Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Условные обозначения:

  • Wp — расчетная ширина канавки шкива;
  • b — глубина канавки над расчетной шириной;
  • dp — расчетный диаметр шкива;
  • h — глубина канавки ниже расчетной ширины;
  • е — расстояние между осями канавок;
  • f — расстояние между осями крайней канавки и ближайшим торцом шкива;
  • α — угол канавки шкива;
  • de — наружный диаметр шкива;
  • r — радиус закругления верхней кромки канавки шкива;
  • М — ширина шкива.

Номинальные расчетные диаметры dp шкивов, мм:

50; (53); 56; (60); 63; (67); 71; (75); 80; (85); 90; (95); 100; (106); 112; (118); 125; (132); 140; (150); 160; (170); 180; (190); 200; (212); 224; (236); 250; (265); 280; (300); 315; (335); 355; (375); 400; (425); 450; 475; 500; (530); 560; (600); (620); 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); (3550); (3750); (4000) мм.

Примечание. Размеры, указанные в скобках, применяются в технически обоснованных случаях.

Минимальный расчетный диаметр меньшего шкива передачи, мм

В табл. 1 указаны минимальные расчетные диаметры шкивов для клиновых ремней разных сечений. Уменьшение диаметров по сравнению с указанными в таблице недопустимо, так так это приведет к быстрому выходу ремня из строя.

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Размеры канавок шкивов для клиновых ремней

В табл. 2 приведены размеры, необходимые для изготовления канавок шкивов для клиновых ремней. Угол α клина канавки зависит от расчетного диаметра и изменяется в пределах от 34 (для шкивов малого диаметра для ремней сечений Z, А , В) до 40 (для шкивов большого диаметра).

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Нормы точности для изготовления шкивов

В стандарте даются также нормы точности для изготовления шкивов:

  • допускаемое отклонение от номинального значения расчетного диаметра шкивов — по h11;
  • предельные отклонения угла канавки шкивов, обработанных резанием, должны быть не более:
    • ±1° — шкивов для ремней сечений Z, А. В;
    • ±30′ — шкивов для ремней сечений С, D, Е, ЕО.

Допуск биения конусной рабочей поверхности канавки шкива в заданном направлении на каждые 100 мм расчетного диаметра относительно оси должен быть не более:

  • 0,20 мм — при частоте вращения шкива до 8 с-1;
  • 0,15 мм — при частоте вращения шкива свыше 8 с-1 до 16 с-1;
  • 0,10 мм — при частоте вращения шкива свыше 16 с-1.

Значение параметра Ra шероховатости рабочих поверхностей канавок шкива должно быть не более 2,5 мкм.

Балансировка шкивов для клиновых ремней

Каждый шкив, работающий со скоростью свыше 5 м/с, должен быть сбалансирован. Допустимый дисбаланс:

  • 0.06 г•м — при скорости от 5 до 10 м/с;
  • 0,03 г•м — при скорости свыше 10 до 15 м/с;
  • 0,02 г•м — при скорости свыше 15 до 20 м/с;
  • 0.01 г•м — при скорости свыше 20 до 3о м/с.

Типы шкивов для клиновых ремней

В зависимости от конструкции различают шкивы типов 1…6 (рис. 1…6) и типов 7…9 (рис. 7…9).

Шкив типа 1 — монолитный с односторонней выступающей ступицей.

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Рис.1

Шкив типа 2 — монолитный с односторонней выточкой.

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Рис.2

Шкив типа 3 — монолитный с односторонней выточкой и выступающей ступицей.

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Рис.3

Шкив типа 4 — с диском и ступицей, выступающей с одного торца обода.

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Рис.4

Шкив типа 5 — с диском и ступицей, укороченной с одного торца обода.

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Рис.5

Шкив типа 6 — с диском и ступицей, выступающей с одного и укороченной с другого торца обода.

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Рис.6

Шкив типа 7 — со спицами и ступицей, выступающей с одного торца обода.

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Рис.7

Шкив типа 8 — со спицами и ступицей, укороченной с одного торца обода.

Рис.8

Шкив типа 9 — со спицами и ступицей, выступающей с одного и укороченной с другого торца обода.

Рис.9

Даны варианты исполнения посадочного отверстия (рис. 10):

  • цилиндрический,
  • конический со шпонкой,
  • конический.

Рис.10

Условное обозначение шкивов для приводных клиновых ремней

Приведены система условных обозначений шкивов и примеры условного обозначения шкива.

Схема построения условного обозначения шкивов

  1. 1 — тип шкива;
  2. 2 — сечение ремня;
  3. 3 — число канавок шкива;
  4. 4 — расчетный диаметр шкива;
  5. 5 — диаметр посадочного отверстия;
  6. 6 — марка материала;
  7. 7— обозначение стандарта на шкив.

Пример условного обозначения шкива для клиноременной передачи

Пример условного обозначения шкива для приводных клиновых ремней типа 1, с сечением А, с тремя канавками, расчетным диаметром dp = 224 мм, с цилиндрическим посадочным отверстием d1 = 28 мм, из чугуна марки СЧ20 по ГОСТ 1412 -85:

Источник: https://pro-techinfo.ru/konstruktsii-detalej-mashin-onlajn/peredachi-detalej-mashin/remennye-peredachi/shkivy-po-gost-20889-88-dlya-privodnyh-klinovyh-remnej/

Минимальный диаметр шкива клиноременной передачи

Современная промышленность, машиностроение и прочие отрасли применяют в своей работе разнообразные механизмы. Они обеспечивают работу агрегатов, транспортных средств, моторов и т. д. Одним из востребованных, часто применяемых устройств является клиноременная передача .

Представленный механизм включает в себя несколько категорий конструкций. Они отличаются геометрическими параметрами, назначением, подходом к выполнению возложенных на механизм задач. Что собой представляют представленные приборы, будет рассмотрено далее.

