Расчет клиноременной передачи

Исходные данные:

Рде= кВт; nдe=nH= об/мин; икр= ; Тдв= Нм.

9.1 .Проектный расчет.

Диаметр меньшего шкива

Расчет клиноременной передачи - №1 - открытая онлайн библиотека

Полученное значение округляем до стандартного в большую сторону, но не менее минимального диаметра d1, указанного [1.табл.7.7 и 7.8]

Принимаем d1= мм ГОСТ 17383-73

Диаметр большего шкива

d2 = d1икр{1-ε) = (1 -0,01)= мм.

где ε - коэффициент, учитывающий скольжение ремня ε=0,01..0,02

Полученное значение округляем по ряду [1с.120] ГОСТ17383-73.

Принимаем d2 = мм

Уточняем передаточное отношение

Расчет клиноременной передачи - №2 - открытая онлайн библиотека

отклонение

Расчет клиноременной передачи - №3 - открытая онлайн библиотека

Выбираем сечение ремня.

По [1.рис.7.3] npи Рдв= кВт и nдв= об/мин выбираем сечение ремня , согласуя с [1.табл.7.8]

По [1.рис.7.7] выбираем параметры сечения (см. рис.5)

Расчет клиноременной передачи - №4 - открытая онлайн библиотека

/Р= мм

W= мм

To= ММ

A= мм2 - площадь поперечного сечения ремня

Рисунок 5. Параметры сечения Межосевое расстояние

Расчет клиноременной передачи - №5 - открытая онлайн библиотека

Расчет клиноременной передачи - №6 - открытая онлайн библиотека

Принимаем а= мм Расчетная длина ремня

Расчет клиноременной передачи - №7 - открытая онлайн библиотека

По [1 табл.7.7] принимаем Lp= мм Уточняем межосевое расстояние

Расчет клиноременной передачи - №8 - открытая онлайн библиотека

Угол обхвата меньшего шкива

Расчет клиноременной передачи - №9 - открытая онлайн библиотека

Определяем необходимое для передачи заданной мощности число ремней

Расчет клиноременной передачи - №10 - открытая онлайн библиотека

где Ра - мощность, допускаемая для передачи одним ремнём [1 табл.7.8] Ро = кВт

Р= кВт - мощность двигателя

СL - коэффициент, учитывающий длину ремня по [1. табл. 7.9] СL=0, .

Ср - коэффициент режима работы [1. табл. 7.10] при сменном режиме работы Ср =

Са - коэффициент угла обхвата [1. с. 135] Са =0, .

Cz - коэффициент, учитывающий число ремней в передаче. Предполагаем, что число ремней в передаче будет Z=2..3, Cz=0,95[l.c. 135] Примем Z=2.

Проверочный расчет передачи.

Предварительное натяжение ветвей ремня

Расчет клиноременной передачи - №11 - открытая онлайн библиотека

где V скорость ремня ведущей ветви

Расчет клиноременной передачи - №12 - открытая онлайн библиотека

Расчет клиноременной передачи - №13 - открытая онлайн библиотека - коэффициент, учитывающий центробежную силу. По [1. с. 136] для ремня сечения , Расчет клиноременной передачи - №14 - открытая онлайн библиотека .

Сила, действующая на вал:

Расчет клиноременной передачи - №15 - открытая онлайн библиотека

Рабочий ресурс ремня:

Расчет клиноременной передачи - №16 - открытая онлайн библиотека

где Расчет клиноременной передачи - №17 - открытая онлайн библиотека - базовое число циклов.

По [1. с. 136] для ремня сечения , Расчет клиноременной передачи - №17 - открытая онлайн библиотека = 4,6-106

Расчет клиноременной передачи - №19 - открытая онлайн библиотека - предел выносливости для клиновых ремней,

Расчет клиноременной передачи - №20 - открытая онлайн библиотека

Расчет клиноременной передачи - №21 - открытая онлайн библиотека - максимальное напряжение в сечении ведущей ветви,

Расчет клиноременной передачи - №22 - открытая онлайн библиотека

где Расчет клиноременной передачи - №23 - открытая онлайн библиотека - напряжение растяжения,

Расчет клиноременной передачи - №24 - открытая онлайн библиотека

где Расчет клиноременной передачи - №25 - открытая онлайн библиотека - окружная сила

