Расчет клиноременной передачи

4.         Расчет клиноременной передачи.

Расчетная схема клиноременной передачи представлена на рис. 2.

Рисунок 2 - Расчетная схема клиноременной передачи.

Исходные данные для расчета:

Т1рем. = Тэл.	= 58,52 Нм
Uкл.рем.	= 1,93
nэл = n1рем.	= 1447,5 мин -1
hБ = 0,98	КПД барабана

 

Расчет проводим для клиноременной передачи нормального сечения.

Осуществим выбор сечения ремня по величине крутящего момента. Так как (50 <Т_рем.1 = 58,52 <150) Нм, то выбираем тип сечения ремня “В”.

Диаметр d₁ (мм) меньшего (ведущего) шкива определяем по формуле (17).

 

d₁ = kd³√ Т_рем.1 = (30…40) ³√ Т_рем.1 (17)

Подставляя значения в формулу (17) имеем:

d₁ = 40 ∙ 3,89 = 155,6 мм

Принимаем стандартный диаметр шкива по ГОСТ 17383-73

d_1ст. = 160 мм.

Скорость ремня (м/с) определяется по формуле (18).

U₁ = p ∙ d_1ст. ∙ (n_1рем. / 60) (18)

Подставляя значения в формулу (18) имеем:

U₁ = 3,14 ∙ 0,16 ∙ (1447,5 / 60) = 12,12 м/с

 

Диаметр d₂ (мм) большего (ведомого) шкива ременной передачи определяется по формуле (19).

d₂ = d₁ ∙ U_кл.рем ∙ (1 – ε) (19)

где:

ε – коэффициент упругого проскальзывания, ε = 0,01…0,02. Для расчетов принимаем значение ε равное 0,015

Подставляя значения в формулу (19) имеем:

d₂ = 160 ∙ 1,93 ∙ (1 – 0,015) = 304,17 мм.

Принимаем стандартный диаметр шкива по ГОСТ 17383-73 d_2ст. = 315 мм.

Уточенное значение передаточного отношения клиноременной передачи определяется по формуле (20).

U_{кл.рем.ут.} = d_2ст. / [d_1ст. х (1 – ε)] (20)

Подставляя значения в формулу (20) имеем:

U_{кл.рем.ут.} = 315 / [160 х (1 – 0.015)] = 2,0

Уточненное значение частоты вращения (мин ^-1) на входном

валу редуктора рассчитываем по формуле (21).

n_{2рем.ут.} = n_1рем. / U_{кл.рем.ут.} (21)

Подставляя значения в формулу (21) имеем:

n_{2рем.ут.} = 1447,5 / 2,0 = 723,75 (мин ^-1)

Рекомендации по выбору межосевого расстояния ременной передачи имеют вид отображенный в формуле (22).

0,6 х (d_1ст. + d_2ст.) £ а¢_рем. £ 1.5 х (d_1ст. + d_2ст.) (22)

Предварительно принимаем а¢_рем. = 0,8 х (d_1ст. + d_2ст.).

а¢_рем. = 0,8 х (160 + 315) = 380 мм.

Длина клинового ремня (мм) определяется по формуле (23).

L¢_рем. = 2а¢_рем + [p(d_1ст. + d_2ст.)]/ 2 + [(d_2ст. – d_1ст.) ²] / 4а¢_рем (23)

Подставляя значения в формулу (23) имеем:

L¢_рем. = 2 х 380 + 745,75 + 15,80 = 1541,55 мм

Полученное значение согласовываем со стандартным.

L_рем.ст. = 1600 мм

Находим уточненное значение межосевого расстояния по формуле (24).

а_рем. =0,25 ∙ [(L_рем.ст. – w) + √( L_рем.ст. – w)² –8 y] (24)

Где:

w,y – вспомогательные параметры и находятся по формулам (25) и (26) соответственно.

w = 0,5p ∙ (d_1ст. + d_2ст.) (25)

y = 0,25 ∙ ((d_2ст. – d_1ст.) ²) (26)

Подставляя соответствующие значения в формулы (25) и (26) имеем:

w = 0,5 ∙ 3,14 ∙ (160 + 315) = 745,75

y = 0,25 ∙ ((315 – 160)²) = 6006,25

Сводим получившиеся значения в формулу (24).

а _рем. = 0,25∙(854,25 + 825,65) = 420 мм

Число пробегов ремня в секунду определяется по формуле (27).

n = U₁ / L_р.ст. (27)

Подставляя значения в формулу (27) имеем:

n = 12,12/ 1,60 = 7,58

Угол охвата ремнем меньшего шкива (град) определяется по формуле (28).

a₁ = 180° - 57° ∙ [(d_2ст. – d_1ст.) / а_рем] (28)

Подставляя значения в формулу (28) имеем:

a₁ = 180° - 57° ∙ [(315 – 140) / 510] = 159°

Значение расчетной мощности, передаваемой одним ремнем сечением “В” с учетом действительных условий эксплуатации передачи (кВт) определяется по формуле (29).

Р_расч. = Р₀ ∙ C_a ∙ C_L ∙ C_p(29)

где:

Р₀ – номинальная мощность (кВт) передаваемая одним ремнем. Находится по таблице П19 приложения и равна 2,89 кВт.

C_p – коэффициент учитывающий режим работы ременной передачи в приводе конвейера. В соответствии с условием задания режим работы легкий, число смен принимаем равной двум, тогда C_p = 1,1.

C_a - коэффициент, учитывающий действительный угол охвата ремнем меньшего шкива. C_a = 0,95.

