Рассчитать клиноременную передачу при следующих исходных данных:
Мощность на ведущем шкиве P1 = 8 кВт
Частота вращения ведущего шкива n1 = 973 мин-1
Передаточное число ременной передачи u = 2
Характер нагрузки переменная
Число смен работы в течение суток nc = 2
Относительное скольжение ремня = 0.015
Решение
1. Определение крутящего момента на ведущем шкиве
T1 = 9550 = 9550 = 78.52 Н•м.
2. Выбор ремня
По величине крутящего момента T1 выбираем ремень В нормального сечения (см. табл. 4.4). Для этого ремня минимальный диаметр ведущего шкива d1min = 125 мм, ширина нейтрального слоя bp= 14 мм, площадь поперечного сечения одного ремня А = 138 мм2, масса 1 погонного метра
qm= 0.18 кг/м (табл. 4.4).
3. Определение геометрических размеров передачи
Диаметр ведущего шкива
d1 = 40 = 40 = 171.3 мм.
Округляем d1 до ближайшего стандартного значения d1 = 180 мм (ряд на с. 117).
Диаметр ведомого шкива
d2 = ud1(1 - )=2•180 (1 - 0.015) = 354.6 мм.
Округляем d2 до ближайшего стандартного значения d2 = 355 мм.
Межосевое расстояние и длина ремня.
Предварительное значение межосевого расстояния
= 0.8 (d1+ d2) = 0.8 (180 + 355) = 428 мм.
Для определения длины ремня используем зависимость
L = 2 + 0.5 (d1+ d2) + =
= 2•428 + 0.5 (180 + 355) + = 1714.3 мм.
Округляем L до стандартного значения L = 1600 мм (ряд на с. 118). Принятое значение L удовлетворяет ограничениям Lmin L Lmax (см. табл. 4.4).
Уточняем межосевое расстояние по формуле
= 0.25(L-W+ ),
где W = 0.5 (d1+ d2) = 0.5 (180 + 355) = 840.38 мм;
Y = 2(d2 - d1)2 = 2 (355 - 80)2 = 61250 мм2.
Окончательно получим
= 0.25(1600-840.38 + ) = 369.45 мм.
Угол обхвата на ведущем шкиве
= - 57. = - 57. = 152.8 .
4. Скорость ремня
V = = = 9.17 м/с.
5. Окружное усилие
Ft= = = 872.44 Н.
6. Частота пробегов ремня
= = = 5.731 с-1.
7. Допускаемое полезное напряжение
[ ] = Cα Cp,
где - приведенное полезное напряжение;
Cα - коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата,
Cα = 1– 0.44 ln =1– 0.44 ln = 0.928;
Cp - коэффициент режима работы,
Cp = Cн - 0.1(nc - 1) = 0.85 - 0.1(2 - 1) = 0.75.
Здесь nc = 2 - число смен работы передачи в течение суток;
Cн = 0.85 - коэффициент нагружения при переменной нагрузке.
Приведенное полезное напряжение для нормальных ремней
= - - 0.001V2 = - - 0.001•9.172 = 2.8 МПа,
где Cu - коэффициент, учитывающий влияние передаточного числа на напряжения изгиба в ремне,
Cu = 1.14 - = 1.14 - = 1.13.
В результате расчета получим [ ] = 2.8•0.928•0.75 = 1.95 МПа.
8. Число ремней
Зададимся начальным значением Z = 3 и по табл. 4.5 выберем Cz= 0.95. Определим расчетное число ремней
Z’ = = = 3.41.
Полученное значение Z’ округлим до ближайшего большего целого числа Z = 4. Для этого числа ремней Cz= 0.9 (табл. 4.5). Подставим Cz в формулу для Z’ и в результате расчета получим Z’ = 3.6. Поскольку Z ’< Z, окончательно примем Z = 4.
9. Сила предварительного натяжения одного ремня
S0 = 0.75 + qmV2 = 0.75 + 0.18•9.172 = 250.17 Н.
10. Сила, действующая на валы передачи,
Fb = 2 S0 Z sin = 2•250.17•4 sin = 1945.5 Н.
Пример 2
Рассчитать плоскоременную передачу при следующих исходных данных:
Мощность на ведущем шкиве P1 = 8 кВт
Частота вращения ведущего шкива n1 = 973 мин-1
Передаточное число ременной передачи u = 2
Характер нагрузки переменная
Число смен работы в течение суток nc = 2
Относительное скольжение ремня = 0.015
Угол наклона передачи к горизонту = 0
Решение
1. Определение крутящего момента на ведущем шкиве
T1 = 9550 = 9550 = 78.52 Н.
