Расчет клиноременной передачи

Выбор электродвигателя

Задано: окружная сила Расчет клиноременной передачи - №1 - открытая онлайн библиотека , скорость ленты Расчет клиноременной передачи - №2 - открытая онлайн библиотека , диаметр барабана Расчет клиноременной передачи - №3 - открытая онлайн библиотека

Мощность на валу барабана:

Расчет клиноременной передачи - №4 - открытая онлайн библиотека

Частота вращения этого вала:

Расчет клиноременной передачи - №5 - открытая онлайн библиотека Расчет клиноременной передачи - №6 - открытая онлайн библиотека

Коэффициент полезного действия:

Расчет клиноременной передачи - №7 - открытая онлайн библиотека = 0,95·0,97·0,97·0,99·0,99=0,87

где Расчет клиноременной передачи - №8 - открытая онлайн библиотека – соответственно КПД ременной передачи, первой и второй ступеней редуктора, муфты и пары подшипников вала барабана.

Принимаем Расчет клиноременной передачи - №9 - открытая онлайн библиотека [2, табл. П.1].

Расчетная мощность электродвигателя:

Расчет клиноременной передачи - №10 - открытая онлайн библиотека =4,116/0,87=4,73 кВт

Выбираем [2, табл.П.2] электродвигатель 4А132S643 с параметрами: мощность Расчет клиноременной передачи - №11 - открытая онлайн библиотека , частота вращения Расчет клиноременной передачи - №12 - открытая онлайн библиотека , кратность пускового момента Расчет клиноременной передачи - №13 - открытая онлайн библиотека 2 , диаметр вала Расчет клиноременной передачи - №14 - открытая онлайн библиотека

Исходные данные

Передаточное отношение привода:

Расчет клиноременной передачи - №15 - открытая онлайн библиотека =965/50,2=19,22

Разбивка передаточного отношения по ступеням.

Предварительно принимаем передаточное число ременной передачи u¢1=2

Расчет клиноременной передачи - №16 - открытая онлайн библиотека

Из условия минимальных габаритных размеров и начально меньшего погружения в смазку колеса быстроходной ступени при с=1,1, по графику получаем (рис. 1а) u2¢=3,5, тогда

Расчет клиноременной передачи - №17 - открытая онлайн библиотека

Окончательно Расчет клиноременной передачи - №18 - открытая онлайн библиотека 2, Расчет клиноременной передачи - №19 - открытая онлайн библиотека 3,55, Расчет клиноременной передачи - №20 - открытая онлайн библиотека

Тогда передаточное отношение привода:

Расчет клиноременной передачи - №21 - открытая онлайн библиотека

Мощность, частота вращения и крутящий момент на валах привода:

- первый вал (вал электродвигателя)

P1=Pд=5,5 кВт n1 =nд = 965 мин –1

T1=9550×P1/n1 = 9550·5,5/965=54,43 Н×м

- второй вал (быстроходный вал редуктора)

P2=Pl×h1=5,5·0,95=5,225 кВт, n2 = nl/ ul = 965/2=482,5 мин –1

T2=9550×P2/n2 = 9550·5,225/482,5=103,5 Н×м

- третий вал (промежуточный вал)

P3=P2×h2= 5,225·0,97=5,07 кВт, n3 = n2/ u2 =482,5/3,55=135,9 мин-1

T3=9550×P3/n3 = 9550×5,07/135,9=356,3 Н×м

- четвертый (выходной вал)

P4=P3×h3= 5,07·0,97=4,92 кВт, n4 =n3/u3=135,9/2,8=48,54 мин –1

T4=9550×P4/n4 = 9550·4,92/48,54=967,9 Н×м

Выбор номинальных нагрузок

Срок службы привода

Ln=n0×tc×ku×nβ×L0=3×7×0,8×260×5=21840 ч

где n0 – число рабочих смен в сутки,

tc – длительность смены,

ku – коэффициент использования привода,

L0 – количество лет работы,

nβ – число рабочих дней в году.

Принимаем n0=3 при пятидневной неделе tc=7,2, ku=0,8, nβ=260, L0=5 лет

Число циклов действия первой ступени нагрузки

N1=60×n1×D1×Lh=60·965·0,003·21840=0,38·106

где D1×= 0,003 – относительная продолжительность действия этой ступени;

Lh = 21840 ч. – срок службы привода

. Так как N=0,38×106<107, Номинальной нагрузкой для расчета передач привода являются крутящие моменты, соответствующие первой ступени нагрузки

Tн1=54,43 , Tн2=103,5 , Tн3= 356,3 , Tн4=967,9 Н×м.

Расчет клиноременной передачи

Задано: мощность Р1=5,5 кВт, частота вращения малого шкива Расчет клиноременной передачи - №22 - открытая онлайн библиотека , передаточное число u1=2, крутящий момент на быстроходном валу Тн1=54,43 Нм.

