РАСЧЕТ КЛИНОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ.

Расчет клиноременной передачи сводится к выбору типа ремня и необходимого количества ремней в передче для обеспечения долговечности передачи при заданой мощности и необходимого передаточного отношения передачи.

Согласно рекомендации табл.2 принимаем тип ремня (профиль ремня) по ГОСТ 1284-68.

По выбраному профилю ремня выбираем возможное минимальное значение меньшего диаметра шкива (обычно, ведущего) в соответствие с рекомендацией табл.3.

Таблица 2.

Передаваемая мощность, кВт	<=1	1...2	2...4	4...7,5	7,5...15
Скорость ремня, м/с	<=5	о, А	о, А, Б	А, Б	Б, В	В
5...10	о, А	О, А	о, А, Б	А, Б	Б, В
>10	О	О, А	О, А	А, Б	Б, В

 

Таблица 3.

Профиль рем­ня	О	А	Б	В	Г
Минимальный диаметр шки­ва, м	0,063	0,090	0,125	0,200	0,315

 

 

По выбранному диаметру определяем линейную скорость ремня:

(7)

где, d - выбранный диаметр меньшего шкива, м;

n₁ - частота вращения шкива, мин^-1.

Диаметр второго шкива (в случае редуцирования частоты вращения) определяется по зависимости:

(8)

где, - передаточное отношение клиноременной передачи;

= 0,98 — коэффициент упругого проскальзы­вания ремня.

 

Расстояние между шкивами проверяем на возможное минимальное и максимальное расстояние.

Минимальное рекомендуемое расстояние составляет:

(9)

где, h - высота профиля ремня, м, в зависимости от его типа по табл.4.

 

Таблица 4.

Профиль ремня	О	А	Б	В	Г	Д
Ширина ремня, мм	8,5
Высота профиля, мм			10,5	13,5		23,8

 

 

Максимальное рекомендуемое значение межцен­трового расстояния, составляет:

(10)

Межцентровое фактическое расстояние принимаем в зависимости от компоновки рабочих органов и маши­ны в целом в пределах рекомендуемых значений.

По выбранному значению межцентрового расстоя­ния определяем необходимую длину ремня по зависи­мости:

(11)

Длину ремня принимаем из числа выпускаемых промышленностью по ГОСТ 1284-68 по табл.5

Таблица 5.

Расчетная длина ремня, мм	Сечение профиля ремня
О	А	Б	В	Г
	+
	+
	+
	+	+
	+	+
	+	+
	+	+	+
	+	+	+
	+	+	+
	+	+	+
	+	+	+
	+	+	+
	+	+	+
	+	+	+	+
	+	+	+	+
	+	+	+	+
	+	+	+	+
		+	+	+
		+	+	+	+
		+	+	+	+
		+	+	+	+

 

 

Пример записи в спецификации сборочного чертежа с применением клинового ремня сечением профиля В и длиной 2500 мм:

Ремень В - 2500 ГОСТ 1284-68.

После выбора длины ремня уточняем межцентро­вое расстояние в связи с тем, что принятое значение ремня по ГОСТ может не соответствовать расчетному.

Межцентровое расстояние по выбранной дине ремня составляет:

(12)

где, L - расчетная длина ремня принятая по ГОСТ 1284-68;

W = l,57(D+d) - вспомогательная расчетная вели­чина;

у = 0,25(D-d)² - вспомогательная расчетная вели­чина.

Возможность передачи крутящего момента малым шкивом проверяем по углу обхвата ремнем малого шкива по зависимости:

(13)

Угол обхвата малого шкива ремнем должен быть не менее 120°. В случае, если угол обхвата окажется меньше, необходимо уменьшить диаметр большого шкива (изменив передаточное отношение) или увели­чить межцентровое расстояние и соответственно при­нять более длинный ремень. Долговечность ремня про­веряем по числу пробегов ремня вокруг шкивов в се­кунду.

