Обертки ремня 4 в виде нескольких слоев прорезиненной ткани, намотанной диагонально.

Корд выполняют из химических волокон: вискозы, капрона, лавсана. По конструкции корда ремни подразделяют кордотканевые и кордошнуровые.

В кордотканевых ремнях (рис. 4.5 а) корд выполнен в виде нескольких слоев кордоткани 1 с основой из крученых шнуров и тонких редких нитей утка.

В кордошнуровых ремнях (рис. 4.5 б) корд состоит из одного слоя кордошнура 2, намотанного по винтовой линии и заключенного в слой мягкой резины для уменьшения трения.

	а	б
Рис. 4.5. Конструкция клиновых ремней

Кордотканевые ремни обладают большей долговечностью чем кордошнуровые. Кордошнуровые ремни более гибкие и их применяют при необходимости использования шкивов минимальных диаметров.

Слой растяжения ремней выполняют из резины средней твердости. Слой сжатия выполняют из более твердой резины. Слои растяжения для увеличения поперечной жесткости ремня могут включать по несколько слоев ткани, с нитями расположенными под углом 45º к оси ремня.

 

 

Материалы шкивов

Шкивы изготовляют из чугуна, стали, легких сплавов и неметаллических материалов. Чугун СЧ 15-32 и других марок применяют при скоростях v 30 м/с. Модифицированные чугуны и стальное литье применяют при v 45 м/с. Шкивы из алюминиевых сплавов, а также сварно-штампованные шкивы имеют минимальную массу и могут использоваться при v 80-100 м/с. Шкивы из неметаллических материалов отличаются повышенным трением.

 

 

Основные геометрические и кинематические характеристики ременных передач

Работа ремня связана с упругим скольжением по шкивам. Натяжение и, следовательно, относительное удлинения ведущей и ведомой ветви ремня различны (рис. 4.6). При обегании ремнем ведущего шкива натяжение его падает. Ремень укорачивается и проскальзывает по шкиву. На ведомом шкиве ремень удлиняется и опережает шкив. Это явление называется «скольжение ремня».

Рис. 4.6. Эпюра силы растяжения ремня

Передаточное число ременной передачи:

,

где , – частота вращения ведущего и ведомого шкивов, об/мин;

, – диаметр ведущего и ведомого шкивов, мм;

– коэффициент скольжения; =0,01…0,02.

Линейная скорость ремня v, м/сек:

.

Диаметр ведущего шкива должен быть больше минимально допустимого для данного типоразмера ремня диаметра. Диаметр рекомендуется принимать возможно большего значения, что повышает долговечность передачи, но при этом следует помнить, что чем больше диаметр, тем больше габариты передачи и выше скорость ремня.

Рис. 4.7. Геометрия ременной передачи

Диаметр ведомого шкива:

.

Рекомендуемое межосевое расстояние a для плоскоременных передач:

Рекомендуемое межосевое расстояние a для клиноременных передач лежит в пределах:

.

Для компенсации возможных отклонений в длине ремня от номинала, вытяжки их в процессе эксплуатации, а также для свободного надевания новых ремней, при конструировании передачи должна быть предусмотрена регулировка межцентрового расстояния на 1,5% в сторону уменьшения и 3% в сторону увеличения.

Длина ремня L_р для двухшкивной передачи (рис. 2 а) определяется после определения межцентрового расстояния а:

.

Угол обхвата ремнем меньшего шкива в градусах:

при ,

при .

Для передач с плоским ремнем рекомендуют , для клиновых и поликлиновых .

Угол между ветвями ремня :

.

Критерии работоспособности ременных передач

Основные критерии расчета ременных передач: 1) тяговая способность или прочность сцепления ремня со шкивом; 2) долговечность ремня.

Если не будет выдержано первое условие, ремень будет буксовать; если не будет выдержано второе условие, ремень будет слишком быстро выходить из строя. Для клиновых и поликлиновых ремней применяется комплексный расчет на выносливость и тяговую способность.