Выбираем [ 1 ,табл. 8.12] при мощности Р1=5,5 кВт ремень сечением Б.

Диаметр малого шкива

d1= 180 мм [ 1 , табл. 8.10 ]

Диаметр большого шкива при коэффициенте упругости скольжения e=0,02

Расчет клиноременной передачи - №23 - открытая онлайн библиотека =180·2(1-0,02)=352,8 мм

принимаем Расчет клиноременной передачи - №24 - открытая онлайн библиотека по ГОСТ 20889-75

Фактическое передаточное число

Расчет клиноременной передачи - №25 - открытая онлайн библиотека =355/180=1,97

Скорость ремня

Расчет клиноременной передачи - №26 - открытая онлайн библиотека = Расчет клиноременной передачи - №27 - открытая онлайн библиотека Расчет клиноременной передачи - №28 - открытая онлайн библиотека м/с

Что меньше предельного значения для ремня типа Б [1, с.144]

Скоростной коэффициент

cv=1,05-0,0005×V2=0,51

Ориентировочное межосевое расстояние [1, с.151] при u1=2

Расчет клиноременной передачи - №29 - открытая онлайн библиотека =2,4×180=432

Расчетная длина ремня

Расчет клиноременной передачи - №30 - открытая онлайн библиотека Расчет клиноременной передачи - №31 - открытая онлайн библиотека

Число пробегов ремня

Расчет клиноременной передачи - №32 - открытая онлайн библиотека =103×9,09/1721=5,28 с-1,

что меньше [i]=10 c-1

Действительное межосевое расстояние

Расчет клиноременной передачи - №33 - открытая онлайн библиотека = Расчет клиноременной передачи - №34 - открытая онлайн библиотека мм

Угол обхвата малого шкива

Расчет клиноременной передачи - №35 - открытая онлайн библиотека =180˚–57,3·(355-180)/431,65=156,37°

Окружная сила

Расчет клиноременной передачи - №36 - открытая онлайн библиотека =2000×54,43/180=604,7 Н.

Допускаемая полезное напряжение в ремне

Расчет клиноременной передачи - №37 - открытая онлайн библиотека =1,35·0,92·1,01×0,8=1 МПа ,

где Расчет клиноременной передачи - №38 - открытая онлайн библиотека - допускаемое напряжение типовой передачи,

Расчет клиноременной передачи - №39 - открытая онлайн библиотека коэффициент динамичности и режима работы. Принимаем Расчет клиноременной передачи - №38 - открытая онлайн библиотека =1,35 МПа при σ0=1,2 МПа [ 1 ,табл.8.10], Расчет клиноременной передачи - №41 - открытая онлайн библиотека [ 1 ,табл.8.10]при односменной работе

Сu.=1,05-0,0005·u2=1.05-0,0005·9,092

Cα=1–0,003(180–156,37)=0,92

Расчетное число ремней

Расчет клиноременной передачи - №42 - открытая онлайн библиотека =604,7/230×1=2,62

где А – площадь поперечного сечения ремня, принимаем А=230 мм2 [1, табл.8.2] для ремня типа Б.

принимаем Z = 3 .

Нагрузка на валы

Расчет клиноременной передачи - №43 - открытая онлайн библиотека =2·1,2·230×3×sin (156,37/2)=575,32 Н

Максимальное напряжение в ремне

Расчет клиноременной передачи - №44 - открытая онлайн библиотека МПа

где Е – модуль продольной упругости,

h – толщина ремня,

q – линейная плотность

Принимаем E=80 МПа [1, с.146], h=10,5[1, табл.8.2],q=0,178 кг/м [2, табл.П.4]

Долговечность ремня

Расчет клиноременной передачи - №45 - открытая онлайн библиотека ч

где СН, Сu – коэффициенты соответственно непостоянства нагрузки и передаточного числа

σу – предел прочности ремня,

принимаем [1, c.151] Сu=1,7 СН=1 при u1=1,34, σу=9 МПа, m=8

4. Расчет быстроходной ступени редуктора

Задано: косозубая передача , крутящие моменты на валу шестерни TH2= 103,5 H×м,колеса T=356,3 H×м, частота вращения вала шестерни n2=482,5 мин -1, передаточное число u=3,55, срок службы Lh= 21840 ч , кратность пускового момента электродвигателя l = 2

Выбираем для изготовления шестерни сталь 45, колеса – сталь 50 [1 , табл.9.13 ]:

  Материал Сталь МПа Твердость H Термообработка
σB σT
Шестерня 735 441 192…240 улучшение
Колесо 628 343 179…228 улучшение
           

Эквивалентное число циклов перемены напряжений при расчете контактной выносливости для:

шестерни

NHE 1=60×Lh×n2×[(T1/T)3×D1+(T2/T)3×D2+(T3/T)3×D3]=

=60·21840·482,5·[1,33·0,003+13·0,15+0,73·0,25+0,53·0,6]=1,99·108

где T1/T, T2/T, T3/T – относительные моменты по ступеням графика нагрузки – соответственно 1,3, 1,0 и 0,6;