Проверку производим по зависимости:

(14)

Условие долговечности ремня обеспечивается при количестве пробегов менее десяти в секунду. Если же число пробегов получается более десяти, необходимо или увеличить длину ремня или уменьшить линейную скорость ремня (с изменением соответствующих других параметров, которые влияют на эти величины)

Необходимое количество ремней в передаче опре­деляем из условия несущей способности одного ремня (из условия максимальной мощности, которую может передать один ремень) по зависимости:

(15)

где, N - передаваемая мощность клиноременной передачи, кВт;

N₀ - возможная мощность, которая может пе­редаваться одним ремнем в зависимости от линейной скорости ремня и от диаметра ведущего шкива, опреде­ляемая в табл. 6, 7, 8, 9 и 10;

К₁ - коэффициент, зависящий от угла обхва­та ведущего шкива ремнем, определяемого по табл. 11;

К₂ - коэффициент, зависящий от характера нагрузки и от количества смен работы механизма в су­тки, определяемого по табл. 12.

 

 

Таблица 6.

Мощность N₀ кВт, передаваемая одним ремнем ти­па О

Скорость ремня, м/с	Диаметр ведущего шкива, мм
			>=90
	0, 08	0, 10	0,11	0,12
	0, 15	0, 17	0, 20	0, 21
	0, 23	0, 24	0, 29	0, 31
	0, 29	0, 32	0, 37	0, 41
	0, 36	0, 39	0, 45	0, 49
	0, 42	0, 47	0, 53	0, 58
	0, 49	0, 55	0, 61	0, 67
	0, 56	0, 63	0, 69	0, 76
	0, 62	0, 71	0, 77	0, 85
	0, 69	0, 78	0, 85	0, 93
	0, 75	0, 85	0, 92	1, 03
	0, 82	0, 93	1, 00	1, 11
	0, 90	1, 00	1, 07	1, 19
	0, 96	1, 07	1, 15	1, 27
	1, 03	1, 15	1, 21	1, 33
	1, 09	1, 22	1, 27	1, 40
	1, 13	1, 27	1, 33	1, 47
	1, 18	1, 30	1, 39	1, 55
	1, 22	1, 34	1, 45	1, 60
	1, 26	1, 38	1, 51	1, 67
	1, 30	1, 43	1, 55	1, 74
	1, 26	1, 39	1, 55	1, 78
	1, 24	1, 34	1, 55	1, 74
	1, 20	1, 32	1, 51	1, 65
	1, 18	1, 26	1, 47	1, 62

 

Таблица 7.

Мощность N₀ кВт, передаваемая одним ремнем ти­па А

Скорость ремня, м/с	Диаметр ведущего шкива, мм
			> = 125
	0, 22	0, 22	0, 22	0, 29
	0, 37	0, 37	0, 37	0, 44
	0, 52	0, 52	0, 52	0, 59
	0, 66	0, 66	0, 66	0,74
	0, 74	0, 81	0, 81	0, 96
	0, 88	0, 96	0, 96	1, 10
	1, 03	1, 10	1, 10	1, 25
	1, 10	1, 18	1, 25	1, 40
	1, 25	1, 33	1, 40	1, 54
	1, 33	1, 40	1, 47	1, 69
	1, 40	1, 47	1, 54	1, 84
	1, 47	1, 62	1, 69	1, 99
	1, 54	1, 77	1, 84	2, 06
	1, 62	1, 84	1, 99	2, 20
	1, 69	1, 87	2, 03	2, 29
	1, 77	1, 91	2, 12	2, 33
	1, 84	1, 95	2, 20	2, 41
	1, 84	1, 99	2, 29	2, 50
	1, 84	1, 99	2, 33	2, 57
	1, 84	1, 99	2, 41	2, 65
	1, 84	1, 99	2, 41	2, 65
	1, 84	1, 99	2, 41	2, 65
	1, 84	1, 99	2, 41	2, 65
	1, 75	1, 91	2, 33	2, 65
	1, 69	1, 91	2, 29	2, 65

 

Таблица 8.

