Расчёт клиноременной передачи.

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.

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.

Предварительный расчёт валов редуктора.

Предварительные расчёты проведём на
кручение по пониженным допускаемым
напряжениям.

Диаметр выходного конца при допускаемом
напряжении, учитывая влияние изгиба
вала от натяжения ремня, [τ0]=25
МПа

Принимаем ближайшее большее значение
из стандартного ряда dв2=28
мм. Диаметр вала под подшипниками
принимаемdп2=35 мм.
Шестерню выполним за одно целое с валом.

Допускаемое напряжение принимаем
[τ0]=20 МПа

С учётом стандартного ряда dв3=50
мм. Диаметр вала под подшипниками
принимаемdп3=55 мм,
под зубчатым колесомdк3=60
мм.

Диаметры остальных участков валов
назначают исходя из конструктивных
соображений при компоновке редуктора.

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.

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.

Конструктивные размеры шестерни и колеса.

Шестерня выполняется за одно целое с
валом; её размеры определены выше: d1=65
мм,d1a=70
мм,b1=45 мм.

Колесо штампованное: d2=335
мм,da2=340
мм,b2=40 мм.

Диаметр ступицы dст=1,6·dк3=1,6·65=104мм;
длина ступицыlст=1,2·65=78
мм.

Толщина обода δ0=(2,5÷4)m=4·2,5=10
мм.

Толщина диска C=0,3·b2=0,3·40=12
мм.

Толщина стенок корпуса и крышки:
δ=0,025·а 1=0,025·200 1=6 мм; δ1=0,02·200 1=0,02·200 1=5,
берём δ1=8 мм.

верхнего пояса корпуса и крышки

b=1,5·δ=1,5·8=12
мм;b1=1,5·δ1=1,5·8=12
мм;

нижнего пояса корпуса

p=2,35·δ=2,35·8=18,8≈19
мм.

Диаметр болтов: фундаментных
d1=(0,03÷0,036)·a 12=0,035·400 12=26,4
мм; принимаем болты с резьбой М27;

крепящих крышку к корпусу у подшипников
d2=(0,7÷0,75)·d1=19,8
мм; принимаем болты с резьбой М20;

соединяющих крышку с корпусом
d3=(0,5÷0,6)·d1=15,9
мм; принимаем болты с резьбой М16.

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.

Предлагаем ознакомиться:  Амнезия, причины, симптомы и лечение

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.

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.

Компоновка редуктора.I этап.

Проводим горизонтальную осевую линию;
на ней двумя вертикальными линиями
показываем межосевое расстояние aw=315
мм.

Вычерчиваем шестерню и колесо в виде
прямоугольников; шестерня выполнена
за одно целое с валом; длина ступицы
колеса равна ширине венца и не выступает
за пределы прямоугольника.

а) зазор между торцом шестерни и внутренней
стенкой корпуса А1=1,2·δ=1,2·8=9,6≈10
мм.

б) зазор от окружности вершин зубьев
колеса до внутренней стенки корпуса
А=δ =8 мм.

в) расстояние между диметром окружности
вершин зубьев шестерни и внутренней
стенкой А=δ=8 мм.

Предварительно намечаем радиальные
шарикоподшипники средней серии: для
ведущего вала подшипник 308: d=40
мм,D=90 мм,B=23
мм,C=41,0 кН, С0=22,4 кН;
для ведомого вала подшипник 313:d=65
мм,D=140 мм,B=33
мм, С=93,3 кН, С0=56,0 кН.

Смазка подшипников – пластичный
смазывающий материал. Для предотвращения
вымывания смазки из подшипника вводим
мазеудерживающие кольца. Их ширина
определяет размер у=12 мм.

Расстояние на ведущем валу l1=72,7
мм, на ведомом валуl2=77,7
мм. Примем окончательноl1=l2=78
мм.

Глубина гнезда подшипника lг=1,5·В;
для подшипника 308 В=23 мм;lг=1,5·23=48
мм.

Толщину фланца Δ крышки подшипника
принимают примерно равной d0отверстия; в этом фланце Δ=12 мм. Высоту
головки болта примем 0,7·dб=0,7·12=8,4
мм. Устанавливаем зазор между головкой
болта и торцом шкива в 30 мм.

Измерением устанавливаем расстояние
l3=115,4 мм, определяющее
положение шкива относительно ближайшей
опоры, окончательно принимаемl3=116
мм.

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.

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

Предлагаем ознакомиться:  Как отменять утрожестан при беременности

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.

Р = С*Д2

С = 1,2

Р = 1,2 * 250 = 300 мм

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.

Проверка прочности шпоночных соединений.

Шпонки
призматические со скруглёнными концами.
(ГОСТ 23360 – 78)

Материал
шпонок – сталь 45 нормализованная.

d=28
мм;b×h=10×8
мм;t1=5,0 мм;l=56
мм;T2=93,73·103Н·мм

Ведем расчёт
для более нагруженной шпонки – под
соединительной муфтой. d=50
мм;b×h=18×11
мм;t1=7,0 мм;l=160
мм;T3=436,55·103Н·мм.

Условие
прочности выполнено.

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.

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.

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).

Уточненный расчет вала.

Материал
вала – сталь 45 нормализованная; σв=570
МПа.

Предел
выносливости σ-1=0,43·570=246 МПа;
τ-1=0,58·246=142 МПа.

Сечение А–А.
Диаметр вала равен 60мм. Концентрация
напряжений обусловлена наличием
шпоночной канавки. kσ=1,59,kτ=1,49;
масштабные факторыεσ=0,76;
ετ=0,65; коэффициенты ψσ≈0,15,
ψτ≈0,1.

Крутящий
момент T3=436,55·103Н·мм.

среднее значениеσm=0.

Коэффициент
запаса прочности по нормальным напряжениям

Сечение
Л–Л. Концентрация напряжений обусловлена
переходом диаметра с 55 мм до 50мм.,
коэффициенты концентрации напряженийkσ=1,65
мм,kτ=1,19
мм. Масштабные факторы εσ=0,8;
ετ=0,69 мм. ψσ=0,15; ψτ=0,1.

Сечение
Б–Б. Концентрация напряжений обусловлена
наличием шпоночной канавки:kσ=1,59,kτ=1,49;
масштабные факторыεσ=0,76;
ετ=0,65.

Амплитуда
нормальных напряжений изгиба

Амплитуда и
среднее напряжение цикла касательных
напряжений

Коэффициенты
запаса прочности

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ
ЗАПИСКАМА
91Сафонов
А.И.2012

НОВОСИБИРСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

170103

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА
ПРИКЛАДНОЙ МЕХАНИКИ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к
расчётно-графической работе по дисциплине
“Детали машин”

на
тему: проектирование цилиндрического
прямозубого редуктора.

Автор
проекта
Сафонов А.И.

Специальность
170103, Средства поражения и
боеприпасы

Обозначение
проекта КР 40 — 080512.18.00

Группа
МА 91

Руководитель
проекта
Трефилова Н.В.

Проект
защищен
Оценка

Члены комиссии

Новосибирск,
2012

Расчет передачи

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

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.

Предлагаем ознакомиться:  Как перевести числа в двоичную систему счисления

Пример расчета длины ремней

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.

ПЧ = 97/47,5 = 2,04

Д2 = 2,04*1,25(1-0,02) = 250 мм

Полученный результат полностью соответствует требованиям ГОСТа.

Р = С*Д2

С = 1,2

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

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.

Э = 6,06/1,213 = 5.

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.

Загрузка ...
Adblock detector