 

 

Проектировочный расчет клиноременных передач

Исходные данные

Исходные данные для проектирования клиноременной передачи:

· номинальная передаваемая мощность , кВт;

· передаточное отношение u;

· частота вращения на валах передачи n ₁ и n ₂, об/мин;

· предварительное межосевое расстояние а, мм;

· режим работы.

 

Расчет параметров передачи

4.7.2.1 Выбор сечения ремней

Сечения ремней подбираются в зависимости от передаваемой мощности и частоты вращения передачи. В качестве частоты вращения n подставляется частота вращения меньшего шкива (большая из n ₁ и n ₂).

Сечения ремней A, B(Б), C(В), D(Г), E(Д), подбирают в соответствии с графиком на рисунке 4.8. Ремни сечения Z(О) применяют при передаваемых мощностях до 2 кВт.

Рис. 4.8. Подбор сечения ремней

Основные характеристики ремней приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Ремни приводные клиновые нормальных сечений (по ГОСТ 1284.1-89)

	Обозначение сечения	Расчетная ширина wр	Ширина w	Высота (толщина) T	Расчетная длина ремня Lр	d min, не менее	Масса 1 м ремня, кг
Z(О)	8,5			400-2500		0,06
А				560-4000		0,10
B(Б)				800-6300		0,18
C(В)				1800-10000		0,30
D(Г)				3150-14000		0,60
E(Д)			23,5	4500-18000		0,90
Примечания: 1. Lр – расчетная длина ремня на уровне нейтральной линии. Стандартный ряд длин Lр: 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500, 2800, 3150, 3550, 4000, 4500, 5000, 5600, 6300, 7100, 8000, 9000, 10000, 11200, 14000, 16000, 18000. 2. Пример условного обозначения: ремень сечения C(В), расчетная длина Lр =2500 мм, IV класса, эксплуатируемый в районах с умеренным климатом: Ремень C(В)–2500 IV ГОСТ 1284.1-89

 

4.7.2.2 Геометрический расчет передачи (см. п.4.5)

Расчетные диаметры шкивов выбирают в соответствии с требованиями ГОСТ 20889-88. Диаметр меньшего шкива должен быть не меньше минимального расчетного диаметра , указанного в табл. 4.1. Диаметр рекомендуется принимать возможно б о льшего значения, что повышает долговечность передачи, но при этом следует помнить, что чем больше диаметр, тем выше скорость ремня, которая не должна превышать предельно допустимой скорости ремня 30 м/сек.

Расчетный диаметр большего шкива:

,

где e – коэффициент относительного скольжения (e = 0,01¸0,02).

Рекомендуется принять e = 0,01 – для клиновых кордошнуровых ремней, e = 0,02 – для клиновых кордотканевых ремней.

Номинальные расчетные диаметры шкивов должны соответствовать указанному ряду (ГОСТ 20889-88): 50, (53), 56, (60), 63, (67), 71, (75), 80, (85), 90, (95), 100, (106), 112, (118), 125, (132), 140, (150), 160, (170), 180, (190), 200, (212), 224, (236), 250, (265), 280, (300), 315, (335), 355, (375), 400, (425), 450, 475, 500, (530), 560, (600), (620), 630, (670), 710, (750), 800, (850), 900, (950), 1000, (1060), 1120, (1180), 1250, (1320), 1400, (1500), 1600, (1700), 1800, (1900), 2000, (2120), 2240, (2360), 2500, (2650), (2800), (3150), (3550), (3750), (4000). Размеры, указанные в скобках, применяются в технически обоснованных случаях.

Расчетный диаметр большего шкива округляется до указанного выше значения, после чего уточняется передаточное число ременной передачи:

.

Линейная скорость ремня v, м/сек:

.

Если линейная скорость ремня v больше 30 м/сек, то необходимо уменьшить диаметры шкивов.

