Андрей Смирнов
Время чтения: ~11 мин.
Просмотров: 10

Расчет оборотов шкивов ременной передачи онлайн калькулятор

Расчет оборотов шкивов ременной передачи онлайн калькулятор

Увеличение или уменьшение оборотов при помощи шкивов.

Как рассчитать диаметр шкивов для передачи? Увеличение оборотов шкивами.

Размеры шкивов и ремней.

Програма подбора и расчета нагрузок — качаем, устанавливаем и сами считаем ремни и шкивы.

Многие задаются вопросом — как подобрать шкивы по звездам?

Как рассчитать обороты на шкивах?

Какие диаметры шкивов необходимы для получения нужного передаточного отношения?

Шкивы по ГОСТ 20889-88 для приводных клиновых ремнейМинимальный диаметр шкива клиноременной передачиМинимальный диаметр шкива клиноременной передачиШкивы тонкостенные клиноременных передач

Кинематический, силовой и геометрический расчеты ременной передачи.

Сила натяжения ведущей ветви ремня F 1 сбегающей с ведомого шкива во время работы передачи, больше силы натяжения ведомой ветви его F2, набегающей на ведомый шкив. Из диаграммы (эпюры) сил, возникающих в поперечных сечениях ремня (рис. 1), следует, что на ведущем шкиве сила натяжения постепенно уменьшается, а на ведомом — увеличивается. А так как деформация ремня приблизительно пропорциональна его силе натяжения, то на ведущем шкиве ремень укорачивается и проскальзывает по шкиву (отстает от шкива), а на ведомом — удлиняется, что также приводит к проскальзыванию (ремень опережает шкив). Таким образом, при работе ременной передачи происходит упругое скольжение ремня на шкивах и, следовательно, потеря скорости на ведущем шкиве.

Теория упругого скольжения ремня на шкивах разработана профессорами Н. П. Петровым и Н. Е. Жуковским. По этой теории, изменение сил натяжений происходит на дугах упругого скольжения, соответствующих углам β1 и β2, которые меньше углов α1 и α2 обхвата шкивов ремнем.

Ременная передача

Рис. 1

Клиноременная передача: расчет, применение. Ремни клиновые

Современная промышленность, машиностроение и прочие отрасли применяют в своей работе разнообразные механизмы. Они обеспечивают работу агрегатов, транспортных средств, моторов и т. д. Одним из востребованных, часто применяемых устройств является клиноременная передача .

Представленный механизм включает в себя несколько категорий конструкций. Они отличаются геометрическими параметрами, назначением, подходом к выполнению возложенных на механизм задач. Что собой представляют представленные приборы, будет рассмотрено далее.

Расчет клиноременной передачи

Ремни для клиноременной передачиВ приводах различных машин и механизмов ременные передачи находят очень широкое применение благодаря своей простоте и дешевизне при проектировании, изготовлении и эксплуатации. Передаче не нужен корпус в отличие от червячной или зубчатой передачи, не нужна.

. смазка. Ременная передача бесшумна и быстроходна. Недостатками ременной передачи являются: значительные габариты (в сравнении с той же зубчатой или червячной передачей) и ограниченный передаваемый крутящий момент.

Наибольшее распространение получили передачи: клиноременные, с зубчатым ремнем, вариаторные широкоременные, плоскоременные и круглоременные. В предлагаемой вашему вниманию статье мы рассмотрим проектировочный расчет клиноременной передачи, как самой распространенной. Итогом работы станет программа, реализующая пошаговый алгоритм расчета в программе MS Excel.

Для подписчиков блога внизу статьи, как обычно, ссылка на скачивание рабочего файла.

Предлагаемый вниманию алгоритм реализован на материалах ГОСТ 1284.1-89, ГОСТ 1284.3-96 и ГОСТ 20889-80. Эти ГОСТы находятся в свободном доступе в Сети, их необходимо скачать. При выполнении расчетов мы будем пользоваться таблицами и материалами выше перечисленных ГОСТов, поэтому они должны быть «под рукой».

Что, собственно говоря, предлагается? Предлагается систематизированный подход к решению вопроса проектировочного расчета клиноременной передачи. Вам не нужно детально изучать вышеперечисленные ГОСТы, вам просто необходимо строго последовательно по шагам выполнять предложенную ниже инструкцию – алгоритм расчета. Если вы не занимаетесь постоянно проектированием новых ременных передач, то со временем порядок действий забывается и, восстанавливая в памяти алгоритм, каждый раз приходится затрачивать значительное время. Пользуясь предложенной ниже программой, вы сможете быстрее и эффективнее выполнять расчеты.