Общая характеристика

Устройство клиноременной передачи предполагает использование особого способа приведения в действие всего механизма. При этом применяется энергия, производимая в процессе вращательного момента. Это обеспечивает ременная передача. Она использует механическую энергию, которую впоследствии передает другому механизму.

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Такая конструкция состоит из ремня и минимум двух шкивов. Первый из названных конструкционных элементов изготавливается чаще всего из резины. Ремень клиноременной передачи изготавливается из материала, который прошел специальную обработку. Это позволяет представленному элементу быть устойчивым к средним и небольшим механическим воздействиям, повышенным температурам.

Среди ременных передач клиноременная является самой востребованной. Эту конструкцию сегодня достаточно часто применяют при производстве автомобилей, а также прочих разновидностей транспортных средств.

Особенности конструкции

Конструкция представленной разновидности передачи механической энергии включает в себя клиноременные шкивы и ремень. Последний из этих элементов обладает клинообразной формой. Шкивы выполнены в виде дисков из металла. Они имеют ответвления, равномерно распределенные по окружности. Они удерживают ремень в требуемом положении на поверхности шкивов.

Лента может быть двух типов. Она может иметь зубья или обладает абсолютно гладкой поверхностью. Выбор зависит от назначения механизма. Раньше представленная конструкция применялась во многих системах различных категорий транспортных средств.

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Сегодня представленный тип передачи механической энергии применяется в водяных насосах и генераторах машин. В тяжелой автомобильной технике подобная система устанавливается с целью приведения в движение гидроусилителей руля.

Эта система обладает гидронасосом. Именно в нем используется подобная конструкция. Также клиноременные передачи устанавливают в компрессорах воздушного типа. Они предназначены для усилителей системы тормозов транспортного средства.

Требования к элементам конструкции

Ремни клиновые обладают относительно небольшой толщиной. Это позволяет значительно сократить габариты, занимаемые системой. Однако этот факт требует особого подхода к организации геометрии шкива. Чтобы лента с него не соскакивала, внешняя поверхность дисков имеет специальные канавки. Они удерживают ремень в пазах.

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Размер самого шкива подбирается в соответствии с передаточным соотношением. Если необходимо создать понижающую передачу, ведомый шкив будет больше ведущего элемента конструкции. Существует и обратное соотношение.

При изготовлении ленты ремня применяются специальные мягкие материалы, которые не должны терять своих эксплуатационных качеств при любых погодных условиях. В мороз и жару ремень остается гибким. Именно по этой причине не допускается установка вместо специальной ленты иного материала. Это приведет к поломке агрегата.

Разновидности

Клиноременная передача может быть выполнена в нескольких конфигурациях. Различают несколько популярных типов представленных механизмов. Одной из самых простых является открытая система. Шкивы при этом вращаются в одном направлении, оси перемещаются параллельно.

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Если же диски будут двигаться в противоположные стороны при сохранении параллельности полос, появляется перекрестная разновидность системы. Если же оси перекрещиваются, это будет полуперекрестная разновидность.

Если оси пересекаются, возникает угловая передача. Она применяет ступенчатые шкивы. Такая конструкция позволяет влиять на скорость под углом ведомого вала. Скорость ведущего шкива при этом остается постоянной.

Передача с холостым шкивом позволяет прекратить движение ведомого шкива при продолжении вращения ведущего вала. Передача с натяжным роликом способствует самостоятельному натяжению ремня.

Ремень

Ремни клиновые относятся к категории тяговых элементов конструкции. Он должен обеспечить отдачу требуемой энергии без пробуксовки. Лента должна обладать повышенной прочностью, износоустойчивостью. Полотно должно хорошо сцепляться с внешней поверхностью дисков.

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Ширина ремней может значительно отличаться. При изготовлении применяются прорезиненные хлопчатобумажные, шерстяные материалы, кожа. Выбор зависит от условий эксплуатации техники.

Лента может быть выполнена из кордткани или кордшнура. Это наиболее надежные, гибкие и быстроходные разновидности.

Современное машиностроение сегодня часто применяет зубчатые ремни. Их еще называют полиамидными. На их поверхности предусмотрено 4 выступа. Они сцепляются с соответствующими элементами на шкивах. Они хорошо себя зарекомендовали в высокоскоростных передачах, механизмах с небольшим расстоянием между шкивами.

Расчетный диаметр шкива

Расчет клиноременной передачи начинают с определения диаметра шкива. Для этого необходимо взять два ролика цилиндрической формы. Диаметр их составляет величину Д. Это значение устанавливается для каждого размера сечения канавки. При этом контакт роликов проходит на уровне диаметра.

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Два ролика представленного типа необходимо поместить в канавку. Поверхности должны соприкоснуться. Между касательными плоскостями, которые образуют ролики, необходимо замерять расстояние. Они должны проходить параллельно относительно шкива.

Для расчета диаметра диска применяется особая формула. Она выглядит так:

Д = РК – 2Х, где РК – расстояние, которое замеряется между роликами, мм; Х – расстояние от диаметра диска до касательной, подходящей к ролику (проходит параллельно оси диска).

Расчет передачи

Расчет клиноременной передачи производится по установленной методике. При этом определяется показатель передаваемой мощности механизма. Она рассчитывается по следующей формуле:

Читать также:  Почему искрит дрель при работе

М = Мном. * К, где Мном. – номинальная мощность, которую потребляет привод при работе, кВт; К – коэффициент динамической нагрузки.

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

При проведении расчетов во внимание берется показатель, вероятность распределения которого в стационарном режиме составляет не более 80%. Коэффициент нагрузки и режима представлены в специальных таблицах. При этом можно определить скорость для ремня. Она будет составлять:

Читайте также:  Листовые ножницы гильотинные для резки металла

СР = π * Д1 * ЧВ1/6000 = π * Д2 * ЧВ2/6000, где Д1, Д2 – диаметр меньшего и большего шкива (соответственно); ЧВ1, ЧВ2 – частота вращения меньшего и большего диска. Диаметр меньшего шкива не должен превышать расчетную предельно допустимую скорость ремня. Она составляет 30 м/с.