Мощность N₀ кВт, передаваемая одним ремнем ти­па Б

Скорость ремня, м/с	Диаметр ведущего шкива, м л
			>=180
	0, 59	0, 66	0, 74	0, 81
	0, 74	0, 81	0, 96	1, 10
	0, 96	1, 08	1, 18	1, 33
	1, 10	1, 25	1, 40	1, 55
	1, 33	1, 40	1, 62	1, 77
	1, 47	1, 62	1, 84	1, 99
	1, 69	1, 84	1, 99	2, 20
	1, 92	2, 06	2, 20	2, 50
	2, 06	2, 23	2, 50	2, 72
	2, 28	2, 42	2, 72	2, 92
	2, 42	2, 65	2, 94	3, 16
	2, 65	2, 80	3, 16	3, 40
	2, 70	3, 02	3, 40	3, 60
	2, 88	3, 16	3, 60	3, 82
	2, 94	3, 32	3, 76	4, 05
	2, 94	3, 46	3, 90	4, 27
	2, 94	3, 54	4, 05	4, 42
	2, 94	3, 60	4, 20	4, 57
	2, 94	3, 60	4, 35	4, 71
	2, 88	3, 60	4, 35	4, 85
	2, 80	3, 54	4, 35	4, 94
	2, 72	3, 46	4, 35	4, 94
	2, 65	3, 40	4, 35	4,94
	2, 50	3, 24	4, 35	4, 94

 

 

Таблица 9.

Мощность N₀ кВт, передаваемая одним ремнем ти­па В

Скорость ремня, м/с	Диаметр ведущего шкива, мм
			>=280
	1, 03	1, 10	1, 25	1, 33
	1, 40	1, 62	1, 77	1, 84
	1, 77	2, 06	2, 20	2, 36
	2, 14	2, 42	2, 65	2, 88
	2, 50	2, 88	3,10	3, 32
	2, 80	3, 16	3, 54	3, 76
	3, 10	3, 54	3, 90	4, 20
	3, 40	3, 90	4, 27	4, 57
	3, 68	4, 27	4, 64	5, 00
	3, 98	4, 64	5, 10	5, 45
	4, 35	5, 00	5, 45	5, 90
	4, 64	5, 38	5, 82	6, 34
	4, 94	5, 67	6, 12	6, 70
	5, 28	5, 97	6, 34	7, 07
	5, 52	6, 25	6, 63	7, 29
	5, 82	6, 55	6, 94	7, 40
	6, 00	6, 78	7, 15	7, 58
	6, 19	7, 00	7, 38	7, 65
	6, 25	7, 15	7, 50	7, 80
	6, 25	7, 15	7, 70	7, 95
	6, 19	7, 15	7, 73	8, 02
	6, 12	7, 00	7, 73	8, 10
	6, 05	6, 85	7, 73	8, 10
	5, 90	6, 70	7, 73	8, 10

 

 

Таблица 10

Мощность N₀ кВт, передаваемая одним ремнем ти­па Г

Скорость ремня, м/с	Диаметр ведущего шкива,	мм
			>=450
	4, 71	5, 15	5, 59	6, 10
	5, 45	5, 96	6, 48	6, 94
	6, 25	6, 85	7, 38	7, 93
	7, 00	7, 65	8, 24	8, 90
	7, 65	8, 39	9, 19	9, 92
	8, 45	9, 20	10, 08	10, 98
	9, 19	9, 87	10, 90	11, 78
	9, 70	10, 44	11, 54	12, 50
	10, 20	11, 04	12, 20	13, 32
	10, 70	11, 54	12, 88	13, 90
	11, 02	12, 08	13, 52	14, 56
	11, 40	12, 50	14, 11	15, 14
	11, 62	13, 00	14, 62	15, 72
	11, 78	13, 30	15, 00	16, 18
	11, 90	13, 52	15, 42	16, 60
	11, 90	13, 72	15, 72	17, 00
	11, 82	13, 82	16, 08	17, 25
	11, 62	13, 82	16, 19	17, 25
	11, 40	13, 72	16, 19	17, 45
	11, 10	13, 60	16, 03	17, 45
	10, 08	13, 32	15, 80	17, 25
	-	12, 92	15, 38	17, 20
	-	12, 54	15, 00	16, 90
	-	-	14, 70	16, 55
	-	-	14, 41	16, 19
	-	-	14, 01	16, 12

 

 

Таблица 11.

