Проверочный расчет ремня на долговечность

Практическая работа Расчет ременной передачи.

Методика расчета ременных передач

Основные критерии работоспособности ременных передач

Основными критериями работоспособности ременных передач являются тяговая способность (надежность сцепления ремня со шкивом) и долговечность ремня.

Расчет по тяговой работоспособности является проектировочным расчетом ременных передач, обеспечивающим необходимую прочность ремней и передачу им необходимой нагрузки.
Расчет на долговечность выполняют как проверочный.

Расчет ремня по тяговой способности

Расчет тяговой способности плоскоременной передачи

Расчет плоскоременной передачи сводится к определению требуемой площади поперечного сечения ремня.
Приведенное полезное напряжение в ремне:

k₀ = 2φσ₀.

Условие эксплуатации ремня учитываются введением коэффициентов, которые позволяют определить допускаемое полезное напряжение:

[k] = k₀×C_α×С_v×C₀/C_р,

где:
С_α – коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата на малом шкиве;
C_v – скоростной коэффициент, учитывающий влияние центробежных сил;
С₀ – коэффициент расположения передачи в пространстве;
С_p – коэффициент режима нагрузки.

Окончательно определяем требуемое сечение ремня:

А = bδ = F_t/[k]; F_t = 2T₁/D₁.

Расчет тяговой способности передач с клиновым или поликлиновым ремнем

Для передач с клиновыми и поликлиновыми ремнями следует выбирать соответствующий ремень по таблицам или с помощью графиков и определить число ремней клиноременной передачи. В справочных таблицах содержатся основные геометрические и тяговые характеристики ремней различных стандартизированных типоразмеров (см. рис. 2).

Сечение ремня выбирают по вращающему моменту на быстроходном валу или мощности (рис. 2). Для выбранного ремня в справочных таблицах приводятся минимальные диаметры шкивов. По возможности следует избегать минимальных значений диаметров шкивов и минимальных значений межосевых расстояний, так как это значительно уменьшает долговечность ремня.

Для выбранного ремня определяют номинальную мощность, передаваемую одним ремнем. Определяют расчетные коэффициента, учитывающие условие эксплуатации ремня, так же, как это было рассмотрено на примере плоскоременных передач.
Определяют число ремней в комплекте для передачи заданной мощности:

z = P/C_zP_p; здесь: P_p = P₀×C_α×C_L/C_p,

где:
С_L – коэффициент длины ремня;
Р₀ – номинальная мощность, передаваемая одним ремнем;
Р_p – мощность, передаваемая одним ремнем в условиях эксплуатации;
С_z – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между ремнями, С_z = 1…0,85;
С_α – коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата на малом шкиве;

Проверочный расчет ремня на долговечность

Долговечность ремня определяет его способность сопротивляться усталостному разрушению. Долговечность зависит не только от значений напряжений, но и от характера их изменения за один цикл, а также от числа таких циклов.
Поскольку напряжения изгиба превышают все другие составляющие суммарного напряжения в ремне, то долговечность его в значительной степени зависит от числа изгибов ремня на шкивах.
При этом следует иметь в виду, что за один пробег (оборот) ремня в нем дважды возникают максимальные значения напряжения изгиба, а при наличии в передаче трех и более шкивов, обегаемых одним ремнем, максимальные значения изгиба за один пробег могут возникать еще чаще.

Под влиянием циклического деформирования в ремне возникают усталостные разрушения – трещины, надрывы, расслаивание ремня. Снижению сопротивления усталости способствует нагрев ремня от внутреннего трения и скольжения его по шкивам.

Полный цикл напряжений соответствует одному пробегу ремня по шкивам, при котором уровень напряжений в поперечном сечении ремня меняется в соответствии с прохождением им каждого из четырех характерных участков (см. рис. 1).

Число пробегов ремня (число циклов нагружения) за весь срок работы передачи пропорционально частоте пробегов:

U = v/L_р < [U],

где v – скорость ремня, м/сек; L_р – расчетная длина ремня, м; [U] – допускаемая частота пробегов, 1/сек.

Частота пробегов является показателем долговечности ремня: чем больше U, тем большее число циклов при том же времени работы, или тем меньше долговечность при том же уровне напряжений.

Средняя долговечность ремней принимается равной 2000…3000 часов.

В основе уточненных методов расчета ремней на долговечность лежат уравнения кривых усталости, в соответствии с которыми оказывается возможным проводить расчет ременных передач, удовлетворяющий условиям прочности и тяговой способности при требуемом ресурсе. В настоящее время этот расчет применяют не для всех типов ременных передач.