 0,5·(320 + 80) + 2·4=208 мм. Тогда длина ремня в шагах [формула (53)]  шаговПо стандартному ряду (см. табл. 13) принимаем Lр = 90 шагов. 5. Окончательное межосевое расстояние [формула (54)]  6. Угол обхвата ремнем малого шкива a1=1800-570(d2-d1)/a = 180° - 57°-(320 – 80)/218 = 117°. 7. Число зубьев ремня, находящихся в зацеплении с меньшим шкивом [формула (55)], z0=z1a1/3600>[z]0= 20·1170/3600=6,5 >[z]0 = 6, что допустимо. 8. Фактическое передаточное число uф= z2/z1 = 80/20 = 4 9. Скорость ремня v = πd1n1/60000 = π·80·2880/60000 = 12,1 м/с. 10. Окружная сила, а) Вращающий момент на ведущем валу Т1=9550P1/n1=9550·5,2/2880 = 17,24 Н·м. б) Окружная сила Ft = 2·103 T1/d1 = 2·103·17,24/80 = 431 H. 11. Ширина ремня. а) Для модуля m=4 мм принимаем [К]0 = 25 Н/мм; q = 0,006 кг/(м·мм). б) Коэффициент динамичности и режима работы при спокойной нагрузке и двухсменной работе по табл. 15: Cp = 1,4. в) Допускаемая удельная сила [формула (48)]: [К]= [K]0 /Cp – qv2 = 25/1.4·0,006·12.12 = 17 Н/мм. г) Предварительное значение ширины ремня [формула (49)] b’ = Ft[K] = 431/17 = 25,4 мм. д) Уточненное значение ширины ремня [формула (50)] при Сb= 1,05: b = b’/Cb = 25,4/1,05 = 24,2 мм. По стандартному ряду (см. табл. 13) принимаем b= 25 мм. 12. Сила предварительного натяжения ремня [формула (56)] при рекомендуемом для модуля m =4 мм удельном натяжения Fy =4 Н/мм; F0 = Fyb + qbv2 = 4·25 + 0.006·25·12,12 = 122 Н. 13. Сила, действующая на валы [формула (57)], Fn = 1,1Ft= 1,1·431 = 474 Н. 14. Размеры шкивов, а) Диаметры вершин шкивов [формулы (58), (59)] при податливости λ = 0,0006 мм2/Н и t= 0,8 мм (табл. 12): da1= d1 - 2t + 0,2λF1z1/b = 80·2·0,8 + 0,2·6·10·431·20/25 = 78,44 мм. da2= d2-2t + 0,2λF1z2/b = 320·2·0.8 + 0.2·6·10·431·807/25= 318,24 мм. б) Ширина шкива [формула (60)] В = b +m = 25 + 4 = 29 мм. Принимаем B = 30 мм. в) Окружной шаг шкива по средней линии зубьев [формула (61)] при hш=4 мм: pш1=π(da1-hш)/z1 = π(78,44-4)/20 = 11,69 мм, pш1=π(da1-hш)/z1 = π(318,24 - 4)/80 = 12,33 мм. Для сравнения габаритных размеров ременных передач примеры 1 и 3 решены по данным одного и того же привода ленточного конвейера. Результаты решения сведены в табл. 16. Таблица 16. Результаты подбора ременных передач
Из таблицы следует, что передача плоским ремнем характеризуется наибольшим межосевым расстоянием и большими диаметрами и шириной шкивов. Наименьшее межосевое расстояние имеют передачи поликлиновым и зубчатымремнями. В передаче зубчатым ремнем наименьшая ширина шкива и небольшая нагрузка на валы. Ременные вариаторы Ременные вариаторы просты по конструкции, надежны в эксплуатации, могут работать в любых условиях, просты в уходе.   В качестве тягового органа в ременных вариаторах применяют как стандартные клиновые ремни по ГОСТ 1284 — 68, так и специальные широкие вариаторные ремни. Скорость регулируют изменением диаметра одного (рис. 18, а) или одновременно обоих (рис. 18, б) шкивов посредством осевого перемещения конических дисков, образующих шкив. В передачах с одним регулируемым шкивом (рис. 18, а) шкив подпружинен и, как правило, насажен на вал электродвигателя, ведомый шкив постоянного диаметра — на вал рабочей машины. Перемещением двигателя изменяется натяжение ремня, заставляющее перемещаться диски подпружиненного шкива и изменяющее его рабочий диаметр. Передачи с двумя регулируемыми шкивами преимущественно выполняют по схеме (рис. 18, б) с одним подпружиненным шкивом и с другим — регулируемым принудительно. Изменение длины ремня в процессе регулирования компенсируется автоматически пружиной, что упрощает конструкцию. Диапазон регулирования при стандартных ремнях вследствие их малой ширины небольшой: Д=1,2÷1,7, и зависит от типа ремня и числа регулируемых шкивов. Передаваемая мощность до 60 кВт. Диапазон регулирования значительно расширяется в случае применения вариаторных ремней, которые отличаются от стандартных большей относительной шириной и меньшим углом клина. Для повышения гибкости ремни изготовляют зубчатыми (рис. 17). Диапазон регулирования Д = 2,5÷ 3. При одном ремне в передаче вариаторы могут передавать до 25 кВт, при нескольких ремнях — до 55 кВт. Однако применение нескольких ремней усложняет конструкцию и повышает требования к точности изготовления. Расчет ременных вариаторов производят по аналогии с расчетом клиноременной передачи, с учетом числа регулируемых шкивов. Рекомендации по конструированию 1. Для удобства надевания и замены ремней шкивы передач должны быть установлены консольно — на концы валов и как можно ближе к опоре (для уменьшения момента, изгибающего вал). 