	1, 00	0, 98	0, 95	0, 92	0, 89	0, 86	0, 83	0, 78	0, 74

 

Таблица 12

Количество смен в су­тки	Пусковая нагрузка машины
120%	150%	200%	300%
	0, 92 - 1, 00	0, 89 - 0, 92	0, 78 - 0, 89	0, 71 - 0, 78
	0, 80 - 0, 87	0, 73 - 0, 80	0, 68 - 0, 73	0, 62 - 0, 68
	0, 66 - 0, 72	0, 60 - 0, 66	0, 56 - 0, 60	0, 51 - 0, 56

 

В результате расчетов принимаем большее ближайшее зна­чение ремней в комплекте.

Усилие давления ременной передачи на валы, где установ­лены шкивы, определяется по зависимости:

(16)

где, K₃ - коэффициент, зависящий от линейной скорости ремня, определяемого по табл. 13;

K₄ - коэффициент, зависящий от профиля ремня и учитывающий возникающие центробежные си­лы и определяемый по табл. 14.

 

Таблица 13.

V, м/с
K3	1, 04	1, 0	0, 93	0, 85	0, 74	0, 60

Таблица 14.

Профиль ремня	О	А	Б	В	Г
к4	0, 0294	0, 049	0, 0785	0, 1275	0, 275

 

При линейной скорости ремня до 25 м/с шкивы из­готовляют из серого чугуна марок СЧ 12-38 или СЧ 15- 32 по ГОСТ 1412-70; при скорости ремня свыше 25 м/с - из стали Ст3 Ст5 по ГОСТ 380-71 или из алюминиевого сплава АЛ4 или АЛ9 по ГОСТ 2685-75.

Предпочтительные расчетные диаметры шкивов по ГОСТ 8032-56, предельные отклонения при их изго­товлении, а также допустимая разность диаметров при изготовлении многоручьевых шкивов, приведены в табл. 15.

Шероховатость рабочих поверхностей канавок должна быть не грубее Rz10.

 

Предельные отклонения угла канавки для механи­чески обработанных шкивов: для ремней О, А, и Б - 1⁰ и для ремней В и Г —

Биение конусной рабочей поверхности шкива на каждые 100 мм диаметра шкива, замеренное перпенди­кулярно к образующей конуса на большем диаметре, не должно превышать при частоте вращения до 500 мин^-1 - 0, 20 мм;

при частоте вращения до 1000 мин^-1 - 0, 15 мм;

при частоте вращения свыше 1000 мин^-1 - 0, 1 мм.

 

Таблица 15.

Номинальное значение диа­метра шкива, мм	Предельное от­клонение диа­метра, мм	Максимальная разность диа­метров в одном шкиве, мм
	+0, 8	0, 2
	+0, 8	0, 2
	+0, 8	0, 2
	+1, 0	0, 2
	+1, 0	0, 2
	+1, 0	0, 2
	+1, 5	0, 2
	+1, 5	0, 2
	+1, 5	0, 2
	+1, 5	0, 2
	+2, 0	0, 3
	+2, 0	0, 3
	+2, 0	0, 3
	+3, 0	0, 3
	+3, 0	0, 5
	+3, 0	0, 5
	+4, 0	0, 5
	+4, 0	0, 5
	+4, 0	0, 6

 

Шкивы, работающие со скоростью ремня больше 5 м/с, должны подвергаться статической балансировке. Допустимый дисбаланс, в зависимости от линейной скорости ремня, приведен в табл. 16.

 

Таблица 16.

Линейная скорость ремня, м/с	Допустимый дисба­ланс, Нм
до 10	0, 06
свыше 10 до 15	0, 03
свыше 15 до 20	0, 02
свыше 20	0, 01

Приведенные выше величины должны быть указа­ны на чертеже шкива.

 

 

РАСЧЕТ ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ.

В приводах оборудования пищевой промышлен­ности чаще всего применяются втулочно-роликовые цепи по ГОСТ 13568-75 с шагом от 12, 7 до 25, 4 вклю­чительно. Конструкция, основные параметры обозна­чения цепей, которые должны быть приведены в спе­цификации сборочного чертежа, где они применяются, приведены в приложении табл. X111-22 [2].

Расшифровка обозначения втулочно-роликовой цепи по ГОСТ 13568-75:

Цепь 2ПР-25, 4 -11340

2 - цепь двухрядная (в случае отсутствия этой цифры, значит цепь однорядная);

ПР - цепь приводная роликовая;

25, 4 - шаг цепи в мм;

11340 - разрушающая нагрузка цепи в кгс (111245, 4 Н).

 

Расчет цепной передачи сводится к определению необходимого шага и рядности цепи для обеспечения передачи необходимой мощности (или крутящего мо­мента) с обеспечением заданной долговечности, необ­ходимой длины цепи, а также усилия, действующего на валы, на которые установлены звездочки.

Для проведения расчета цепной передачи мы должны знать передаваемую мощность, частоту враще­ния ведущего вала и передаточное отношение цепной передачи.

Число зубьев ведущей звездочки выбираем из ре­комендуемого ряда, приведенного в табл. 17, в зависи­мости от передаточного отношения передачи. Следует иметь в виду, что чем меньше число зубьев звездочки, тем больше относительное движение в шарнирах цепи, следовательно, и больший износ цепей. При этом также уменьшается плавность работы цепного контура. Чем больше число зубьев звездочки, тем больше её диаметр, а следовательно и линейная скорость цепи, и тем боль­ше динамическая нагрузка на цепь, связанная с её виб­рацией во время работы, что также вызывает больший износ. При большом числе зубьев возникает опасность выхода цепи из зацепления даже при небольшом износе цепи («вытяжке» цепи).

Таблица 17.

Передаточное отношение	1... 2	2... 3	3... 4	4... 5	5... 6
Число зубьев малой звездочки	30... 27	27... 25	25... 23	23… 2 1	21... 17

 

В тихоходных и малонагруженных передачах до­пустимо применение числа зубьев малой звездочки де­вять.

Число зубьев второй звездочки определяем по за­висимости:

(17)

где, z₁ - число зубьев ведущей звездочки

и - передаточное отношение цепной переда­чи.

 

Принимаем ближайшее целое значение числа зубьев. При этом может измениться заданное значение передаточного отношения. Изменение передаточного отношения не должно превышать 4%. Изменеиние пере­даточного отношения определяем по зависимости:

(18)

Крутящий момент на валу ведущей звездочки со­ставляет:

(19)

где, N - передаваемая мощность, кВт;

n₁ - частота вращения ведущей звездочки, мин^-1.

Главный параметр цепной передачи - шаг цеп - определяем из условия прочности шарниров цепи и долговечности передачи:

(20)

где, z₁ - число зубьев ведущей звездочки;

[p] - допускаемое давление, приходящееся на единицу проекции опорной поверхности шарнира, МПа, определяемое в зависимости от шага цепи по табл. 18;

m - коэффициент, зависящий от рядности цепи: для однорядной цепи m=1 и для двухрядной цепи m=1, 7;

К_э - эквивалентный коэффициент, зависящий от условий работы цепной передачи.

 

Таблица 18.

Допускаемое давление в шарнирах цепи [p], МПа (при z₁ = 17)

Мин-1	Шаг цепи, мм
	12, 7	15, 875	19, 05	25, 4

Примечание:

1. Если z₁ ≠ 17то табличные значе­ния умножают на коэффициент числа зубьев:

(21)

2. Для двухрядной цепи табличные значения [р] необходимо уменьшить на 15%.

Эквивалентный коэффициент определяется по за­вис мости:

К_э = К₁К₂К₃К₄К₅ (22)

Каждый из этих коэффициентов характеризует определенный параметр условия работы цепной пере­дач. Они определяются по табл. 19.

Таблица 19.

Условия работы цепи	Значения коэффици­ентов
Вид нагрузки (динамика)	К1
спокойная	1, 0
с толчками или переменная	1, 25... 1, 50
Регулирование межосевого рас-	К2
стояния
передвигающиеся опоры	1, 0
натяжная звездочка	1, 10
нерегулируемая	1, 25
Положение передачи	К3
наклон линии центров звездо­-
чек до 60° к горизонту	1, 00
наклон линии центров звездо­-	1. 25
чек более 60° к горизонту
Вид смазки цепи	К4
масляная ванна	0, 80
капельная смазка регулярная	1, 00
периодическая	1, 50
Сменность работы	К5
односменная	1, 00
двухсменная	1, 25
непрерывная	1, 50

 

Вычисленное значение шага округляем до боль­шего ближайшего значения выпускаемых по стандарту промышленностью приводных цепей по ГОСТ 13568- 75.

