Розрахунок клинопасової передачі (з кордтканинними пасами)

 

При розрахунку вважають, що колове зусилля, яке передається передачею, пропорційне числу пасів і площі їх перерізів. Порядок розрахунку наступний.

– За заданою потужністю Р₁ і кількістю обертів шківа (вала) з допомогою таблиць (графіків) вибирають відповідні перерізи (О, А, Б, В, Г, Д, Е) пасу. Часто в таблицях для вказаних умов рекомендують декілька перерізів. тоді розрахунок слід проводити для кожного із рекомендованих перерізів паралельно з метою вибору оптимального варіанту.

– За вибраним перерізом визначають рекомендоване стандартом значення мінімального діаметра шківа D_{1 min} i

– Обчислюють величини

і знаходять значення коефіцієнтів Коефіцієнт С₀ при цьому приймають рівним одиниці (для клиновидних пасів схема передачі не впливає на її роботу.)

– Визначають корисну допустиму напругу в пасі

– Обчислюють мінімальне число пасів

Тут площа перерізу паса А_1, що задається в таблицях стандарту.

– Перевіряють пас на умовний нагрів, що викликається його перегинанням при пробіганні на шківах,

.

тут число 10 — допустиме значення числа перебігів пасу в секунду.

 

– Визначають За знайденим L_p вибирають стандартну довжину паса L і уточнюють міжосьову відстань а, що визначається прийнятою стандартною довжиною паса L.

мм.

– Визначають діючі на вали навантаження і проектують шківи передачі.

* Примітка. Деколи в таблицях є вже готові значення колового зусилля F_t або потужності Р_o1, що передаються одним пасом при швидкості V=10м/с, u=1, спокійному навантаженню. Тоді число пасів визначають безпосередньо з виразу

Довговічність пасів

 

Довговічність пасу наряду з його тяговою здатністю є найважливішою якістю. В нормальних умовах експлуатації пас виходить з ладу в результаті стирання волокон, що піддаються змінним напругам. Цей процес поглиблюється ще тепловим нагріванням волокон теплом, що виникає при згинах пасу на шківах передачі. Питання довговічності пасів до сих пір ще вивчені недостатньо. При розрахунках вважають, що руйнування паса виникає в результаті сумування пошкоджень, які викликаються максимальними напругами σ_max при набіганні пасу на менший шків.

На рисунку представлена середня крива втомленості пасів, що визначається рівнянням

За даними експериментальних досліджень [3, 4] можна прийняти показник степеня для плоских пасів п’ять, для клинових — m=8; базове число циклів N_δ=10⁷, якому відповідає границя витривалості для прогумованих пасів σ_вт=6,0Н/мм², а для клиновидних σ_вт=9,0Н/мм².

Загальне рівняння довговічності пасу має вигляд

Тут N_E — кількість циклів навантажень пасу з максимальною напругою

.

З іншого боку

Тоді .

Тут L_h — загальний час роботи пасу, годин;

z — кількість шківів в передачі, шт;

u₀=V/L —кількість перебігів пасу в секунду;

V — швидкість паса, м/с;

L — довжина паса, м.

 

Проектування шківів

 

В залежності від матеріалу і способу виготовлення шківи можуть бути: чавунними, стальними литими, стальними зварними, дерев’яними тощо. За формою ободу розрізняють шківи для плоских пасів з циліндричним, опуклим ободами, шківи для клинових пасів і шківи для круглих пасів

 

 

 

За конструкцією шківи бувають зі шпицями і дискові. Литий шків зі шпицями представлений на рисунку нижче

 

Число шпиць визначається емпіричною залежністю . Частіше z приймають парним: z=4, 6, 8, 10, 12.

 

 

В поперечному перерізі шпиці можуть бути круглої, еліптичної, хрестоподібної форми. Еліптичний переріз шпиць забезпечує найменший опір повітрю. Шпиці працюють на згин. Умовно вважають, що в передачі обертового моменту приймає участь одна третина шпиць.

Розміри еліптичного перерізу шпиці визначають з умови міцності

Оскільки , так як можна вважати, що

Приймемо , тоді запишемо

Звідки

Конструктивно приймають а΄=0,75а, h΄=0,75h.

Потрібно сказати, що наведені розрахунки досить наближені. Точний розв’язок міцності шпиці утруднений, завдяки статично не визначеній задачі.

Для збільшення бокової жорсткості при ширині ободу шківа В>300мм звичайно роблять два ряди шпиць

Вказані на рисунку розміри конструктивно приймають наступними:

δ=0,005D>6мм;

В=1,1в+/10…15/мм — для відкритої передачі;

В=(1,5…2)в — для напівперехресної і перехресної передачі;

у=0,01в; d_m=/1.8…2.0/d_в, l_m=/1.5…2.0/d_в

Якщо при визначені кількості шпиць z виявляється меншим трьох, шків роблять дисковий. Наведені вище співвідношення справедливі й для останніх. Дискові шківи можуть бути литими чи зварними. Звичайно їх виготовляють за заводськими нормами. Нижче приведена можлива конструкція зварного шва.

 

 

Товщина диску δ, визначається за формулою

В швидкохідних передачах обід шківа перевіряють на розтягуючі напруги від відцентрових сил. При цьому його розглядають як кільце без шпиць, що вільно обертається. Розтягуючу відцентрову силу визначати за допомогою представленого рисунка.

 

 

Відцентрова сила, що діє на елементарну ділянку обода, обмежену центральним кутом dα.

.

Вертикальна складова цієї сили

.

Напруга в ободі, що викликається силою F_vb, . Тоді .

Якщо покласти, що для чавуна =40Н/мм², ρ=7^.10^-5Н/мм³, g=9,81^.10³мм/с² то V_max= .

Враховуючи додаткові напруги від впливу шпиць і натягу віток пасу, приймають на практиці максимальну швидкість обертання чавунного шківа не більше 30…35м/с.