Пример расчета

Чтобы вникнуть в методику расчета, необходимо рассмотреть технологию проведения этого процесса на конкретном примере. Допустим, необходимо определить передаточное число клиноременной передачи.

При этом известно, что мощность ведущего диска составляет 4 кВт, а его скорость (угловая) равняется 97 рад./с. При этом ведомый шкив имеет этот показатель на уровне 47,5 рад./с.

Диаметр меньшего шкива составляет 20 мм, а большего – 25 мм.

  • Чтобы определить передаточное отношение, необходимо брать в расчет ремни с нормальным показателем сечения, изготовленные из кордткани (размер А). Расчет выглядит так:
  • Определив по таблице диаметр шкивов, было установлено, что меньший вал имеет рекомендуемый размер 125 мм. Больший вал при скольжении ремня 0,02 будет равен:
  • Д2 = 2,04*1,25(1-0,02) = 250 мм
  • Полученный результат полностью соответствует требованиям ГОСТа.

Пример расчета длины ремней

Длина ремня клиноременной передачи также может быть определена при использовании представленного расчета. Сначала нужно рассчитать расстояние между осями дисков. Для этого применяется формула:

  1. Отсюда можно найти расстояние между валами:
  2. Р = 1,2 * 250 = 300 мм
  3. Далее можно определить длину ремня:
  4. Д = (2*300 + (250-125)²+1,57(250+125))/4*300 = 120,5 см

Внутренняя длина ремня при размере А согласно ГОСТу равняется 118 см. При этом расчетная длина ленты должна составлять 121,3 см.

Расчет эксплуатации системы

Определяя размеры клиноременной передачи, необходимо рассчитать основные показатели ее эксплуатации. Для начала необходимо установить скорость, с которой будет вращаться лента. Для этого применяется определенный расчет. Данные для него были приведены выше.

  • С = 97 * 0,125 / 2 = 6,06 м/с
  • При этом шкивы будут вращаться с различной скоростью. Меньший вал будет оборачиваться с таким показателем:
  • СВм = 30 * 97 / 3,14 = 916 мин ¹

Исходя из представленных расчетов в соответствующих справочниках, определяется предельная мощность, которую можно передать при использовании представленного ремня. Этот показатель равняется 1,5 кВт.

Чтобы проверить материал на долговечность, необходимо произвести простой расчет:

Полученный показатель допустим ГОСТом, по которому изготавливается представленный ремень. Его эксплуатация будет достаточно продолжительной.

Недостатки конструкции

Привод клиноременной передачи применяется во многих механизмах и агрегатах. Эта конструкция имеет массу достоинств. Однако у нее есть и целый перечень недостатков. Они отличаются большими размерами. Поэтому не для всех агрегатов подходит представленная система.

При этом ременная передача отмечена малой несущей способностью. Это влияет на эксплуатационные характеристики всей системы. При использовании даже самых современных материалов срок эксплуатации ремня оставляет желать лучшего. Он стирается, разрывается.

Передаточное число является величиной непостоянной. Это связано со скольжением ремня плоской формы. На валы при использовании представленной конструкции оказывается высокое механическое воздействие.

Также нагрузка действует на их опоры. Это обусловлено необходимостью натягивать предварительно ремень. При этом применяются дополнительные элементы в конструкции.

Они гасят колебания линии, удерживая полосу на поверхности шкивов.

Положительные стороны

Клиноременная передача обладает массой достоинств, поэтому ее сегодня применяют в различных агрегатах достаточно часто. Подобная конструкция обеспечивает высокую плавность работы. Система функционирует практически бесшумно.

При неточностях при установке шкивов это отклонение компенсируется. Это особенно заметно по углу перекрещивания, который определяется между дисками. Нагрузка компенсируется в процессе проскальзывания ремня. Это позволяет несколько продлить срок эксплуатации системы.

Передача ременного типа компенсирует пульсации, которые возникают при работе двигателя. Поэтому можно обойтись без установки упругой муфты. Чем проще конструкция, тем лучше.

Смазывать представленный механизм не потребуется. Экономия проявляется в отсутствии необходимости приобретать расходные материалы. Шкивы и ремень можно легко заменить. Стоимость представленных элементов остается приемлемой. Смонтировать систему просто.

При использовании этой системы получается создать регулируемое передаточное отношение. Механизм имеет возможность работать на высоких скоростях. Даже при обрыве ленты остальные элементы системы остаются целыми. Валы при этом могут находиться на значительном удалении друг от друга.

Рассмотрев, что собой представляет клиноременная передача, можно отметить ее высокие эксплуатационные характеристики. Благодаря этому, представленную систему сегодня используют во многих агрегатах.

Ременная передача передает крутящий момент с ведущего вала на ведомый. В зависимости от передаточного числа она может повышать или понижать обороты. Передаточное число зависит от соотношения диаметров шкивов — приводных колес, связанных ремнем. При расчете параметров привода нужно также учитывать мощность на ведущем валу, скорость его вращения и общие габариты устройства.

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Устройство ременной передачи, ее характеристики

Ременная передача представляет собой пару шкивов, соединенных бесконечным закольцованным ремнем.

Эти приводные колеса, как правило, располагают в одной плоскости, а оси делают параллельными, при этом приводные колеса вращаются в одном направлении.

Плоские (или круглые) ремни позволяют изменять направление вращения за счет перекрещивания, а взаимное расположение осей- за счет использования дополнительных пассивных роликов. При этом теряется часть мощности.