2. Выбор ремня
По табл. 4.13 выбираем ремень резинотканевый из ткани БКНЛ-65 с тремя прокладками (Z = 3), для которого = 1.2 мм, P0 = 3Н/мм. Базовый предел выносливости для резинотканевых ремней = 7 МПа.
3. Определение геометрических размеров передачи
3.1. Диаметр ведущего шкива
d1 = 60 = 40 = 256.9 мм,
Округляем d1 до ближайшего стандартного значения d1 = 250 мм (ряд на с. 117).
3.2. Диаметр ведомого шкива
d2 = ud1(1 - ) = 2·250 (1 - 0.015) = 492.5 мм.
Округляем d2 до ближайшего стандартного значения d2 = 500 мм (ряд на с. 117).
3.3. Межосевое расстояние и длина ремня
Предварительно определяем межосевое расстояние по формуле
=2(d1+ d2) = 2(250 + 500) = 1500 мм.
Для определения длины ремня используем зависимость
L = 2 + 0.5 (d1+ d2) + =
= 2•1500 + 0.5 (250 + 500) + = 4188.5 мм.
Принимаем L = 4200 мм из нормального ряда размеров.
Уточняем межосевое расстояние по формуле
= 0.25(L - W+ ),
где W = 0.5 (d1 + d2) = 0.5 (250 + 500) = 1178.1 мм;
Y = 2(d2 - d1)2 = 2(500 - 250)2 = 125000 мм2.
Окончательно получим
= 0.25(4200 - 1178.1+ ) = 1505.76 мм.
3.4. Угол обхвата на ведущем шкиве
= - 57. = - 57. = 170.4 .
4. Скорость ремня
V = = = 12.736 м/с.
5. Окружное усилие
Ft= = = 628.16 Н.
6. Частота пробегов ремня
= = = 3.032 с-1.
7. Приведенное полезное напряжение
K0 = = = 2.5 МПа.
8. Допускаемое полезное напряжение
[K] = K0 Cα Cv CCp,
где Cα - коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата,
Kреж – коэффициент режима работы, при односменном режиме Kреж = 1.
В результате расчета получили Kэ = 1•1•1.25•1.5•1 = 1.875.
5. Выбор цепи
Расчетное значение шага цепи определим по формуле (5.5):
tp = 28 = 28 = 36.69мм,
где mр = 1 – коэффициент рядности для однорядной цепи;
[p] – допускаемое давление в шарнире цепи, на первом этапе расчета ориентировочно принимаем [p] = 20 МПа.
По табл. 5.4 выбрана цепь ПР-38.1-127 с ближайшим большим к tp шагом, имеющая следующие характеристики: шаг t = 38.1 мм, площадь опорной поверхности шарнира цепи A = 394 мм2, масса одного погонного метра цепи qm= 5.5 кг/м.
Допускаемое давление в шарнире цепи [p] определим методом линейной интерполяции (табл. 5.4) [p] = 27.5 МПа.
Для нового значения [p] уточним расчетный шаг цепи
tp= 28 = 32.99мм.
Поскольку полученное значение tp < t и tp > tmin, где tmin = 31.75 мм – ближайший меньший по отношению к t стандартный шаг цепи, то оставляем без изменения первоначально выбранный шаг цепи.
Геометрические параметры передачи
6. Число звеньев цепи
Lt = 2At+0.5(Z1+Z2)+ = 2•40+0.5(25+50)+ =117.89.
Приняли после округления Lt=118.
7. Длина цепи L= tLt= 38.1•118 = 4495.8 мм.
8. Межосевое расстояние
= 0.25 t [Y + ] =
= 0.25•38.1 [80.5+ ] = 1525.99 мм,
где Y = Lt - 0.5 (Z1+ Z2) = 118 - 0.5(25 + 50) = 80.5 мм.
9. Диаметры делительных окружностей звездочек:
dj= , d1 = = 303.99 мм; d2 = = 606.779 мм.
Проверочный расчет передачи
10. Скорость цепи
V = = = 4.763 м/с.
11. Окружное усилие в цепи
Ft= = = 3947.5 Н.
12. Усилие от провисания цепи
Ff = 0.01Kf qm = 0.01•6.25•5.5•1525.99 = 524.6 Н,
где Kf= 6.25 - коэффициент, учитывающий наклон передачи к горизонту.
13. Центробежное усилие
Fv = qm V2 = 5.5•4.7632 = 124.77 Н.
14. Давление в шарнире цепи
p = = = 11.67 МПа.
15. Условие статической прочности цепи
p = = 14.67 МПа.
Поскольку это условие выполняется, то цепь обладает необходимой статической прочностью.
16. Сила, нагружающая валы передачи,
Fb= kb Ft = 1.15•3947.5 = 4539.6 Н.
Пример 5
Рассчитать передачу зубчатой цепью при следующих исходных данных: