Расчет клиноременной передачи на тяговую способность и долговечность

Виды разрушения ремня и критерии работоспособности клиноременных передач аналогичны таковым для плоскоременной передачи. Методы расчета передачи обоих типов также схожи.

Расчет на тяговую способность заключается в определении требуе­мого числа клиновых ремней для обеспечения нормальной работоспособ­ности передачи:

(45)

где F_t — передаваемая окружная сила, Н; А_о — площадь поперечного сече­ния клинового ремня, мм² (см. табл.3); [К]_п — допускаемое напряжение в ремне; C_z — коэффициент числа ремней (для двух, трех ремней С_z = 0,95; для четырех—шести С_z = 0,9; более шести С_z = 0,85); = 8 — наибольшее число клиновых ремней, обеспечивающее равно­мерность их нагружения в передаче.

При получении по расчету необходимо увеличить площадь поперечного сечения ремня, выбрать следующий больший профиль ремня и таким образом снизить число ремней.

Расчет на долговечность. Число пробегов ремня в 1 с

, (46)

где U — действительное число пробегов ремня за 1 с; и — скорость рем­ня, м/с; L — расчетная длина ремня, м; [U] — допускаемое число пробегов ремня за 1 с. Для клиновых ремней [U] < 10 (в отдельных случаях [U] = 11 ÷ 12).

Заводы-изготовители клиновых ремней производят проверку гарантий­ной наработки Т_о (ч) (табл.8) для ремней, а также условно-расчетной длины L_o. При расчетной длине выбранного клинового ремня L, отличаю­щейся от табличной, гарантийную наработку (ч) для данного ремня опре­деляют по формуле

Т= T₀(L/L₀), (47)

где Т_о — гарантийная наработка ремней условно-расчетной длины L_o, ч (табл. 8); L — расчетная длина выбранного ремня, мм; L_o — условно-рас­четная длина ремня, мм (см. табл.8).

Таблица 8. Гарантийный срок службы ремней (для условно расчетной длины L₀)

Тип ремня	Условно-расчет­ная длина Lo, мм	Гарантийная наработка T0, ч, не менее, для ремней
кордтканевых	кордшнуровых
Z(О)
А
В(Б)
С(В)
Д(Г)			—
E(Д)
EО(Е)

При вытяжке клиновых ремней до 3% наибольшая гарантийная нара­ботка стандартных клиновых ремней составляет 500 ч.

Последовательность проектировочного расчета клиноременной и по­ликлиновой передачи.

Расчет производят по аналогии с расчетом плоскоременных передач (некоторые изменения, связанные со спецификой клиноременной передачи, излагаются подробнее). Расчет клиноременной передачи следует вы­полнять в следующем порядке.

1. Предварительно задать скорость ремня (5—25 м/с) и в зависимости от заданных скорости и передаваемой мощности по табл.9 выбрать про­филь ремня.

Таблица 9. Выбор типа клинового ремня в зависимости от передаваемой мощности и скорости ремня

Мощность Р, кВт	Тип ремня при скорости v, м/с
не более 5	5-10	св. 10
Не более 1	О; А	О; А	О
1-2	О; А; Б	О; А	О; А
2-4	А; Б	О; А; Б	О; А
4-7,5	Б; В	А; Б	А; Б
7,5-15	В	Б; В	Б; В
15-30	—	В	В
30-60	—	Д; Г	В
60-120	—	Д	Д; Г
120-200	—	Д; Е	Д; Г
Св. 200	—	—	Д; Е

Размеры сечения принять по табл.3. Так как заданным условиям за­дачи мощности Р и скорости v в табл.9 соответствует несколько типов (сечений) ремней, рекомендуется вначале выбрать меньшее сечение и пе­реходить к другим только в случае получения неприемлемо большого числа ремней .

2. В зависимости от выбранного типа клинового ремня по табл. 6.5 принять диаметр малого шкива D₁.

3. По диаметру малого шкива D₁ определить скорость ремня v и срав­нить с допускаемой [v] = 25 м/с. Уточнить размер.

4. Определить диаметр большого шкива D₂ и согласовать его значение с приведенными в табл.5.

5. Уточнить передаточное число и.

6. Назначить межосе­вое расстояние а.

7. По формуле (3) определить расчетную длину L ремня, округлить ее значение до стандартного (см. табл.3), после чего проверить долговеч­ность ремня (ремней) по числу пробегов. При U> [U] вы­брать следующее большее значение расчетной длины ремня L (см. табл. 3), удовлетворяющее условию U< [U], после чего уточнить межосе­вое расстояние а.

8. Определить угол обхвата меньшего шкива. При невыполнении ус­ловий следует увеличить межосевое расстояние и соответственно изменить расчетную длину ремня L.

9. Задать напряжение от предварительного натяжения и для выбранного типа ремня по табл. 6 принять допускаемое приведен­ное полезное напряжение К_о, по табл.7 — поправочные коэффициенты С_а, С_р, С_о, С_v по формуле (39) определить допускаемое полезное напря­жение [К]_П.

10. Рассчитать окружную силу F₁ по формуле (46).

11. По формуле (43) определить требуемое число ремней . При > 8 необходимо по табл.3 изменить выбранный тип ремней на боль­ший профиль и таким образом снизить число ремней.

12. Рассчитать F_o, угол и F_s.

13. Определить все размеры шкивов.