Клиноременные приводы за счет клиновидной формы поперечного сечения ремня позволяют увеличить площадь зацепления его со шкивом ременной передачи. На нем делается канавка по форме клина.

Зубчатоременные приводы имеют зубцы равного шага и профиля на внутренней стороне ремня и на поверхности обода. Они не проскальзывают, позволяя передавать большую мощность.

Читать также:  Что означает сталь 40х

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Для расчета привода важны следующие основные параметры:

  • число оборотов ведущего вала;
  • мощность, передаваемую приводом;
  • потребное число оборотов ведомого вала;
  • профиль ремня, его толщина и длина;
  • расчетный, наружный, внутренний диаметр колеса;
  • профиль канавки (для клиноременного);
  • шаг передачи (для зубчатоременного)
  • межосевое расстояние;

Вычисления обычно проводят в несколько этапов.

Основные диаметры

Для расчета параметров шкивов, а также привода в целом, применяются различные значения диаметров, так, для шкива клиноременной передачи используются:

Для вычисления передаточного числа используется расчетный диаметр, а наружный-для расчета габаритов привода при компоновке механизма.

Для зубчатоременной передачи Dрасч отличается от Dнар на высоту зубца.Передаточное число также рассчитывается, исходя из значения Dрасч.

Для расчета плоскоременного привода, особенно при большом размере обода относительно толщины профиля, часто принимают Dрасч равным наружному.

Расчет диаметра шкива

  1. Вначале следует определить передаточное число, исходя из заложенной скорости вращения ведущего вала n1 и потребной скорости вращения ведомого вала n2/ Оно будет равно:
  2. Если уже имеется в наличии готовый двигатель с приводным колесом, расчет диаметра шкива по передаточному отношению i проводится по формуле:
  3. Если же механизм проектируется с нуля, то теоретически подойдет любая пара приводных колес, удовлетворяющих условию:
  4. На практике расчет ведущего колеса проводят, исходя из:
  • Размеров и конструкции ведущего вала. Деталь должна надежно крепится на валу, соответствовать ему по размету внутреннего отверстия, способу посадки, крепления. Предельно минимальный диаметр шкива обычно берется из соотношения Dрасч ≥ 2,5 Dвн
  • Допустимых габаритов передачи. При проектировании механизмов требуется уложиться в габаритные размеры. При этом учитывается также межосевое расстояние. чем оно меньше, тем сильнее сгибается ремень при обтекании обода и тем больше он изнашивается. Слишком большое расстояние приводит к возбуждению продольных колебаний. Расстояние также уточняют, исходя из длины ремня. Если не планируется изготовление уникальной детали, то длину выбирают из стандартного ряда.
  • Передаваемой мощности. Материал детали должен выдержать угловые нагрузки. Это актуально для больших мощностей и крутящих моментов.
  • Окончательный расчет диаметра окончательно уточняют по результату габаритных и мощностных оценок.

Источник: https://morflot.su/minimalnyj-diametr-shkiva-klinoremennoj-peredachi/

Как вычислить передаточное число шкивов. Расчёт диаметра шкива клиноременной передачи

Ременная передача передает крутящий момент с ведущего вала на ведомый. В зависимости от она может повышать или понижать обороты. Передаточное число зависит от соотношения диаметров шкивов — приводных колес, связанных ремнем. При расчете параметров привода нужно также учитывать мощность на ведущем валу, скорость его вращения и общие габариты устройства.

Устройство ременной передачи, ее характеристики

Ременная передача представляет собой пару шкивов, соединенных бесконечным закольцованным ремнем.

Эти приводные колеса, как правило, располагают в одной плоскости, а оси делают параллельными, при этом приводные колеса вращаются в одном направлении.

Плоские (или круглые) ремни позволяют изменять направление вращения за счет перекрещивания, а взаимное расположение осей- за счет использования дополнительных пассивных роликов. При этом теряется часть мощности.

Клиноременные приводы за счет клиновидной формы поперечного сечения ремня позволяют увеличить площадь зацепления его со шкивом ременной передачи. На нем делается канавка по форме клина.

Зубчатоременные приводы имеют зубцы равного шага и профиля на внутренней стороне ремня и на поверхности обода. Они не проскальзывают, позволяя передавать большую мощность.

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачиРасчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Для расчета привода важны следующие основные параметры:

  • число оборотов ведущего вала;
  • мощность, передаваемую приводом;
  • потребное число оборотов ведомого вала;
  • профиль ремня, его толщина и длина;
  • расчетный, наружный, внутренний диаметр колеса;
  • профиль канавки (для клиноременного);
  • шаг передачи (для зубчатоременного)
  • межосевое расстояние;

Вычисления обычно проводят в несколько этапов.

Основные диаметры

Для расчета параметров шкивов, а также привода в целом, применяются различные значения диаметров, так, для шкива клиноременной передачи используются:

  • расчетный D расч;
  • наружный D нар;
  • внутренний, или посадочный D вн.

Для вычисления передаточного числа используется расчетный диаметр, а наружный-для расчета габаритов привода при компоновке механизма.

Для зубчатоременной передачи D расч отличается от D нар на высоту зубца. Передаточное число также рассчитывается, исходя из значения D расч.

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Для расчета плоскоременного привода, особенно при большом размере обода относительно толщины профиля, часто принимают D расч равным наружному.