По выбранному шагу цепи определяем межцен­тровое расстояние между звездочками цепного контура. Оптимальное значение межцентрового расстояния оп­ределяется по зависимости:

A = (30... 50)t [мм] (22)

где, t - шаг выбранной цепи, мм.

 

Максимальное значение межцентрового расстояния определяется по зависимости:

A_max = 80t [мм](23)

 

После выбора межцентрового расстояния опреде­ляем необходимое число звеньев цепи цепного контура по зависимости:

((Z₂ – Z₁) /2π)² (24)

 

где, A - межцентровое расстояние между звездоч­ками контура, состоящего из двух звездочек, м;

t - шаг цепи, м;

z₁, z₂ - число зубьев соответственно ведущей и ведомой звездочек (с целью увеличения долговечно­сти цепного контура следует принять число зубьев ведущей звездочки нечетным числом).

Принимаем большее ближайшее целое число звеньев. При этом следует иметь в виду, что если при- нем нечетное число звеньев, то в контуре цепи необходимо предусмотреть переходное звено (см. приложение табл. X111-22.).

После выбора числа звеньев цепного контура уточняем межцентровое расстояние по зависимости:

(25)

где, t - шаг цепи, м.

 

 

С целью уменьшения динамической нагрузки, а следовательно и износ цепи, проверяем на допускаемое число ударов одного и того же шарнира цепи о зуб меньшей звездочки секунду по зависимости:

(26)

где, n₁ - частота вращения ведущей звездочки, мин^-1;

z₁ - число зубьев ведущей звездочки.

 

Число ударов не должно быть более трех в секун­ду во избежание интенсивного износа цепи звездочек При несоблюдении данного условия необходимо или уменьшить число зубьев звездочки или удлинить цепь.

 

Линейная скорость цепи определяется по зависи­мости:

(27)

где, n₁ - частота вращения ведущей звездочки, мин^-1

 

По выбранному шагу определяем параметры звез­дочек:

- диаметр делительной окружности

(28)

где, t - шаг цепи, мм.

 

- диаметр окружности выступов

(29)

- диаметр окружности впадин

(30)

где, радиус впадин определяется по зависимости:

(31)

d₁- диаметр ролика цепи по табл. X111-22. Выбранную цепь проверяем на прочность по раз­рывному усилию по коэффициенту запаса прочности по зависимости:

(32)

где, Q - разрушающая нагрузка цепи, Н (входит в обозначении цепи);

 

- окружное усилие в цепи

(33)

 

- центробежная сила, возникающая в цепном контуре

(34)

q - масса одного погонного метра цепи по при­ложении X111-22;

 

- сила от провисания цепи

(35)

- коэффициент, учитывающий расположение цепного контура относительно горизонтали: при горизонтальном положении контура коэф­фициент равен шести, при наклонном положе­нии в пределах 45° - 1, 5, а при вертикальном положении - 1;

А - межцентровое расстояние, м.

Расчетный коэффициент запаса должен быть меньше нормативного значения приведенного в табл. 20 в зави­симости от шага цепи и от частоты вращения ведущей звездочки.

 

Таблица 20.

Нормативные коэффициенты запаса прочности [s] приводных роликовых цепей.

n1 мин-1	Шаг цеп, мм
12, 7	15, 875	19, 05	25, 4
	7, 1	7, 2	7, 2	7, 3
	7, 3	7, 4	7, 5	7, 6
	7, 9	8, 2	8, 4	8, 9
	8, 5	8, 9	9, 4	10, 2
	9, 3	10, 0	10, 7	12, 0
	10, 0	10, 8	11, 7	13, 3
	10, 6	11, 6	12, 7	14, 5

 

В пищевой промышленности, в некоторых видах оборудования, где требуются значительные крутящие мо­менты привода рабочих органов (например, в тестоме­сильных машинах), применяются цепи зубчатые с одно­сторонним зацеплением по ГОСТ 13552-81. Расчет этих цепей аналогичный. Главный параметр этих цепей, кроме шага, является ширина цепей. Ширина цепей определяется по удельной нагрузке и проверяется фактический коэффи­циент запаса, который сравнивается с нормативным коэф­фициентом [3].