Устройство ременной передачи, ее характеристики

Ременная передача представляет собой пару шкивов, соединенных бесконечным закольцованным ремнем. Эти приводные колеса, как правило, располагают в одной плоскости, а оси делают параллельными, при этом приводные колеса вращаются в одном направлении. Плоские (или круглые) ремни позволяют изменять направление вращения за счет перекрещивания, а взаимное расположение осей- за счет использования дополнительных пассивных роликов. При этом теряется часть мощности.

Клиноременные приводы за счет клиновидной формы поперечного сечения ремня позволяют увеличить площадь зацепления его со шкивом ременной передачи. На нем делается канавка по форме клина.

Зубчатоременные приводы имеют зубцы равного шага и профиля на внутренней стороне ремня и на поверхности обода. Они не проскальзывают, позволяя передавать большую мощность.

Для расчета привода важны следующие основные параметры:

  • число оборотов ведущего вала;
  • мощность, передаваемую приводом;
  • потребное число оборотов ведомого вала;
  • профиль ремня, его толщина и длина;
  • расчетный, наружный, внутренний диаметр колеса;
  • профиль канавки (для клиноременного);
  • шаг передачи (для зубчатоременного)
  • межосевое расстояние;

Вычисления обычно проводят в несколько этапов.

ПОДРОБНО О РЕМЁННОЙ ПЕРЕДАЧЕ: история, виды, передаточное отношение

Относительное скольжение ремня.

Относительное скольжение ремня ξ равно разности относительных удлинений ведущей ε1 и ведомой ε2 ветвей:
xi=epsilon_1-epsilon_2

В соответствии с формулой
v=<omega d>/2=<pi nd>/60″ /> <br />окружные скорости ведущего <strong><em>v</em><sub>1</sub></strong> и ведомого <strong><em>v</em><sub>2</sub></strong> шкивов (рис. 1): <br /><img src=

Из трех предыдущих формул следует, что передаточное отношение ременной передачи
i=omega_1/omega_2=n_1/n_2=d_2/<d_1(1-xi)>» /></p>
</p>
<ul>
<li>Резинотканевые и шерстяные ремни. 0,01</li>
<li>Кожаные ремни. 0,015</li>
<li>Кордтканевые клиновые ремни. 0,02</li>
<li>Кордшнуровые клиновые ремни. 0,01</li>
</ul>
<p>Так как значение относительного скольжения очень мало, то для расчетов достаточной точностью вместо предыдущей формулы можно пользоваться формулой: <img src=

Передаточное отношение рекомендуют принимать: для открытой, ременной передачи i≤6, для плоскоременной передачи с натяжным роликом и клиноременной передачи i≤10. В большинстве случаев передаточное отношение ременной передачи i≤4.

Общая характеристика

Устройство клиноременной передачи предполагает использование особого способа приведения в действие всего механизма. При этом применяется энергия, производимая в процессе вращательного момента. Это обеспечивает ременная передача. Она использует механическую энергию, которую впоследствии передает другому механизму.

Клиноременная передача

Такая конструкция состоит из ремня и минимум двух шкивов. Первый из названных конструкционных элементов изготавливается чаще всего из резины. Ремень клиноременной передачи изготавливается из материала, который прошел специальную обработку. Это позволяет представленному элементу быть устойчивым к средним и небольшим механическим воздействиям, повышенным температурам.

Среди ременных передач клиноременная является самой востребованной. Эту конструкцию сегодня достаточно часто применяют при производстве автомобилей, а также прочих разновидностей транспортных средств.

Окружная сила на ведущем шкиве.

Окружную силу на ведущем шкиве Ft определяют по формуле из равенства Ft=P1/v.

Расчет ременных передач производят по расчетной окружной силе с учетом коэффициента динамической нагрузки kd (см. табл.) и режима работы передачи:
F_t=<k_d P_1>/v» /> <br />где <strong>F<sub>t</sub></strong> — в Н; <strong>Р<sub>1</sub></strong> — в Вт; <strong>v</strong> — в м/с, или <strong>F<sub>t</sub></strong> — в кН; <strong>Р<sub>1</sub></strong> — в кВт; <strong>v</strong> — в м/с.</p>
</p>
<p>При частых и резких пусках двигателями с большими пусковыми моментами коэффициент <strong>k<sub>д</sub></strong> следует повышать ва 0,1.</p>
<ul>
<li>для плоских стандартных ремней без автоматических натяжных устройств <strong>σ<sub>0</sub>=1,8 МПа</strong>;</li>
<li>с автоматическими натяжными устройствами <strong>σ<sub>0</sub>=2 МПа</strong>;</li>
<li>для клиновых стандартных ремней <strong>σ<sub>0</sub>=1,2. 1,5 МПа</strong>;</li>
<li>для полиамидных ремней <strong>σ<sub>0</sub>=3. 4 МПа</strong>.</li>
</ul>
<p><img src=

Рис. 2

Особенности конструкции

Конструкция представленной разновидности передачи механической энергии включает в себя клиноременные шкивы и ремень. Последний из этих элементов обладает клинообразной формой. Шкивы выполнены в виде дисков из металла. Они имеют ответвления, равномерно распределенные по окружности. Они удерживают ремень в требуемом положении на поверхности шкивов.