Расчет диаметра шкива

  • Вначале следует определить передаточное число, исходя из заложенной скорости вращения ведущего вала n1 и потребной скорости вращения ведомого вала n2/ Оно будет равно:
  • Если уже имеется в наличии готовый двигатель с приводным колесом, расчет диаметра шкива по i проводится по формуле:
  • Если же механизм проектируется с нуля, то теоретически подойдет любая пара приводных колес, удовлетворяющих условию:
  • На практике расчет ведущего колеса проводят, исходя из:
  • Размеров и конструкции ведущего вала. Деталь должна надежно крепится на валу, соответствовать ему по размету внутреннего отверстия, способу посадки, крепления. Предельно минимальный диаметр шкива обычно берется из соотношения D расч ≥ 2,5 D вн
  • Допустимых габаритов передачи. При проектировании механизмов требуется уложиться в габаритные размеры. При этом учитывается также межосевое расстояние. чем оно меньше, тем сильнее сгибается ремень при обтекании обода и тем больше он изнашивается. Слишком большое расстояние приводит к возбуждению продольных колебаний. Расстояние также уточняют, исходя из длины ремня. Если не планируется изготовление уникальной детали, то длину выбирают из стандартного ряда.
  • Передаваемой мощности. Материал детали должен выдержать угловые нагрузки. Это актуально для больших мощностей и крутящих моментов.
Читайте также:  Дефекты сварных швов: виды, методы обнаружения и контроля, причины

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Окончательный расчет диаметра окончательно уточняют по результату габаритных и мощностных оценок.

Вопрос господ Рабынина и Новикова, Нижегородская область.

Просим ответить, как правильно рассчитать диаметры шкивов
, чтобы ножевой вал деревообрабатывающего станка вращался со скоростью 3000…3500 оборотов в минуту. Частота вращения электрического двигателя 1410 оборотов в минуту (двигатель трехфазный, но будет включен в однофазную сеть (220 В) с помощью системы конденсаторов. Ремень клиновой.

Сначала несколько слов о клиноременной передаче
— одной из самых распространенных систем для передачи вращательного движения при помощи шкивов и приводного ремня (такую передачу используют в широких диапазонах нагрузок и скоростей).

У нас выпускают приводные ремни двух типов — собственно приводные (по ГОСТ 1284) и для автотракторных двигателей (по ГОСТ 5813). Ремни того и другого типа несколько отличаются друг от друга по размерам. Характеристики некоторых ремней приведены в таблицах 1 и 2, поперечное сечение клинового ремня показано на рис. 1.

Оба типа ремней имеют клиновидную форму с углом при вершине клина в 40° с допуском ± 1°. Минимальный диаметр меньшего шкива также указан в таблицах 1 и 2. Однако при выборе минимального диаметра шкива следует еще учитывать линейную скорость движения ремня, которая не должна превышать 25…

30 м/с, а лучше (для большей долговечности ремня), чтобы эта скорость находилась в пределах 8… 12 м/с.

Примечание. Названия тех или иных параметров приведены в подрисуночных надписях к рис. 1.

Примечание. Название тех или иных параметров приведены в подрисуночных подписях к рис. 1.

  1. Диаметр шкива, в зависимости от частоты вращения вала и линейной скорости шкива, определяют по формуле:
  2. D1=19000*V/n,
  3. где D1 — диаметр шкива, мм; V — линейная скорость шкива, м/с; n — частота вращения вала, об/мин.
  4. Диаметр ведомого шкива вычисляют по следующей формуле:
  5. D2 = D1x(1 — ε)/(n1/n2),

где D1 и D2 — диаметры ведущего и ведомого шкивов, мм; ε — коэффициент скольжения ремня, равный 0,007…0,02; n1 и n2 — частота вращения ведущего и ведомого валов, об/мин.

  • Так как значение коэффициента скольжения весьма мало, то поправку на скольжение можно и не учитывать, то есть вышестоящая формула приобретет более простой вид:
  • D2 = D1*(n1/n2)
  • Минимальное расстояние между осями шкивов (минимальное межцентровое расстояние) составляет:
  • Lmin = 0,5x(D1+D2)+3h,
  • где Lmin — минимальное межцентровое расстояние, мм; D1 и D2 — диаметры шкивов, мм; h — высота профиля ремня.

Чем меньше межцентровое расстояние, тем сильнее изгибается ремень при работе и тем меньше срок его службы.

Целесообразно принимать межцентровое расстояние больше минимального значения Lmin, причем делают его тем больше, чем ближе значение передаточного отношения к единице.

Но во избежание чрезмерной вибрации применять очень длинные ремни не следует. Кстати, максимальное межцентровое расстояние Lmax легко вычислить по формуле:

  1. Lmax
  2. Но в любом случае значение межцентрового расстояния L зависит от параметров используемого ремня:
  3. L = А1+√(A1 2 — А2),

где L — расчетное межцентровое расстояние, мм; А1 и А2 — дополнительные величины, которые придется вычислять. Теперь разберемся с величинами А1 и А2. Зная диаметры обоих шкивов и стандартную длину выбранного ремня, определить значения А1 и А2 совсем несложно:

  • А1 = /4, а
  • А2 = [(D2 — D1) 2 ]/8,
  • где L — стандартная длина выбранного ремня, мм; D1 и D2 — диаметры шкивов, мм.

Размечая плиту для установки электродвигателя и приводимого во вращение устройства, например, круглой пилы, требуется предусмотреть возможность перемещения электродвигателя на плите. Дело в том, что расчет не дает абсолютно точного расстояния между осями двигателя и пилы. Кроме того, необходимо обеспечить возможность натяжения ремня и компенсировать его растяжение.

Конфигурация ручья шкива и его размеры приведены на рис. 2. Размеры, обозначенные на рисунке буквами, имеются в приложениях к соответствующим ГОСТам и в справочниках. Но если ГОСТов и справочников нет, все необходимые размеры ручья шкива можно примерно определить по размерам имеющегося клиновидного ремня (см. рис. 1), считая, что

е = с + h;

b = ацт+2c*tg(ф/2) = а;

s = а/2+(4…10).