При расчете поликлиновой передачи профиль ремня выбирают в зависи­мости от передаваемой мощности меньшего шкива Р_х и его угловой скоро­сти ₁ (рис.15).

Диаметр D₁ выбирают по табл.10. Число клиньев определяют по формуле

где [z] — допускаемое число клиньев (см. табл. 4);

[Р]_П = [P]₀C_aC_pC₁ C_z — допускаемая мощность, передаваемая одним кли­ном, кВт;

[Р]_о — допускаемая приведенная мощность для одного клина, кВт (см. табл. 6.10);

С_а — коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата на тяговую способность ремня (см. табл.7); С_р — коэффициент режима работы (см. табл.7); С₁ — коэффициент, учитывающий влияние на долговечность длины ремня. Зависимость С, от отношения расчетной длины ремня L к исходной длине Z_o

L/L_o …..0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

С_а.........0,85 0,91 0,96 1 1,03 1,06

С_г — коэффициент, зависящий от числа клиньев;

при z = 2÷3 С_г = 0,95;

при z = 4÷6 С_г = 0,9;

при z>6 С_г = 0,85.

Таблица 10. Значения [Р]о для поликлиновых ремней

Обозначение сечения ремня	Диаметр меньше­го шкива D1 мм	[P]0, кВт, при скорости ремня v, м/с
A (b0 = 710 мм)		0,14 0,155 0,165	0,32 0,36 0,40	0,49 0,53
Л(b0= 1600 мм)		0,39 0,45 0,50	0,79 0,97 1,12	1,30
М(b0 = 2240 мм)		1,45 1,63 1,80	3,02 3,58 4,12	3,18 4,04 4,95

Пример 2. Рассчитать передачу клиновым ремнем нормального и узкого сечения, а также передачу поликлиновым ремнем от электродвигателя к редуктору привода ленточного конвейера. Требуемая мощность электродвигателя Р₁ =5,2 кВт при п₁ = 2880 мин^-1. Передаточное число передачи u =4,03, Характер нагрузки — спокойная, работа двухсменная. Передача предназначена для эксплуатации в центральных районах страны.

Решение. 1. Выбор сечения ремня. Для передачи мощности Р₁ = 5,2 кВт при n₁ =2880 мин^-1 можно принять ремни обычного качества:

а) клиновой ремень нормального сечения А, класс 1;

б) клиновой ремень узкого сечения SPZ, класс I;

в) поликлиновой ремень сечения К.

2. Выбор диаметра d₁ меньшего шкива.

а) Вращающий момент на ведущем валу:

Т₁ = 9550 Р₁/n₁ = 9550·5,2/2880 = 17,4 Нм.

б) Коэффициент С_p динамичности и режима работы при двухсменной работе: С_р = 1,1. Тогда Р₁ ’= С_pP₁ = 1,1·5,2 = 5,72 кВт.

в) Диаметр d₁ меньшего шкива выбираем для ремней сечений A, SPZ, К соответственно: d₁ = 100 мм; d₁ = 71 мм; d₁ = 80 мм.

Для сравнения расчет передачи выполняем для всех трех типов ремней и результаты сводим в табл. 11.

Таблица 11 Результаты расчета передач клиновыми ремнями нормального и узкого сечений и поликлиновыми ремнем

Определяемая величина	Результаты для ремней
А	SPZ	К
Расчетный диаметр d1 меньшего шкива, мм
Высота h ремня, клина, мм			2,35
Скорость ремня, м/с	15,1	10,7	12,1
Расчетные диаметр d2 большего шкива, мм, при = 0,015
Принимаем d2 мм
Фактическое передаточное число uф	4,06
Ориентировочное межосевое расстояние а, мм
Длина ремня Lp. мм
Принимаем Lp, мм, из стандартного ряда
Частота пробегов ремня, , с-1	9,4	10,6	10,8
Допускаемая частота [ U ] пробегов ремня, с-1
Номинальное межосевое расстояние аном мм
Угол обхвата ремнем меньшего шкив α1 град	134,7	134,8	118,6
Минимально допустимый угол обхвата [ α ]1 град
Минимальное межосевое расстояние аmin, при 0,98 Lp
Максимальное межосевое расстояние amax при 1,055 Lp
Допускаемая приведенная мощность, передаваемая одним ремнем или одним клином [ P ]о, кВт	2,07	2,0	0,43
Базовая длина ремня Lо, мм
Поправочные коэффициенты:
а) коэффициент Са угла обхвата	0,87	0,87	0,80
б) при Lp /Lо	0,94	0,7	1,58
коэффициент CL длины ремня	0,98	0,93	1,08
в) коэффициент Сu передаточного числа	1,14	1,14	1,14
Допускаемая мощность [ Р ], передаваемая одним ремнем или одним клином, кВт	1,82	1.67	0,39
Ориентировочное число z ремней или клиньев при Сz = 1	2,85	3,11	13,7
Коэффициент Сz числа клиньев	0,95	0,9	0,85
Число z ремней или клиньев
Допускаемое число [ z ] ремней пли клиньев
Ширина шкива В, мм
Ресурс ремней Lh, ч при К1 = 2,5 и К2 = 1			—
Сила предварительного натяжения ремней Fо, Н
Сила Fn, Н, действующая на валы

Сравнение результатов расчета показывает, что меньшие размеры имеет передача поликлиновым ремнем.