2. Для создания предварительного натяжения ремня, компенсации его удлинения при эксплуатации в конструкции ременной передачи должно быть предусмотрено устройство для натяжения ремня. Обычно это устройство используют и для свободной установки нового ремня в передаче. 3. Рекомендуют ведомую ветвь передачи располагать сверху для увеличения угла обхвата при провисании ремня. При установке натяжного ролика его следует располагать на ведомой ветви внутри контура передачи. 4. На поверхности обода шкивов плоскоременных передач, работающих с > 40 м/с, необходимо протачивать кольцевые канавки для выхода из под ремня воздуха, вовлекаемого между набегающей ветвью и шкивом и снижающего их сцепление. 5. Во избежание повышенного изнашивания шероховатость рабочей поверхности шкива не должна быть больше 2,5 мкм. Вопросы для самопроверки - Какой деталью выделяются ременные передачи среди фрикционных ? - Какие силы действуют в ремне ? - Какие нагрузки действуют на опоры валов колёс ременной передачи ? - Как соединяются концы ремня ? - Какие существуют способы поддержания натяжения ремней ? - Какой деталью выделяются ременные передачи среди фрикционных? - Какие силы действуют в ремне? - Какие нагрузки действуют на опоры валов колёс ременной передачи? - Как соединяются концы ремня? - Какие существуют способы поддержания натяжения ремней? - Какой принцип работы передачи зубчатым ремнем? Ее достоинства и недостатки. - Чем обусловлена область применения передачи зубчатым ремнем? - Как устроен зубчатый ремень? Какие бывают ремни по способу изготовления? - Каковы критерии расчета передачи зубчатым ремнем? Какой основной параметр определяют при расчете? - Для чего в передаче зубчатым ремнем создают предварительное натяжение ремня? - Что представляет собой открытая передача плоским ремнем? - Каковы основные типы плоских приводных ремней? Как устроен плоский резинотканевый ремень? - Какой основной геометрический параметр определяют при расчете передачи с плоскими ремнями? - Какие факторы влияют на нагрузочную способность передачи плоским ремнем? Как в расчете учитывают реальные условия эксплуатации? - Почему при проектировании ременных передач следует избегать минимальных диаметров шкивов? Почему пленочные ремни допускают работу с меньшими диаметрами шкивов? - Что определяет область применения чугунных шкивов? - Для чего у некоторых шкивов передач плоским ремнем обод делают выпуклым? - Каково назначение натяжного устройства - Каковы достоинства и недостатки передачи клиновым ремнем по сравнению с передачей плоским ремнем? Чем объяснить большую нагрузочную способность передачи клиновым ремнем? - Каковы основные типы клиновых ремней? Почему рекомендуют применять ремни узких сечений? - Какова конструкция клинового ремня? Почему в клиновом ремне корд размещают в зоне нейтрального слоя? - Почему при огибании шкивов равных диаметров напряжения в клиновом ремне значительно больше, чем в плоском? - Какой основной параметр определяют при расчете ременной передачи клиновым, поликлиновым ремнем? - Почему ограничивают число ремней в комплекте? - Назовите основной недостаток ременных передач, не имеющих натяжных устройств. - В приводе автомобильного вентилятора для охлаждения радиатора при меняют ременную передачу. Какую конкретно передачу из перечисленных в классификации можно рекомендовать для этой цели? - Перечислите достоинства и недостатки ременной передачи по сравнению с фрикционной и с зубчатой передачами. - Приведите примеры применения плоскоременных передач. - Почему в плоскоременной передаче один шкив обязательно делают вы пуклым? - Определите КПД ременной передачи, если мощность на ведущем валу P1 = 12,5 кВт, на ведомом P2 = 12,0 кВт. - Чем отличаются шкивы клиноременных передач от поликлиновых! - Определите оптимальное межосевое расстояние для клиноременнои пере дачи, если D1 = 200 мм; D2 = 800 мм. - На рисунке покажите дугу упругого скольжения на ведущем и ведомом шкивах. На какой ветви (набегающей или сбегающей) находятся дуги сколь жения и покоя?  - На рисунке покажите правильную установку клинового ремня с учетом максимального использования его тяговой способности. Дайте соответст вующие объяснения.  - Как уменьшить число пробегов ремня? - Дайте определение передаточного числа ременной передачи, если извест ны угловые скорости и частота вращения. Можно ли определить передаточ ное число ременной передачи, по отношению диаметров ведущего и ведомого шкивов? - Почему клиноременные передачи по сравнению с плоскоременными при од них и тех же габаритах могут передать большую мощность? - Ha каком участке ремня возникают минимальные изгибающие напря жения? - От каких параметров ременной передачи зависит центробежная сила Fv? - В чем заключается усталостное разрушение ремней? - Что понимают под долговечностью ремня? - Запишите формулу для определения площади поперечного сечения ремня, если задано число ремней в клиноременной передаче. - Кратко изложите методику расчета клиноременной передачи на долго вечность и объясните его необходимость. - Кратко охарактеризуйте работу ременной передачи в зоне частичного буксования (см. рис.14). - К передачам какого типа относится ре менная передача? 1) ...к передачам непосредственного касания за счет сил трения 2) ...к передачам гибкой связью зацеплением 3) ...к передачам гибкой связью за счет сил трения - Можно ли с помощью ременной переда чи осуществить вращение между валами, оси которых пересекаются? 1. Можно 2. Нельзя - Какой вид ременных передач получил наибольшее распространение в совре менных машинах? 1. Плоскоременные 2. Клиноременные 3. С плоским ремнем и натяжным роликом - Дайте определение для угла в ремен ных передачах 1. Угол, соответствующий дугам, по которым происходит касание ремня и обода шкива 2. Угол между ветвями ремня - Какая ременная передача имеет больший КПД? 1. Плоскоременная 2. Клиноременная 3. С натяжным роликом - Какие плоские ремни наиболее часто применяют в ма шинах? 1. Кожаные 2. Хлопчатобумажные 3. Прорезиненные 4. Шерстяные - В каком диапазоне скоростей целесообразно применять прорезиненный ремень типа В (см. табл. 1)? 1) До 15 м/с 2) 15-25 м/с 3) Свыше 25 м/с - Можно ли надевать клиновые ремни, не сближая шки вы передачи? 1. Можно 2. Нельзя - Какое передаточное число может иметь одноступенча тая плоскоременная передача без натяжного ролика? 1) До 4 2) 6 3) 8 4) 10 5) Свыше 10 - Какая ветвь открытой ременной передачи испытывает при работе большее напряжение? 1. Ведущая 2. Ведомая - Назовите формулу для определения нагрузки на валы 1) Fo+ Ft /2 + Fv 2) Fo – Ft /2 + Fv 3) 2F0cosβ/2 - Что называется полезным напряжением? 1. Fo/A , 2. Ft /A 3. E(δ/D) 4. Ev /A - По графику на рисунке определите КПД передачи при = 0,4  1) 10% 2) 90% 3) 0,4% 4) 4,5% - По какому допускаемому напряжению в ремне проек тируются ременные передачи? 1. Ко 2. [K]n - От чего зависит усталостное разрушение ремня? 1. От попадания абразивных материалов на рабочую поверхность ремня 2. От его буксования 3. От его перегрева 4. От его циклического изгиба при огибании шкива - Как изменяется долговечность ремня при изменении межосевого расстояния в сторону увеличения, если прочие условия ос- таются прежними? 1. Увеличивается 2. Уменьшается 3. Не изменяется - Определите допускаемое число пробегов в 1 с для среднескоростных плоскоременных передач 1) 5 2) 10 3) 11-12 4) Св. 20 - В чем заключается расчет на тяговую способность клиноременных передач? 1) В определении площади поперечного сечения ремня A0 2) В определении допускаемого полезного напряжения [K]n 3) В определении требуемого числа клиновых ремней | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||