  1. Поскольку интересующий нас случай связан с ременной передачей, передаточное отношение которой не очень большое, на угол охвата ремнем меньшего шкива мы при расчете внимания не обращаем.
  2. В качестве практических рекомендаций скажем, что материалом для шкивов может быть любой металл. Добавим также, что для получения максимальной мощности от трехфазного электродвигателя, включенного в однофазную сеть, емкости конденсаторов должны быть следующими:
  3. Ср = 66Рн и Сп = 2Ср = 132Рн,
  4. где Сп — емкость пускового конденсатора, мкФ; Ср — емкость рабочего конденсатора, мкФ; Рн — номинальная мощность двигателя, кВт.
  5. Для клиноременной передачи
    немаловажным обстоятельством, сильно сказывающимся на долговечности ремня, является параллельность осей вращения шкивов.

При проектировании оборудования необходимо знать число оборотов электродвигателя. Для расчёта частоты вращения есть специальные формулы, различные для двигателей переменного и постоянного напряжения.

Синхронные и асинхронные электромашины

Двигатели переменного напряжения есть трёх типов: синхронные, угловая скорость ротора которых совпадает с угловой частотой магнитного поля статора; асинхронные – в них вращение ротора отстаёт от вращения поля; коллекторные, конструкция и принцип действия которых аналогичны двигателям постоянного напряжения.

Синхронная скорость

Скорость вращения электромашины переменного тока зависит от угловой частоты магнитного поля статора. Эта скорость называется синхронной. В синхронных двигателях вал вращается с той же быстротой, что является преимуществом этих электромашин.

Для этого в роторе машин большой мощности есть обмотка, на которую подаётся постоянное напряжение, создающее магнитное поле. В устройствах малой мощности в ротор вставлены постоянные магниты, или есть явно выраженные полюса.

Скольжение

В асинхронных машинах число оборотов вала меньше синхронной угловой частоты. Эта разница называется скольжение «S». Благодаря скольжению в роторе наводится электрический ток, и вал вращается.

Чем больше S, тем выше вращающий момент и меньше скорость. Однако при превышении скольжения выше определённой величины электродвигатель останавливается, начинает перегреваться и может выйти из строя.

Частота вращения таких устройств рассчитывается по формуле на рисунке ниже, где:

  • n – число оборотов в минуту,
  • f – частота сети,
  • p – число пар полюсов,
  • s – скольжение.

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Такие устройства есть двух типов:

  • С короткозамкнутым ротором. Обмотка в нём отливается из алюминия в процессе изготовления;
  • С фазным ротором. Обмотки выполнены из провода и подключаются к дополнительным сопротивлениям.

Регулировка частоты вращения

В процессе работы появляется необходимость регулировки числа оборотов электрических машин. Она осуществляется тремя способами:

  • Увеличение добавочного сопротивления в цепи ротора электродвигателей с фазным ротором. При необходимости сильно понизить обороты допускается подключение не трёх, а двух сопротивлений;
  • Подключение дополнительных сопротивлений в цепи статора. Применяется для запуска электрических машин большой мощности и для регулировки скорости маленьких электродвигателей. Например, число оборотов настольного вентилятора можно уменьшить, включив последовательно с ним лампу накаливания или конденсатор. Такой же результат даёт уменьшение питающего напряжения;
  • Изменение частоты сети. Подходит для синхронных и асинхронных двигателей.

Внимание!
Скорость вращения коллекторных электродвигателей, работающих от сети переменного тока, не зависит от частоты сети.

Двигатели постоянного тока

Кроме машин переменного напряжения есть электродвигатели, подключающиеся к сети постоянного тока. Число оборотов таких устройств рассчитывается по совершенно другим формулам.

Номинальная скорость вращения

Число оборотов аппарата постоянного тока рассчитывается по формуле на рисунке ниже, где:

  • n – число оборотов в минуту,
  • U – напряжение сети,
  • Rя и Iя – сопротивление и ток якоря,
  • Ce – константа двигателя (зависит от типа электромашины),
  • Ф – магнитное поле статора.

Эти данные соответствуют номинальным значениям параметров электромашины, напряжению на обмотке возбуждения и якоре или вращательному моменту на валу двигателя. Их изменение позволяет регулировать частоту вращения. Определить магнитный поток в реальном двигателе очень сложно, поэтому для расчетов пользуются силой тока, протекающего через обмотку возбуждения или напряжения на якоре.

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

Число оборотов коллекторных электродвигателей переменного тока можно найти по той же формуле.

Регулировка скорости

Регулировка скорости электродвигателя, работающего от сети постоянного тока, возможна в широких пределах. Она возможна в двух диапазонах:

  1. Вверх от номинальной. Для этого уменьшается магнитный поток при помощи добавочных сопротивлений или регулятора напряжения;
  2. Вниз от номинальной. Для этого необходимо уменьшить напряжение на якоре электромотора или включить последовательно с ним сопротивление. Кроме снижения числа оборотов это делается при запуске электродвигателя.

Знание того, по каким формулам вычисляется скорость вращения электродвигателя, необходимо при проектировании и наладке оборудования.

Видео

Источник: https://tskmn.ru/cable-and-wire/kak-vychislit-peredatochnoe-chislo-shkivov-rasch-t-diametra-shkiva.html

Кинематический, силовой и геометрический расчеты ременной передачи

Сила натяжения ведущей ветви ремня F1 сбегающей с ведомого шкива во время работы передачи, больше силы натяжения ведомой ветви его F2, набегающей на ведомый шкив. Из диаграммы (эпюры) сил, возникающих в поперечных сечениях ремня (рис. 1), следует, что на ведущем шкиве сила натяжения постепенно уменьшается, а на ведомом — увеличивается.

Читайте также:  Абразивные полировальные пасты гои, 3m для металла, стекла и др.

А так как деформация ремня приблизительно пропорциональна его силе натяжения, то на ведущем шкиве ремень укорачивается и проскальзывает по шкиву (отстает от шкива), а на ведомом — удлиняется, что также приводит к проскальзыванию (ремень опережает шкив).