C_L – коэффициент длины ремня. Зависит от отношения L_рем.ст. / L_0. Где L₀ – базовая длина ремня в зависимости от типа ремня. Для типа ремня “В” L₀ = 2,24. L_рем.ст. / L₀ = 1,60 / 2,24 = 0,71 Тогда C_L = 0,84

Подставляя значения в формулу (29) имеем:

Р_расч. = 2,89 ∙ 1,1 ∙ 0,95 ∙ 0,84 = 2,54 кВт

Предварительное количество ремней в комплекте определяется по формуле (30).

Z¢_рем. = Р_1рем. / Р_расч. (30)

Подставляя значения в формулу (29) имеем:

Z¢_рем. = 8,87 / 2,54 = 3,49

В зависимости от полученного значения Z¢_рем. принимаем значение коэффициента C_z, учитывающего неравномерность распределения нагрузки по ремням. C_z = 0,90.

Расчетное число ремней с учетом неравномерности распределения нагрузки между ремнями определяется по формуле (31).

Z_рем. = Р_1рем. / (Р_расч. ∙ C_z) (31)

Подставляя значения в формулу (31) имеем:

Z_рем. = 8,87 / (2,54 ∙ 0,95) = 3,88

Принимаем число ремней равной 4.

Сила предварительного натяжения одного ремня (Н) сечением “В” определяется по формуле (32).

F₀₁ = [(850 ∙ Р_1рем.∙ C_L) / (U₁ ∙ C_a ∙ C_p ∙ Z_рем.)] + q ∙ U₁² (32)

где:

q – масса одного метра длины клинового ремня, q = 0,3 кг / м

Подставляя значения в формулу (32) имеем:

F₀₁ = [(850 ∙ 8,87 ∙ 0,86) / (12,12 ∙ 0,95 ∙ 1,1 ∙ 4)] + 0,3 ∙ 12,12 ²

F₀₁ = (6333,18 / 50,66) + 44,07 = 169,0 Н

 

Сила, действующая на валы со стороны ременной передачи (Н) определяется по формуле (33).

F_в = 2 F₀₁ ∙ Z_рем. ∙ sin (a₁ / 2) (33)

Подставляя значения в формулу (32) имеем:

F_в = 2 х 169 ∙ 4 ∙ sin 79,5° = 1326,96 Н

Ширина шкива (мм) определяется по формуле (34).

М = (Z_рем. – 1)∙e + 2f (34)

где:

e и f – параметры ремня по справочным таблицам e = 19, f = 12,5

Подставляя значения в формулу (34) имеем:

М = (4 – 1) ∙ 19 + 2 ∙ 12,5 = 82 мм.

Так как М=82 мм >l₁ = 80 мм, то выбираем для шкивов тип 2.

Осевая фиксация шкивов осуществляется:

·         малого шкива с помощью концевой гайки;

·         большого шкива с помощью гайки и стопорной шайбы с лапкой и носиком

5.         Выбор редуктора

Выбор стандартного редуктора с цилиндрическими зубчатыми колесами осуществляется на основании передаточного отношения U_ред. и при выполнении условия:

Т_2ред. £ Т_{ред.ном.}

где Т_{ред.ном.} =1000Н∙м - значение номинального вращающего момента на выходном валу для редукторов ЦУ–160.

Т_2ред.= 588,86 Н∙м < Т_{ред.ном.}= 1000Н∙м

Вращающий фактический момент на выходном валу редуктора не превышает значение номинального (допустимого) вращающего момента на выходном валу для редуктора, следовательно, возможен выбор одноступенчатого редуктора ЦУ–160-5.6.

6.         Выбор зубчатой муфты

Жесткая компенсирующая муфта (зубчатая муфта типа М3) позволяет компенсировать несоостность и угловые перемещения вала барабана по отношению к валу редуктора.

Диаметр расточки втулки муфты предварительно примем равным диаметру выходного вала редуктора d_вых. = 55 мм.

Из справочной таблицы по выбору зубчатой муфты выпишем значение вращающего момента передаваемого этой муфтой:

М_к = 1,6 кНм

Расчетный момент на выходном валу редуктора (Нм) определяется по формуле (36):

Т_расч. = Т_2ред. ∙ К_р (36)

Где К_р – коэффициент, учитывающий режим работы привода конвейера К_р = 1,1.

Подставляя значения в формулу (36) имеем:

Т_расч. = 588,86 ∙ 1.1 = 647,75 Нм

Условие М_к ³ Т_расч. выполняется.

Справочное значение, передаваемое муфтой МЗ55Ц–1600 момента значительно больше расчетного момента, следовательно, данная муфта может быть принята к установке в приводе.

Число зубьев зубчатой муфты Z =40

Модуль зацепления m=3

Диаметр делительной окружности зубчатой муфты (мм) определяется по формуле (37):

d_w = m ∙ z (37)

Подставляя значения в формулу (37) имеем:

d_w = 3 ∙ 40 = 120 мм

Окружное усилие на делительной окружности муфты (Н) определяется по формуле (38):

F_t = 2 ∙ Т_2ред. / d_w (38)

Подставляя значения в формулу (38) имеем:

F_t = 2 ∙ 588,86/ 0,12 = 9814,3 Н

Список используемой литературы

1.            В.Е. Воскресенский. “Расчет приводов конвейеров. Детали машин и основы конструирования.”

2.         П.Г. Гузенков “Курсовое проектирование по деталям машин и подъемно – транспортным машинам”. Москва Высшая Школа 1990

3.            Н.А. Грубе, Г.И. Яковлев, Т.Г. Бочарова. “Проектирование и расчет приводов технологического и транспортного оборудования. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию.”