Расчет клиноременной передачи - №26 - открытая онлайн библиотека ,

где Расчет клиноременной передачи - №27 - открытая онлайн библиотека - напряжение изгиба

Расчет клиноременной передачи - №28 - открытая онлайн библиотека

Расчет клиноременной передачи - №29 - открытая онлайн библиотека - модуль упругости

Расчет клиноременной передачи - №30 - открытая онлайн библиотека - напряжение от центробежных сил

Расчет клиноременной передачи - №31 - открытая онлайн библиотека

где Расчет клиноременной передачи - №32 - открытая онлайн библиотека - плотность материала

Расчет клиноременной передачи - №33 - открытая онлайн библиотека

Расчет клиноременной передачи - №34 - открытая онлайн библиотека - коэффициент, учитывающий влияние передаточного отношения

Расчет клиноременной передачи - №35 - открытая онлайн библиотека

Расчет клиноременной передачи - №36 - открытая онлайн библиотека

Число пробегов в с

Расчет клиноременной передачи - №37 - открытая онлайн библиотека

9.3. Шкивы клиноременной передачи.

Шкивы выполняются из чугуна СЧ15 и СЧ18, а при v>30 м/сиз стали 25Лили алюминиевых сплавов.

Параметры канавок шкивов для клиновых ремней приведены [1, табл. 7.12]

Шероховатость рабочих поверхностей Ra< 2,5 мкм

Проектируем ведомый шкив.

Шкив диаметром до 300 мм выполняется дисковым.

Внешний диаметр шкива

Расчет клиноременной передачи - №38 - открытая онлайн библиотека мм

Расчет клиноременной передачи - №39 - открытая онлайн библиотека .

Ширина шкива

Расчет клиноременной передачи - №40 - открытая онлайн библиотека мм

Диаметр вала под шкив (см. п.5.2)

Расчет клиноременной передачи - №41 - открытая онлайн библиотека мм

Диаметр ступицы для чугунных шкивов

Расчет клиноременной передачи - №42 - открытая онлайн библиотека

Длина ступицы

Расчет клиноременной передачи - №43 - открытая онлайн библиотека

Примем Расчет клиноременной передачи - №44 - открытая онлайн библиотека

Толщина обода чугунного шкива

Расчет клиноременной передачи - №45 - открытая онлайн библиотека

Примем Расчет клиноременной передачи - №46 - открытая онлайн библиотека мм

Толщина диска

Расчет клиноременной передачи - №47 - открытая онлайн библиотека

Примем Расчет клиноременной передачи - №48 - открытая онлайн библиотека

Диаметр центровой окружности

Расчет клиноременной передачи - №49 - открытая онлайн библиотека

Расчет клиноременной передачи - №50 - открытая онлайн библиотека

Диаметр облегчающих отверстий

Расчет клиноременной передачи - №51 - открытая онлайн библиотека

Расчет клиноременной передачи - №52 - открытая онлайн библиотека

Нагрузки валов редуктора.

10.1.Силы, действующие на валы.

Силы в зацеплении

Окружная сила на червячном колесе, равная осевой силе на червяке

Расчет клиноременной передачи - №53 - открытая онлайн библиотека .

Окружная сила на червяке, равная осевой силе на червячном колесе

Расчет клиноременной передачи - №54 - открытая онлайн библиотека

Радиальные силы на червяке и колесе

Расчет клиноременной передачи - №55 - открытая онлайн библиотека

Консольные нагрузки:

Сила, действующая на червяк от открытой клиноременной передачи.

Расчет клиноременной передачи - №56 - открытая онлайн библиотека

Сила от муфты на валу колеса

Расчет клиноременной передачи - №57 - открытая онлайн библиотека

10.2. Силовая схема нагружения валов.

Силовая схема нагружения валов имеет целью определение направления сил в зацеплении червячной передачи, консольных сил со стороны открытой клиноременной передачи и муфты, реакций в подшипниках, а также направление крутящих моментов и угловых скоростей.

Рекомендуется следующий порядок выполнения силовой схемы:

1. Наметить расположение элементов силовой схемы в соот­ветствие с кинематической схемой привода.

2. Произвольно вычертить аксонометрические оси Расчет клиноременной передачи - №58 - открытая онлайн библиотека (под углом 120°).