D1, D2, D3 – относительная длительность нагрузки, D1=0,003, D2=0,65, D3=0,35

колеса

Допускаемые контактные напряжения

[ σH] = (σHlimb/SH)×KHL,

где σHlimb – длительный предел контактной выносливости,

SH – коэффициент безопасности,

KHL – коэффициент долговечности,

Принимаем при средней твердости материала

для шестерни Н3=270

σHlimb =2HВ+70=2×220+70=510 МПА , SH = 1,1 при улучшении, КHL = 1 при NHE3> NHO3

H]1=510·1/1,1=463 МПа

для колеса при Нu

σHlimb =2× НВ+70=2×200+70=470 МПА,

SH = 1,1, KHL = 1:

H]4=470·1/1,1=427,27 МПа.

Допускаемые напряжения изгиба при расчете на выносливость

F] = (σFlimb/SF)×KFL,

где σFlimb, SF, KFL – аналогично предыдущему,

принимаем SF=2[3, табл.8.9], KFL=1 при NFE> NFO

σFlimb=H+260 [1, табл.9.12],

Эквивалентное число циклов перемены напряжений для:

шестерни

NHE 1=60×Lh×n2×[(T1/T)m×D1+(T2/T)m×D2+(T3/T)m×D3]=

=60·21840·482,5·[1,36·0,003+16·0,15+0,76·0,25+0,56·0,6]=1,28·108

где T1/T, T2/T, T3/T – относительные моменты по ступеням графика нагрузки – соответственно 1,3, 1,0 и 0,6;

D1, D2, D3 – относительная длительность нагрузки, D1=0,003, D2=0,65, D3=0,35

колеса

NFE2=NFE1/u2=1,28·108/3,55=3.6·107

Допускаемые напряжения при SF=2

F]1 = ((H3+260)/SF)×KFL480/2=240 МПа

F]2 = ((H4+260)/SF)×KFL=460/2=230 МПа

Межосевое расстояние

а¢W = 430/(u2+1) ×3 Расчет клиноременной передачи - №46 - открытая онлайн библиотека мм,

где KHb – коэффициент неравномерности распределения нагрузки;

ba – относительная ширина колеса ;

H] – расчетное допустимое напряжение.

Принимаем yba=0,4 , тогда при ybа =0,4×yba×(u2+1)=0,5·0,4·6=1,2.

По графику [ 1.рис.9.5, кривая 3 ] ,KHb= 1,19 .

Таким образом,

а¢W1=430/(4,55)×3 Расчет клиноременной передачи - №47 - открытая онлайн библиотека мм

Принимаем аW = 130 мм [1, табл. 6].

Число зубьев

шестерни z1 = 29

колеса z2= z1×u2= 29·3,55=102,95=103

Фактическое передаточное число

U = z2 / z1= 103/29=3,55

Модули

торцевой m t = 2×aW/(z3+z4)=2·130/(103+29)=2,12 мм,

нормальный m = 2 мм [1, табл. 9.5].

Угол наклона зубьев

b Расчет клиноременной передачи - №48 - открытая онлайн библиотека =arcсos(m / m t)= arcсos(2/2,12)=19,37°

Эквивалентные числа зубьев

zv1=z1/cos3(b)=29/cos3(19,37°)=34,65

zv2=z2/cos3(b)=29/cos3(19,37°)=123,06

Окружная скорость в зацеплении

V = p×m t×z1×n2/(60×103) =3,14·2,12·29·482,5/(60·103) =1,55 м/с;

принимаем [1, табл. 9.10] степень точности n'=8 .

Размеры, мм:

- шестерни

d1=mt×z1= 2,12·29=61,48;

da1=d1+2m=61,48+2·2=65,48;

df1=d1–2,5m=61,48-2,5·2=56,48;

b1=b2+(5…10)=56+8=64

- колеса

d2=mt×z3=2,12·103=218,36;

da2=d2+ 2m=218,36+2·2=222,36;

df2=d2–2,5m=218,36-2,5·2=213,36;

2 = yba× aW= 0,4·139,92=56

Фактическое межосевое расстояние

аwф=0,5×(d1+ d2)=0,5×(61,48+218,36)=139,92 мм

Коэффициенты перекрытия

eb= bW×sinb/(p×m)=56×sin19,37/(3,14×2)=2,96

ea=[1,88-3,2(z3-1+z4-1)]×cosb=[1,88-3,2(29-1 +103-1)]×cos19,37=1,63.

Силы в зацеплении,Н:

Ft1=2×103×TH3/d3=2×103×54,43/61,48=1770,66 Н;

Ft2=Ft1×tgan/cosb=1770,66×tg20/0,94=685,6 Н;

Fa1=Ft1×tgb=1770,66×tg19,37=622,5 Н ,

где an = 20° - угол зацепления в нормальном сечении.