Лента может быть двух типов. Она может иметь зубья или обладает абсолютно гладкой поверхностью. Выбор зависит от назначения механизма. Раньше представленная конструкция применялась во многих системах различных категорий транспортных средств.

Расчет клиноременной передачи

Сегодня представленный тип передачи механической энергии применяется в водяных насосах и генераторах машин. В тяжелой автомобильной технике подобная система устанавливается с целью приведения в движение гидроусилителей руля. Эта система обладает гидронасосом. Именно в нем используется подобная конструкция. Также клиноременные передачи устанавливают в компрессорах воздушного типа. Они предназначены для усилителей системы тормозов транспортного средства.

Требования к элементам конструкции

Ремни клиновые обладают относительно небольшой толщиной. Это позволяет значительно сократить габариты, занимаемые системой. Однако этот факт требует особого подхода к организации геометрии шкива. Чтобы лента с него не соскакивала, внешняя поверхность дисков имеет специальные канавки. Они удерживают ремень в пазах.

Размеры клиноременной передачи

Размер самого шкива подбирается в соответствии с передаточным соотношением. Если необходимо создать понижающую передачу, ведомый шкив будет больше ведущего элемента конструкции. Существует и обратное соотношение.

При изготовлении ленты ремня применяются специальные мягкие материалы, которые не должны терять своих эксплуатационных качеств при любых погодных условиях. В мороз и жару ремень остается гибким. Именно по этой причине не допускается установка вместо специальной ленты иного материала. Это приведет к поломке агрегата.

Диаметры шкивов.

Диаметр меньшего шкива плоскоременной передачи d_1=(1100. 1300)root<3><P_1/n_1>» /> <br />или <br /><img src=
где v и [v1] -соответственно расчетная и допускаемая скорости ремня.

Диаметр d1 меньшего шкива клиноременной передачи принимают по ГОСТ 1284 3-80 в зависимости от выбранного профиля ремня. Диаметр d2 большего шкива как для плоскоременной, клиноременной передачи определяют из формулы
i=omega_1/omega_2=n_1/n_2=d_2/<d_1(1-xi)>» /> <br />или <br /> <img src=
Окончательно диаметры шкивов плоскоременной передачи согласовывают с ГОС117383-73, а клиноременной передачи — с ГОСТ 1284.3 -80.

Разновидности

Клиноременная передача может быть выполнена в нескольких конфигурациях. Различают несколько популярных типов представленных механизмов. Одной из самых простых является открытая система. Шкивы при этом вращаются в одном направлении, оси перемещаются параллельно.

Устройство клиноременной передачи

Если же диски будут двигаться в противоположные стороны при сохранении параллельности полос, появляется перекрестная разновидность системы. Если же оси перекрещиваются, это будет полуперекрестная разновидность.

Если оси пересекаются, возникает угловая передача. Она применяет ступенчатые шкивы. Такая конструкция позволяет влиять на скорость под углом ведомого вала. Скорость ведущего шкива при этом остается постоянной.

Передача с холостым шкивом позволяет прекратить движение ведомого шкива при продолжении вращения ведущего вала. Передача с натяжным роликом способствует самостоятельному натяжению ремня.

Угол обхвата ремнем меньшего шкива.

Угол обхвата ремнем меньшего шкива (рис. 3, б) alpha=180-gamma
где α и γ — в град. В радианах gamma=2 arcsin <d_2-d_1>/ <2a>approx <d_2-d_1>/a» /></p>
<p>Следовательно, при определении угла <strong>α</strong> в градусах <br /><img src=
для клиноременной передачи
a=Cd_2
где d2 — диаметр большего шкива;
С — числовой коэффициент, который принимают в зависимости от передаточного отношения i.

Таблица. Передаточное отношение i.
i 1 2 3 4 5 6 и более
C 1,5 1,2 1 0,95 0,9 0,85

Расчетная длина ремней плоскоременной открытой передачи или открытой клиноременной передачи
l=<2a+1,57(d_2+d_1)+(d_2-d_1)^2>/<4a>» /> <br />где <strong>d<sub>1</sub>>d<sub>2</sub></strong>. Для конечных ремней <strong>l</strong> окончательно согласовывают с ГОСТом. При окончательно установленной длине <strong>l</strong> плоскоременной или клиноременной открытой передачи действительное межосевое расстояние передачи при условии, что <strong>d<sub>1</sub>>d<sub>2</sub></strong> <br /><img src=

Два ролика представленного типа необходимо поместить в канавку. Поверхности должны соприкоснуться. Между касательными плоскостями, которые образуют ролики, необходимо замерять расстояние. Они должны проходить параллельно относительно шкива.