Межосевое расстояние a определяется конструктивными особенностями привода. Оно выбирается исходя из главного критерия – оптимальной компоновки привода. Под этим подразумевается рациональное расположение узлов и агрегатов привода, обеспечивающее минимальные габариты, но при этом обеспечивающее удобство сборки, монтажа, эксплуатации и обслуживания. Что бы добиться этого необходимо выполнить прорисовку привода с учетом масштаба.

Рекомендуемое межосевое расстояние a лежит в пределах:

.

Если межосевое расстояние не попадает в этот диапазон, рекомендуется изменить компоновку привода или изменить диаметры шкивов и .

Длина ремня L_р для двухшкивной передачи (рис. 2 а) определяется после определения межцентрового расстояния а:

.

Длину ремня следует округлить до стандартной (табл. 4.1, примечание 1) и снова уточнить межцентровое расстояние:

.

Для компенсации возможных отклонений в длине ремня от номинала, вытяжки их в процессе эксплуатации, а также для свободного надевания новых ремней, при конструировании передачи должна быть предусмотрена регулировка межцентрового расстояния на 1,5% в сторону уменьшения и 3% в сторону увеличения. Наиболее простые конструкции натяжных устройств показаны на рисунке 4.2.

Угол обхвата ремнем меньшего шкива в градусах:

при , при .

 

4.7.2.2 Расчет количества ремней

Расчетная передаваемая мощность P, в киловаттах:

,

где – номинальная мощность на ведущем шкиве, кВт;

– коэффициент динамичности нагрузки и режима работы (табл. 4.5).

Необходимое число ремней в приводе K:

,

где – номинальная мощность, кВт, передаваемая одним ремнем определенного сечения и длине при угле обхвата и спокойном режиме работы (табл. 4.4);

– коэффициент, учитывающий угол обхвата (табл. 4.2);

– коэффициент, учитывающий длину ремня (табл. 4.6);

– коэффициент, учитывающий число ремней. Предварительно принимается =1. После определения в первом приближении числа ремней K, коэффициент уточняется по таблице 4.3, а число ремней K уточняется во втором приближении.

Таблица 4.2

Коэффициент , учитывающий угол обхвата

Угол обхвата , º
	1,08	1,06	1,04	1,02	1,00	0,98	0,95	0,92	0,89	0,86	0,82	0,78	0,74	0,69

Минимальный угол обхвата ремня рекомендуется брать не менее 90º.

Таблица 4.3

Коэффициент , учитывающий число ремней

Число ремней в передаче				5-6	Св. 6
	0,80-0,85	0,77-0,82	0,76-0,80	0,75-0,79	0,75

Рекомендуется применять ременные передачи с числом ремней не более 7, предельное число ремней – 12. Слишком большое число ремней вынуждает использовать широкие шкивы, которые дают большое плечо изгибающего момента, действующее на валы и опоры. Кроме того, при больших комплектах ремней труднее подобрать ремни одной длины. Также следует помнить, что при обрыве одного ремня необходимо менять весь комплект ремней, из-за их вытяжки.

Таблица 4.4

Мощность , передаваемая одним ремнем

Сечение ремня	Расчетный диаметр меньшего шкива	Мощность, кВт, при скорости ремня, м/с
Z(О)		0,08	0,15	0,23	0,29	0,36	0,42	0,49	0,56	0,62	0,69	0,75	0,82	0,90	0,96	1,03
	0,10	0,17	0,24	0,32	0,39	0,47	0,55	0,63	0,71	0,78	0,85	0,93	1,00	1,07	1,15
	0,11	0,20	0,29	0,37	0,45	0,53	0,61	0,69	0,77	0,85	0,92	1,00	1,07	1,15	1,21
90 и более	0,12	0,21	0,31	0,41	0,49	0,58	0,67	0,76	0,85	0,93	1,03	1,11	1,19	1,27	1,33
А		0,22	0,37	0,52	0,66	0,74	0,88	1,03	1,10	1,25	1,33	1,40	1,47	1,54	1,62	1,69
	0,22	0,37	0,52	0,66	0,81	0,96	1,10	1,18	1,33	1,40	1,47	1,62	1,77	1,84	1,87
	0,22	0,37	0,52	0,66	0,81	0,96	1,10	1,25	1,40	1,47	1,54	1,69	1,84	1,99	2,03
125 и более	0,29	0,44	0,59	0,74	0,96	1,10	1,25	1,40	1,54	1,69	1,84	1,99	2,06	2,20	2,29
B(Б)		–	0,59	0,74	0,96	1,10	1,33	1,47	1,69	1,92	2,06	2,28	2,42	2,65	2,70	2,88
	–	0,66	0,81	1,08	1,25	1,40	1,62	1,84	2,06	2,23	2,42	2,65	2,80	3,02	3,16
	–	0,74	0,96	1,18	1,40	1,62	1,84	1,99	2,20	2,50	2,72	2,94	3,16	3,40	3,60
180 и более	–	0,81	1,10	1,33	1,55	1,77	1,99	2,20	2,50	2,72	2,92	3,16	3,40	3,60	3,82
C(В)		–	1,03	1,40	1,77	2,14	2,50	2,80	3,10	3,40	3,68	3,98	4,35	4,64	4,94	5,28
	–	1,10	1,62	2,06	2,42	2,88	3,16	3,54	3,90	4,27	4,64	5,00	5,38	5,67	5,97
	–	1,25	1,77	2,20	2,65	3,10	3,54	3,90	4,27	4,64	5,10	5,45	5,82	6,12	6,34
280 и более	–	1,33	1,84	2,36	2,88	3,32	3,76	4,20	4,57	5,00	5,45	5,90	6,34	6,70	7,07
D(Г)		–	–	–	–	4,71	5,45	6,25	7,00	7,65	8,45	9,19	9,70	10,2	10,7	11,0
	–	–	–	–	5,15	5,96	6,85	7,65	8,39	9,20	9,87	10,4	11,0	11,5	12,1
	–	–	–	–	5,59	6,48	7,38	8,24	9,19	10,1	10,9	11,5	12,2	12,9	13,5
450 и более	–	–	–	–	6,10	6,94	7,93	8,90	9,92	10,8	11,8	12,5	13,3	13,9	14,6
E(Д)		–	–	–	–	7,35	8,75	10,0	11,6	12,3	14,0	15,0	16,0	16,9	17,6	18,4
	–	–	–	–	8,45	9,87	11,2	12,6	13,9	15,2	16,4	17,4	18,4	19,2	20,0
	–	–	–	–	9,43	10,7	12,1	13,4	14,7	16,1	17,3	18,7	20,2	21,2	22,3
710 и более	–	–	–	–	9,80	11,5	13,2	14,9	16,5	18,0	19,5	21,0	21,6	22,9	24,1

Продолжение таблицы 4.4

Сечение ремня	Расчетный диаметр меньшего шкива	Мощность, кВт, при скорости ремня, м/с
Z(О)		1,09	1,13	1,18	1,22	1,28	1,30	1,26	1,24	1,20	1,18	–	–	–	–	–
	1,22	1,27	1,30	1,34	1,38	1,43	1,39	1,34	1,32	1,26	–	–	–	–	–
	1,27	1,33	1,39	1,45	1,51	1,55	1,55	1,55	1,51	1,47	–	–	–	–	–
90 и более	1,40	1,47	1,55	1,60	1,67	1,74	1,78	1,74	1,65	1,62	–	–	–	–	–
А		1,77	1,84	1,84	1,84	1,84	1,84	1,84	1,80	1,75	1,69	–	–	–	–	–
	1,91	1,95	1,99	1,99	1,99	1,99	1,99	1,99	1,91	1,91	–	–	–	–	–
	2,12	2,20	2,29	2,33	2,41	2,41	2,41	2,41	2,33	2,29	–	–	–	–	–
125 и более	2,33	2,41	2,50	2,57	2,65	2,65	2,65	2,65	2,65	2,65	–	–	–	–	–
B(Б)		2,94	2,94	2,94	2,94	2,94	2,88	2,80	2,72	2,65	2,50	–	–	–	–	–
	3,32	3,46	3,54	3,60	3,60	3,60	3,54	3,46	3,40	3,24	–	–	–	–	–
	3,76	3,90	4,05	4,20	4,35	4,35	4,35	4,35	4,35	4,35	–	–	–	–	–
180 и более	4,05	4,27	4,42	4,57	4,71	4,85	4,94	4,94	4,94	4,94	–	–	–	–	–
C(В)		5,52	5,82	6,00	6,19	6,25	6,25	6,19	6,12	6,05	5,90	–	–	–	–	–
	6,25	6,55	6,78	7,00	7,15	7,15	7,15	7,00	6,85	6,70	–	–	–	–	–
	6,63	6,94	7,15	7,38	7,50	7,70	7,73	7,73	7,73	7,73	–	–	–	–	–
280 и более	7,29	7,40	7,58	7,65	7,80	7,95	8,02	8,10	8,10	8,10	–	–	–	–	–
D(Г)		11,4	11,6	11,8	11,9	11,9	11,8	11,6	11,4	11,1	10,1	–	–	–	–	–
	12,5	13,0	13,3	13,5	13,7	13,8	13,8	13,7	13,6	13,3	12,9	12,5	–	–	–
	14,1	14,6	15,0	15,4	15,7	16,1	16,2	16,2	16,0	15,8	15,4	15,0	14,7	14,4	14,0
450 и более	15,1	15,7	16,2	16,6	17,0	17,2	17,2	17,4	17,4	17,2	17,2	16,9	16,5	16,2	15,7
E(Д)		19,0	19,5	19,8	20,2	20,5	20,5	20,5	20,5	20,5	20,5	20,5	–	–	–	–
	20,8	21,6	22,4	23,0	23,6	23,8	24,2	24,3	24,3	24,3	24,3	24,3	24,3	–	–
	23,2	24,0	24,8	25,7	26,5	27,0	27,3	27,3	27,5	27,5	27,6	27,6	27,6	27,6	27,6
710 и более	25,2	26,2	27,2	28,2	29,0	29,7	30,2	30,4	30,8	31,2	31,4	31,7	31,8	31,8	31,8
Примечание: Мощности, приведенные в таблице, даны применительно к ремням с тяговым слоем на основе искусственных волокон. В случае применения синтетических волокон величины мощностей могут быть повышены на 10%.

 

Таблица 4.5

Значение коэффициента динамичности нагрузки и режима работы

Режим работы	Характер нагрузки	Тип машины	при числе смен работы ремней
Электродвигатель перемен­ного тока общепромышлен­ного применения; электро­двигатель постоянного тока шунтовой; турбины	Электродвигатель постоян­ного тока компаудный; дви­гатель внутреннего сгорания (ДВС) с частотой вращения свыше 600 мин^-1	Электродвигатель перемен­ного тока с повышенным пус­ковым моментом; электро­дви­га­тель постоян­ного тока сериесный; ДВС с частотой вращения ниже 600 мин^-1
Легкий	Легкая пусковая нагрузка до 120% нормальной. Почти постоянная рабочая нагрузка.	Станки с непрерывным процессом резания; токарные, сверлильные, шлифовальные, легкие вентиляторы, насосы и центробежные и ротационные; ленточные конвейеры и др.	1,0	1,1	1,4	1,1	1,2	1,5	1,2	1,4	1,6
Средний	Пусковая нагрузка до 150% нормальной. Незначительные колебания рабочей нагрузки.	Станки фрезерные, зубофре­зерные и револьверные; электрические генераторы; поршневые насосы и компрессоры с тремя и более цилиндрами, вентиляторы и воздуходувки; цепные транспортеры; элеваторы и др.	1,0	1,2	1,5	1,2	1,4	1,6	1,3	1,5	1,7
Тяжелый	Пусковая нагрузка до 200% нормальной. Значительные колебания рабочей нагрузки.	Станки строгальные, долбеж­ные, зубодолбежные и дерево­обрабатывающие; поршневые насосы и компрессоры с одним или двумя цилиндрами; вентиляторы и воздуходувки тяжелого типа; конвейеры винтовые, скребковые; прессы винтовые с относительно тяжелым маховиком и др.	1,2	1,3	1,6	1,3	1,5	1,7	1,4	1,6	1,9
Очень тяжелый	Пусковая нагрузка до 300% нормальной. Резконеравномерная и ударная рабочая нагрузка.	Подъемники, экскаваторы, драги; прессы винтовые и эксцентриковые с относительно легким маховиком; ножницы; молоты; бегуны; дробилки, лесопильные рамы и др.	1,3	1,5	1,7	1,4	1,6	1,8	1,5	1,7	2,0

Таблица 4.6

Значение коэффициента , учитывающего длину ремня

Расчет­ная длина ремня Lp, мм	для ремней сечением	Расчет­ная длина ремня Lp, мм	для ремней сечением
Z(О)	А	B(Б)	C(В)	А	B(Б)	C(В)	D(Г)	E(Д)
	0,49					1,13	1,05	0,94
	0,51					1,15	1,06	0,96
	0,53					1,16	1,07	0,97	0,89
	0,56					1,18	1,08	0,98	0,90
	0,58					1,20	1,10	0,99	0,91
	0,61					1,21	1,11	1,00	0,92
	0,63	0,71				1,23	1,13	1,01	0,93
	0,66	0,72					1,14	1,03	0,94
	0,68	0,74					1,15	1,04	0,95
	0,71	0,75					1,16	1,05	0,96	0,94
	0,73	0,77					1,17	1,06	0,97	0,95
	0,76	0,78					1,19	1,07	0,98	0,96
	0,78	0,80					1,20	1,08	0,99	0,96
	0,81	0,82					1,21	1,09	1,00	0,97
	0,84	0,83	0,80				1,22	1,10	1,01	0,98
	0,86	0,85	0,81					1,12	1,02	0,99
	0,88	0,86	0,82					1,13	1,03	1,00
	0,91	0,87	0,84					1,14	1,04	1,01
	0,93	0,89	0,85					1,15	1,05	1,02
	0,95	0,90	0,86					1,16	1,06	1,03
	0,98	0,92	0,87					1,17	1,07	1,04
	1,00	0,93	0,89					1,19	1,08	1,04
	1,03	0,95	0,90					1,20	1,09	1,05
	1,05	0,97	0,91					1,21	1,10	1,06
	1,08	0,98	0,93						1,11	1,07
	1,11	1,00	0,94						1,12	1,08
	1,13	1,02	0,95	0,85					1,13	1,09
	1,16	1,03	0,96	0,86					1,14	1,09
	1,18	1,04	0,98	0,87					1,15	1,10
	1,20	1,06	0,99	0,89					1,16	1,11
	1,23	1,07	1,00	0,90						1,12
	1,25	1,09	1,01	0,91						1,13
	1,27	1,10	1,02	0,92						1,14
		1,12	1,04	0,93

 

4.7.2.3 Сила предварительного натяжения ветви одного ремня в ньютонах для передач с закрепленными центрами вычисляют по формуле:

,

где – погонная масса ремня, кг/м.

Для передач с автоматическим натяжением расчет ведется по формуле:

.

Силы, действующие на валы

Силы, возникающие в ременной передаче, необходимо знать для расчета валов, опор и шкивов.

Рис. 4.9. Силы, действующие на валы клиноременной передачи

В ременной передаче после приложения полезной нагрузки сумма сил натяжений ремней остается постоянной (рис. 4.9). Действие центробежной силы в упрощенных расчетах не учитывают, так как она уравновешивается в ремне и может вызвать лишь разгрузку валов. Суммарную силу F_S, действующую на вал можно определить по формуле:

,

где F₀ – сила предварительного натяжения одного ремня, Н,

,

а – межцентровое расстояние,

K – количество ремней.

 

 

ЦЕПНЫЕ ПЕРЕДАЧИ