3. Вычертить в произвольных размерах схематично валы, подшипники, червячную пару, элементы открытой передачи и муфты. Обозначить подшипники А и Б на быстроходном валу, С и Д – на тихоходном.

4. По заданию червяк имеет правое направление витков.

5. Выбрать направление вращения валов и моментов.

Выбираем направление вращения двигателя против часовой стрелки. Клиноременная передача не меняет направление вращения, значит вал червяка вращается в ту же сторону. Направление вращения вала червячного колеса - в противоположную сторону, т.е. по часовой стрелке.

Момент Расчет клиноременной передачи - №59 - открытая онлайн библиотека является моментом движущих сил и совпадает с вращением вала червяка. Момент Расчет клиноременной передачи - №60 - открытая онлайн библиотека является моментом сопротивления и направлен в противоположную сторону направления вращения колеса.

6. Определить направление сил в червячной передаче.

Окружная сила на червячном колесе Расчет клиноременной передачи - №61 - открытая онлайн библиотека направлена по касательной к делительной окружности колеса, является активной и создает момент, совпадающий с направлением вращения.

По модулю осевая сила на червяке Расчет клиноременной передачи - №62 - открытая онлайн библиотека равна окружной силе Расчет клиноременной передачи - №61 - открытая онлайн библиотека , но направлена в противоположную сторону вдоль оси червяка.

Окружная сила Расчет клиноременной передачи - №64 - открытая онлайн библиотека на валу червяка является реактивной и не совпадает с направлением вращения вала, и направлена по касательной к делительному диаметру червяка.

По модулю осевая сила на колесе Расчет клиноременной передачи - №65 - открытая онлайн библиотека равна окружной силе на червяке Расчет клиноременной передачи - №64 - открытая онлайн библиотека , но направлена в противоположную сторону вдоль оси вала колеса.

Радиальные силы колеса и червяка равны по модулю между собой Расчет клиноременной передачи - №67 - открытая онлайн библиотека и направлены соответственно к центру червяка и колеса.

7. Консольная сила Расчет клиноременной передачи - №68 - открытая онлайн библиотека от клиноременной передачи направлена перпендикулярно к оси вала червяка, т.е. в плоскости радиальных сил.

Направление силы от муфты на валу колеса по отношению к окружной силе Расчет клиноременной передачи - №61 - открытая онлайн библиотека может быть любым. Рекомендуется принять худший случай и направить силу от муфты Расчет клиноременной передачи - №70 - открытая онлайн библиотека в сторону, противоположную силе Расчет клиноременной передачи - №61 - открытая онлайн библиотека , что увеличивает напряжения и деформации.

8. Радиальные реакции в подшипниках направить в соответствующих плоскостях противоположно силам Расчет клиноременной передачи - №25 - открытая онлайн библиотека и Расчет клиноременной передачи - №73 - открытая онлайн библиотека .

Расчет клиноременной передачи - №74 - открытая онлайн библиотека

11. Расчет валов на статическую прочность

11.1 Вал червяка

Расчет клиноременной передачи - №75 - открытая онлайн библиотека

Исходные данные:

Расчет клиноременной передачи - №76 - открытая онлайн библиотека

Вертикальная плоскость Расчет клиноременной передачи - №77 - открытая онлайн библиотека .

Определение опорных реакций

Расчет клиноременной передачи - №78 - открытая онлайн библиотека

Меняем направление реакции на схеме

Расчет клиноременной передачи - №79 - открытая онлайн библиотека

Проверка:

Расчет клиноременной передачи - №80 - открытая онлайн библиотека

Строим эпюры изгибающих моментов

Расчет клиноременной передачи - №81 - открытая онлайн библиотека

Справа:

Расчет клиноременной передачи - №82 - открытая онлайн библиотека

В точке «2» приложена сила Расчет клиноременной передачи - №62 - открытая онлайн библиотека и должен быть скачок на величину:

Расчет клиноременной передачи - №84 - открытая онлайн библиотека

Значит, эпюры построены верно.

Горизонтальная плоскость Расчет клиноременной передачи - №85 - открытая онлайн библиотека

Определение опорных реакций

Расчет клиноременной передачи - №86 - открытая онлайн библиотека

Проверка:

Расчет клиноременной передачи - №87 - открытая онлайн библиотека

Строим эпюры изгибающих моментов

Расчет клиноременной передачи - №88 - открытая онлайн библиотека

Определение суммарных реакций

Расчет клиноременной передачи - №89 - открытая онлайн библиотека

Определяем суммарный изгибающий момент в опасном сечении І-І:

Расчет клиноременной передачи - №90 - открытая онлайн библиотека

Строим эпюру крутящего момента Расчет клиноременной передачи - №91 - открытая онлайн библиотека .

Эквивалентный изгибающий момент в сечении I-I:

Расчет клиноременной передачи - №92 - открытая онлайн библиотека

Диаметр вала в опасном сечении:

Расчет клиноременной передачи - №93 - открытая онлайн библиотека ,

где Расчет клиноременной передачи - №94 - открытая онлайн библиотека - предел выносливости при изгибе.

Для стали 40ХН и твердости HRC48-54, из которой по заданию выполнен червяк:

Расчет клиноременной передачи - №95 - открытая онлайн библиотека

Расчет клиноременной передачи - №19 - открытая онлайн библиотека - предел выносливости при растяжении

Расчет клиноременной передачи - №97 - открытая онлайн библиотека

Расчет клиноременной передачи - №98 - открытая онлайн библиотека , [1, табл.3.3],

[n]=1,3-3 - коэффициент запаса,

Расчет клиноременной передачи - №99 - открытая онлайн библиотека - эффективный коэффициент концентрации напряжений.

Примем Расчет клиноременной передачи - №100 - открытая онлайн библиотека .

Прочность вала обеспечена.

11.2.Вал червячного колеса.

Исходные данные:

Расчет клиноременной передачи - №101 - открытая онлайн библиотека

Вертикальная плоскость Расчет клиноременной передачи - №77 - открытая онлайн библиотека .

Расчет клиноременной передачи - №103 - открытая онлайн библиотека

Меняем знак реакции на схеме

Проверка:

Расчет клиноременной передачи - №104 - открытая онлайн библиотека .

Построение эпюр изгибающих моментов

Расчет клиноременной передачи - №105 - открытая онлайн библиотека

Моменты определены верно.

Горизонтальная плоскость Расчет клиноременной передачи - №106 - открытая онлайн библиотека

Расчет клиноременной передачи - №107 - открытая онлайн библиотека Расчет клиноременной передачи - №108 - открытая онлайн библиотека

Меняем направление реакции на схеме.

Проверка:

Расчет клиноременной передачи - №109 - открытая онлайн библиотека .

Реакции найдены верно.

Построение эпюр изгибающих моментов

Расчет клиноременной передачи - №110 - открытая онлайн библиотека

Моменты вычислены верно.

Определение суммарных реакций в опорах:

Расчет клиноременной передачи - №111 - открытая онлайн библиотека

Определяем суммарный изгибающий момент в опасном сечении І-І:

Расчет клиноременной передачи - №112 - открытая онлайн библиотека

Сечение ІІ-ІІ:

Расчет клиноременной передачи - №113 - открытая онлайн библиотека

Т.к. Расчет клиноременной передачи - №114 - открытая онлайн библиотека , имеет смысл проверить сечение ІІ-ІІ.

Эквивалентный момент в опасном сечении ІІ-ІІ:

Расчет клиноременной передачи - №115 - открытая онлайн библиотека

Диаметр вала в опасном сечении

Расчет клиноременной передачи - №116 - открытая онлайн библиотека ,

Вал червячного колеса изготовлен из стали 45 с пределом прочности Расчет клиноременной передачи - №117 - открытая онлайн библиотека [1. табл.3.3].

Предел выносливости при растяжении:

Расчет клиноременной передачи - №118 - открытая онлайн библиотека

Допускаем напряжения изгиба при симметричном цикле нагружения

Расчет клиноременной передачи - №119 - открытая онлайн библиотека

Расчет клиноременной передачи - №120 - открытая онлайн библиотека - допускаемый коэффициент запаса прочности.

[n]=1,3…3

Примем Расчет клиноременной передачи - №121 - открытая онлайн библиотека .

Расчет клиноременной передачи - №122 - открытая онлайн библиотека - эффективный коэффициент концентрации напряжений.

Расчет клиноременной передачи - №99 - открытая онлайн библиотека .

Примем Расчет клиноременной передачи - №124 - открытая онлайн библиотека .

Прочность вала обеспечена.

Расчет клиноременной передачи - №125 - открытая онлайн библиотека