Таким образом, при работе ременной передачи происходит упругое скольжение ремня на шкивах и, следовательно, потеря скорости на ведущем шкиве.

Теория упругого скольжения ремня на шкивах разработана профессорами Н. П. Петровым и Н. Е. Жуковским. По этой теории, изменение сил натяжений происходит на дугах упругого скольжения, соответствующих углам β1 и β2, которые меньше углов α1 и α2 обхвата шкивов ремнем.

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи Рис. 1

Относительное скольжение ремня

Относительное скольжение ремня ξ равно разности относительных удлинений ведущей ε1 и ведомой ε2 ветвей:

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

В соответствии с формулой

Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи окружные скорости ведущего v1 и ведомого v2 шкивов (рис. 1): Расчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи иРасчет диаметра шкивов: характеристики, устройство ременной передачи

  • Вследствие упругого скольжения ремня на шкивах v2d2. Для конечных ремней l окончательно согласовывают с ГОСТом. При окончательно установленной длине l плоскоременной или клиноременной открытой передачи действительное межосевое расстояние передачи при условии, что d1>d2 Предыдущие две формулы вытекают из (рис. 4, б) без учета провисания и начальной деформации ремня.

    Диаметр натяжного ролика

    Диаметр натяжного ролика при d1а1 и угол 2φ≥120°. Натяжной ролик устанавливают на ведомой, менее натянутой ветви ремня. При этол4 в меньшей степени снижается долговечность ремня от дополнительных перегибов на ролике и сам ролик получается легче, чем при установке его на ведущей ветви. Сила нажатия между ремнем и роликом R (рис. 4) где угол φ определяют по чертежу передачи. Вес груза рычага ролика (рис. 4, б) где размерами плеч l1 и l2 задаются.

Источник: https://metiz-bearing.ru/peredachi/raschety_remennoi_peredachi.html

Расчёт диаметров шкивов ремённой передачи для поликлиновидного ремня. Онлайн калькулятор. :: АвтоМотоГараж

Работы по переборке электродвигателя подходят к завершению. Приступаем к расчёту шкивов ремённой передачи станка. Немного терминологии по ремённой передаче.

Главными исходными данными у нас будут три значения. Первое значение это скорость вращения ротора (вала) электродвигателя 2790 оборотов в секунду. Второе и третье это скорости, которые необходимо получить на вторичном валу. Нас интересует два номинала 1800 и 3500 оборотов в минуту. Следовательно, будем делать шкив двухступенчатый.

Заметка! Для пуска трёхфазного электродвигателя мы будем использовать частотный преобразователь поэтому расчётные скорости вращения будут достоверными.

В случае если пуск двигателя осуществляется при помощи конденсаторов, то значения скорости вращения ротора будут отличаться от номинального в меньшую сторону. И на этом этапе есть возможность свести погрешность к минимуму, внеся поправки.

Но для этого придётся запустить двигатель, воспользоваться тахометром и замерить текущую скорость вращения вала.

Наши цели определены, переходим выбору типа ремня и к основному расчёту. Для каждого из выпускаемых ремней, не зависимо от типа (клиноременный, поликлиновидный или другой) есть ряд ключевых характеристик. Которые определяют рациональность применения в той или иной конструкции.

Идеальным вариантом для большинства проектов будет использование поликлиновидного ремня. Название поликлиновидный получил за счет своей конфигурации, она типа длинных замкнутых борозд, расположенных по всей длине. Названия ремня происходит от греческого слова «поли», что означает множество.

Эти борозды ещё называют по другому – рёбра или ручьи. Количество их может быть от трёх до двадцати.

Поликлиновидный ремень перед клиноременным имеет массу достоинств, таких как:

  • благодаря хорошей гибкости возможна работа на малоразмерных шкивах. В зависимости от ремня минимальный диаметр может начинаться от десяти – двенадцати миллиметров;
  • высокая тяговая способность ремня, следовательно рабочая скорость может достигать до 60 метров в секунду, против 20, максимум 35 метров в секунду у клиноременного;
  • сила сцепления поликлинового ремня с плоским шкивом при угле обхвата свыше 133° приблизительно равна силе сцепления со шкивом с канавками, а с увеличением угла обхвата сила сцепления становится выше. Поэтому для приводов с передаточным отношением свыше трёх и углом обхвата малого шкива от 120° до 150° можно применять плоский (без канавок) больший шкив;
  • благодаря легкому весу ремня уровни вибрации намного меньше.

Принимая во внимание все достоинства поликлиновидных ремней, мы будем использовать именно этот тип в наших конструкциях. Ниже приведена таблица пяти основных сечений самых распространённых поликлиновидных ремней (PH, PJ, PK, PL, PM).

Обозначение PH PJ PK PL PM
Шаг ребер, S, мм 1.6 2.34 3.56 4.7 9.4
Высота ремня, H, мм 2.7 4.0 5.4 9.0 14.2
Нейтральный слой, h0, мм 0.8 1.2 1.5 3.0 4.0
Расстояние до нейтрального слоя, h, мм 1.0 1.1 1.5 1.5 2.0
Минимальный диаметр шкива, db, мм 13 20 45 75 180
Максимальная скорость, Vmax, м/с 60 60 50 40 35
Диапазон длины, L, мм 1140…2404 356…2489 527…2550 991…2235 2286…16764
  • Рисунок схематичного обозначения элементов поликлиновидного ремня в разрезе.
  • Как для ремня, так и для ответного шкива имеется соответствующая таблица с характеристиками для изготовления шкивов.
Сечение PH PJ PK PL PM
Расстояние между канавками, e, мм 1,60±0,03 2,34±0,03 3,56±0,05 4,70±0,05 9,40±0,08
Суммарная погрешность размера e, мм ±0,3 ±0,3 ±0,3 ±0,3 ±0,3
Расстояние от края шкива fmin, мм 1.3 1.8 2.5 3.3 6.4
Угол клина α, °  40±0,5° 40±0,5° 40±0,5° 40±0,5° 40±0,5°
Радиус ra, мм 0.15 0.2 0.25 0.4 0.75
Радиус ri, мм 0.3 0.4 0.5 0.4 0.75
Минимальный диаметр шкива, db, мм 13 12 45 75 180

Минимальный радиус шкива задаётся не спроста, этот параметр регулирует срок службы ремня. Лучше всего будет если немного отступить от минимального диаметра в большую сторону. Для конкретной задачи мы выбрали самый распространённый ремень типа «РК».