Для расчета диаметра диска применяется особая формула. Она выглядит так:

Д = РК – 2Х, где РК – расстояние, которое замеряется между роликами, мм; Х – расстояние от диаметра диска до касательной, подходящей к ролику (проходит параллельно оси диска).

Диаметр натяжного ролика.

Диаметр натяжного ролика при d1<d2 (рис. 4, а) принимают: для плоскоременной передачи
d_p=(0,8. 1)d_1
для клиноременной передачи при установке ролика с внутренней стороны ремней

Натяжной ролик

Рис. 4

Расстояние между роликом и меньшим шкивом

причем а21 и угол 2φ≥120°. Натяжной ролик устанавливают на ведомой, менее натянутой ветви ремня. При этол4 в меньшей степени снижается долговечность ремня от дополнительных перегибов на ролике и сам ролик получается легче, чем при установке его на ведущей ветви. Сила нажатия между ремнем и роликом R (рис. 4)
F_p=2F_2cos phi
где угол φ определяют по чертежу передачи.

Вес груза рычага ролика (рис. 4, б)
G=<F_p l_2>/l_1″ /> <br />где размерами плеч <strong>l<sub>1</sub></strong> и <strong>l<sub>2</sub></strong> задаются.</p>
<h2 id='h2_0'>Пример расчета длины ремней</h2>
<p>Длина ремня клиноременной передачи также может быть определена при использовании представленного расчета. Сначала нужно рассчитать расстояние между осями дисков. Для этого применяется формула:</p>
<p>Отсюда можно найти расстояние между валами:</p>
<p>Р = 1,2 * 250 = 300 мм</p>
<p>Далее можно определить длину ремня:</p>
<p>Д = (2*300 + (250-125)²+1,57(250+125))/4*300 = 120,5 см</p>
<p>Внутренняя длина ремня при размере А согласно ГОСТу равняется 118 см. При этом расчетная длина ленты должна составлять 121,3 см.</p>
<h2 id='h2_0'>Расчет эксплуатации системы</h2>
<p>Определяя размеры клиноременной передачи, необходимо рассчитать основные показатели ее эксплуатации. Для начала необходимо установить скорость, с которой будет вращаться лента. Для этого применяется определенный расчет. Данные для него были приведены выше.</p>
<p>С = 97 * 0,125 / 2 = 6,06 м/с</p>
<p>При этом шкивы будут вращаться с различной скоростью. Меньший вал будет оборачиваться с таким показателем:</p>
<p>СВм = 30 * 97 / 3,14 = 916 мин <strong>—</strong> ¹</p>
<p>Исходя из представленных расчетов в соответствующих справочниках, определяется предельная мощность, которую можно передать при использовании представленного ремня. Этот показатель равняется 1,5 кВт.</p>
<p>Чтобы проверить материал на долговечность, необходимо произвести простой расчет:</p>
<p>Полученный показатель допустим ГОСТом, по которому изготавливается представленный ремень. Его эксплуатация будет достаточно продолжительной.</p>
<h2 id='h2_0'>Положительные стороны</h2>
<p>Клиноременная передача обладает массой достоинств, поэтому ее сегодня применяют в различных агрегатах достаточно часто. Подобная конструкция обеспечивает высокую плавность работы. Система функционирует практически бесшумно.</p>
<p>При неточностях при установке шкивов это отклонение компенсируется. Это особенно заметно по углу перекрещивания, который определяется между дисками. Нагрузка компенсируется в процессе проскальзывания ремня. Это позволяет несколько продлить срок эксплуатации системы.</p>
<p>Передача ременного типа компенсирует пульсации, которые возникают при работе двигателя. Поэтому можно обойтись без установки упругой муфты. Чем проще конструкция, тем лучше.</p>
<p>Смазывать представленный механизм не потребуется. Экономия проявляется в отсутствии необходимости приобретать расходные материалы. Шкивы и ремень можно легко заменить. Стоимость представленных элементов остается приемлемой. Смонтировать систему просто.</p>
<p>При использовании этой системы получается создать регулируемое передаточное отношение. Механизм имеет возможность работать на высоких скоростях. Даже при обрыве ленты остальные элементы системы остаются целыми. Валы при этом могут находиться на значительном удалении друг от друга.</p>
<p>Рассмотрев, что собой представляет клиноременная передача, можно отметить ее высокие эксплуатационные характеристики. Благодаря этому, представленную систему сегодня используют во многих агрегатах.</p>
</body></html>

Рейтинг автора
5
Подборку подготовил
Максим Уваров
Наш эксперт
Написано статей
171
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации