Расчет скорости вала по шкивам

Расчет ременной передачи

Ременная передача служит для передачи вращения посредством фрикционного взаимодействия приводного ремня со шкивами. Ременные передачи используют в приводах с максимальной мощностью порядка 50 кВт при скорости ремня до 50 м/с.

Преимуществом ременных передач является простота конструкции, плавность работы, невысокие требования к характеру режима работы, низкий уровень шумности, невысокая стоимость. Из недостатков можно отметить большие габаритные размеры, относительно высокие нагрузки на валы, непостоянство передаточного отношения (за исключением зубчатой ременной передачи), недолговечность ремня вследствие износа.

Ниже можно выполнить онлайн расчет двухшкивной плоскоременной передачи с приводными резинотканевыми ремнями. Задав необходимую частоту вращения приводного шкива, мощность и передаточное отношение, а так же подобрав приводной ремень в соответствии с ГОСТ 23831-79, можно вычислить размеры передачи, длину и ширину ремня, нагрузки на валы, а так же рассчитать долговечность привода.

Исходные данные:

f — частота вращения ведущего шкива, в оборотах в минуту;

P — мощность привода, в Ваттах;

d₁ — диаметр ведущего шкива, в миллиметрах;

i — передаточное отношение;

z — число прокладок ремня (выбирается по таблице 1 ГОСТ 23831-79);

g — номинальная прочность прокладки (выбирается по таблице 1 ГОСТ 23831-79), в ньютонах/миллиметр ширины ремня;

θ — угол наклона линии центров передачи, градусах;

υ — толщина ремня (равна сумме расчетных толщин тканевых прокладок и наружных резиновых обкладок ремня), в миллиметрах.

РАСЧЕТ ПЛОСКОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ

Частота вращения шкива f, об/мин

Диаметр ведущего шкива d₁, мм

Прочность прокладки g, Н/мм ширины

Угол наклона линии центров передачи θ, 0

Вращающий момент на ведущем валу Т, Н*м

Расчетный диаметр ведущего шкива d_1расч, мм

Диаметр ведомого шкива d₂, мм

Межосевое расстояние а, мм

Угол обхвата малого шкива α₁, 0

Предварительное натяжение ремня F₀, H

Натяжение ведущей ветви F₁, H

Натяжение ведомой ветви F₂, H

Напряжение от силы натяжения ремня σ₁, МПа

Напряжение от центробежной силы σ_w, МПа

Максимальное напряжение в ремне σ_max, МПа

Источник

Расчет скорости вала по шкивам

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 минуту. 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).

Рисунок схематичного обозначения элементов поликлиновидного ремня в разрезе.

Как для ремня, так и для ответного шкива имеется соответствующая таблица с характеристиками для изготовления шкивов.

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.

Формула для определения передаточного отношения:

, где n1 и n2 – скорости вращения валов, D1 и D2 – диаметры шкивов.

Первая пара 2790 / 1800 = 1.55
Вторая пара 2790 / 3500 = 0.797

Далее по следующей формуле определяем диаметр большего шкива:

, где h 0 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.

Источник

Расчет клиноременной передачи онлайн

Клиновые ремни используются в приводах станков, промышленных установок, сельскохозяйственных машин и транспортного оборудования. Размеры сечений ремней должны соответствовать ГОСТ 1284.1 — 89.

Клиновые ремни могут использоваться при больших передаточных отношениях, клиноременные передачи имеют меньшие габариты, по сравнению с плоскоременными и могут создавать большие тяговые усилия без проскальзывания ремня.

Здесь представлен онлайн расчет двухшкивной клиноременной передачи с приводными резинотканевыми ремнями. Для расчета необходимо задать частоту вращения ведущего шкива, мощность и передаточное отношение.По ГОСТ 1284.1 — 89 необходимо выбрать подходящее сечение ремня и поправочные коэффициенты.

При вводе мощности и частоты вращения на ведущем валу, определяется расчетный диаметр приводного шкива, который может использоваться в дальнейшем расчете с учетом дополнительных требований к приводу.
Далее рассчитывается диапазон в котором должно находиться межосевое расстояние. При задании межосевого расстояния вычисляется ближайшая длина ремня в соответствии с ГОСТ 1284.1 — 89 и уточненное (номинальное) межосевое расстояние привода.
По итогу расчета определяется число ремней и их скорость, нагрузка на валы и долговечность передачи.

Исходные данные:

f — частота вращения ведущего шкива, в оборотах в минуту;

P — мощность привода, в ваттах;

d₁ — диаметр ведущего шкива, в миллиметрах;

i — передаточное отношение;

P₀ — номинальная мощность, передаваемая одним ремнем (выбирается по таблицам 5 — 17 ГОСТ 1284.3-96);

С_L — коэффициент учета длины ремня (выбирается по таблице 19 ГОСТ 1284.3-96);

С_p — коэффициент динамичности нагрузки (выбирается по таблицам 1, 2 ГОСТ 1284.3-96).

РАСЧЕТ КЛИНОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ

Частота вращения шкива f, об/мин

Диаметр ведущего шкива d₁, мм

Заданное межосевое расстояние а, мм

Мощность передаваемая ремнем P₀, Вт

Коэффициент учета длины ремня C_L

Коэффициент динамичности нагрузки C_P

Вращающий момент на ведущем валу Т, Н*м

Расчетный диаметр ведущего шкива d_1расч, мм

Диаметр ведомого шкива d₂, мм

Минимальное межосевое расстояние а_min, мм

Максимальное межосевое расстояние а_max, мм

Номинальное межосевое расстояние а_расч, мм

Угол обхвата малого шкива α, 0

Предварительное натяжение одного ремня F₀, H

Источник