Минимальный радиус для данного типа ремней составляет 45 миллиметров. Учтя это, мы будем отталкиваться ещё и от диаметров имеющихся заготовок. В нашем случае имеются заготовки диаметром 100 и 80 миллиметров. Под них и будем подгонять диаметры шкивов.

Начинаем расчёт. Приведём ещё раз наши исходные данные и обозначим цели. Скорость вращения вала электродвигателя 2790 оборотов в минуту. Ремень поликлиновидный типа «РК». Минимальный диаметр шкива, который регламентируется для него, составляет 45 миллиметров, высота нейтрального слоя 1,5 миллиметра.

Нам нужно определить оптимальные диаметры шкивов с учётом необходимых скоростей. Первая скорость вторичного вала 1800 оборотов в минуту, вторая скорость 3500 оборотов в минуту. Следовательно, у нас получается две пары шкивов: первая 2790 на 1800 оборотов в минуту, и вторая 2790 на 3500.

 Первым делом найдём передаточное отношение каждой из пар.

  1. Формула для определения передаточного отношения:
  2.  , где n1 и n2 – скорости вращения валов, D1 и D2 – диаметры шкивов.
  3. Первая пара 2790 / 1800 = 1.55
  4. Вторая пара 2790 / 3500 = 0.797
  5. Далее по следующей формуле определяем диаметр большего шкива:
  6.  , где h0 нейтральный слой ремня, параметр из таблицы выше.

D2 = 45×1.55 + 2×1.5x(1.55 – 1) = 71.4 мм

Для удобства расчётов и подбора оптимальных диаметров шкивов можно использовать онлайн калькулятор.

Инструкция как пользоваться калькулятором. Для начала определимся с единицами измерений. Все параметры кроме скорости указываем в милиметрах, скорость указываем в оборотах в минуту. В поле «Нейтральный слой ремня» вводим параметр из таблицы выше столбец «PК».

Вводим значение h0 равным 1,5 миллиметра. В следующем поле задаём скорость вращения валя электродвигателя 2790 оборотов в минуту.

В поле диаметр шкива электродвигателя вводим значение минимально регламентируемое для конкретного типа ремня, в нашем случае это 45 миллиметров. Далее вводим параметр скорости, с которым мы хотим, чтобы вращался ведомый вал.

В нашем случае это значение 1800 оборотов в минуту. Теперь остаётся нажать кнопку «Рассчитать». Диаметр ответного шкива мы получим соответствующем в поле, и оно составляет 71.4 миллиметра.

Примечание: Если необходимо выполнить оценочный расчёт для плоского ремня или клиновидного, то значением нейтрального слоя ремня можно пренебречь, выставив в поле «ho» значение «0». 

Теперь мы можем (если это нужно или требуется) увеличить диаметры шкивов. К примеру, это может понадобится для увеличения срока службы приводного ремня или увеличить коэффициент сцепления пара ремень-шкив. Также большие шкивы иногда делают намеренно для выполнения функции маховика.

Но мы сейчас хотим максимально вписаться в заготовки (у нас имеются заготовки диаметром 100 и 80 миллиметров) и соответственно подберём для себя оптимальные размеры шкивов.

После нескольких переборов значений мы остановились на следующих диаметрах D1 – 60 миллиметров и D2 – 94,5 миллиметров для первой пары. 

D2 = 60×1.55 + 2×1.5x(1.55 – 1) = 94.65 мм

Для второй пары D1 – 75 миллиметров и D2 – 60 миллиметров.

D2 = 75×0.797 + 2×1.5x(0.797 – 1) = 59.18 мм

Далее мы приступаем к изготовлению шкивов. Всем удачной работы!

Дополнительная информация по шкивам:

Мы начали первые экспиременты и уже подготовили первую часть материала: Тест ремённого привода. Поликлиновидный ремень. Так же выпустили обучающий короткометражный видеофильм.

Расчёт диаметров шкивов ремённой передачи для поликлиновидного ремня. Онлайн калькулятор.

Расчёт диаметров шкивов ремённой передачи с использованием клиновидного ремня. Онлайн калькулятор.

Расчёт диаметров шкивов ремённой передачи с применение плоского ведомого шкива. Онлайн калькулятор.

Расчёт длинны приводного поликлиновидного ремня. Онлайн калькулятор.

Расчёт длинны приводного клиновидного ремня. Онлайн калькулятор.

  • Расчёт и подбор натяжного ролика для поликлиновидного ремня
  • Расчёт и подбор натяжного ролика для клиновидного ремня
  • Точим шкив для поликлиновидного ремня

Тест ремённого привода. Поликлиновидный ремень. Первая передача.

  1. Онлайн калькуляторы на все случаи жизни, рекомендуем ознакомиться:
  2. Расчёт количества масла для бензина,
  3. Расчёт масла для топливной смеси — ёмкость без маркировки объёма,
  4. Расчёт шунтирующего сопротивления амперметра,
  5. Онлайн калькулятор — закон Ома (ток, напряжение, сопротивление) + Мощность,
  6. Расчет трансформатора с тороидальным магнитопроводом,
  7. Расчет трансформатора с броневым магнитопроводом.

Источник: https://automotogarage.ru/equipment/metalworking/pulley/poly_belt_calculation

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector