Как определить радиус ведомого шкива
Перейти к содержимому

Как определить радиус ведомого шкива

  • автор:

Как определить радиус ведомого шкива

Оборудование / Проект — ТОКАРКА / Шкивы: теория, онлайн калькулятор, практика. / Расчёт диаметров шкивов ремённой передачи с применение плоского ведомого шкива. Онлайн калькулятор.

В этой статье мы рассмотрим очередную возможность создания ремённой передачи при помощи поликлиновидного ремня. В данном варианте ведомый шкив будет плоским. Немного экзотическая передача, но с успехом применяется и работает достаточно надёжно. А главное такая конфигурация упрощает процесс создания деталей.

flat_pulley_01.jpg

Для начала определимся при каких условиях это возможно. Имеется некоторая закономерность, при которой разница силы сцепления между шкивом с канавками и плоским шкивом практически равна нулю.

flat_pulley_02.jpg

Плоский шкив полноценно начинает работать при угле обхвата ремнём от 133-х градусов. С увеличением угла обхвата сила сцепления становится ещё больше.

flat_pulley_03.jpg

Для приводов с передаточным отношением выше трёх и углом обхвата малого шкива начиная от 120 градусов и до 150, можно использовать большой плоский шкив без канавок. Даже допускается применение плоского шкива с бочкообразной, то есть с выпуклой формой. Но кривизна рабочей поверхности шкива должна быть не более 1-го миллиметра на 100 миллиметров наружного диаметра. Ширина плоского шкива без канавок вне зависимости от профиля (плоский или бочкообразный) определяется по следующей формуле:

где z — число рёбер ремня, s — шаг рёбер ремня, параметры выбираются из таблицы в конце статьи.

flat_pulley_04+.jpg

Для случаев, когда применяется шкив с бочкообразным профилем, имеется таблица с рекомендованными значениями параметра h в зависимости от наружного диаметра шкива.

Наружный диаметр D2пл Кривизна h шкива при ширине
>250
0,3 0,3
>112–140 0,4 0,4
>140–180 0,5 0,5
>180–224 0,6 0,6
>224–335 0,8 0,8
>335–500 1,0 1,0
>500–710 1,2 1,2
>710–1000 1,2 1,5
>1000–1400 1,5 2,0
>1400–2000 1,8 2,5

Сам расчёт ремённой передачи с использованием плоского шкива практически идентичен типовому расчёту шкивов с канавками за небольшим отличием. Оно заключается в том, что исключается погружение поликлиновидного ремня в ручьи ведомого шкива.

flat_pulley_05.jpg

Из рисунка выше это хорошо видно. Ремень в ручьи шкива не погружается, а бежит по поверхности. Следовательно, меняется и формула, где расчётный диаметр большого шкива в результате смещается в меньшую сторону.

flat_pulley_07.jpg

Для упрощения расчёта предлагаем воспользоваться онлайн калькулятором. Пример как пользоваться калькулятором.

Так же, как и в предыдущем калькуляторе, все параметры кроме скорости указываем в миллиметрах, скорость указываем в оборотах в минуту. В поле «Нейтральный слой ремня» вводим данные из таблицы ниже под калькулятором. В следующем поле задаём скорость вращения ведущего вала (вала электродвигателя). В поле диаметр шкива электродвигателя вводим значение минимально регламентируемое для конкретного типа ремня. Если конструкция позволяет или это необходимо, то диаметр ведущего шкива можно увеличить. Далее вводим параметр скорости, с которой мы хотим, чтобы вращался ведомый вал с плоским шкивом. Теперь остаётся нажать кнопку «Рассчитать». Диаметр плоского шкива мы получим соответствующем в поле.

Таблица основных характеристик поликлиновидного ремня.

Обозначение PH PJ PK PL PM
Шаг ребер, S, мм 1.6 2.34 3.56 4.7 9.4
Высота ремня, H, мм 2.7 4.0 5.4 9.0 14.2
Нейтральный слой, h0, мм 0.8 1.2 1.5 3.0 4.0
Расстояние до нейтрального слоя, h, мм 1.0 1.1 1.5 1.5 2.0
Минимальный диаметр шкива, db, мм 13 20 45 75 180
Максимальная скорость, Vmax, м/с 60 60 50 40 35
Диапазон длины, L, мм 1140…2404 356…2489 527…2550 991…2235 2286…16764

Таблица дополнительных характеристик сечения поликлиновидного ремня.

Сечение PH PJ PK PL PM
Расстояние между канавками, e, мм 1,60±0,03 2,34±0,03 3,56±0,05 4,70±0,05 9,40±0,08
Суммарная погрешность размера e, мм ±0,3 ±0,3 ±0,3 ±0,3 ±0,3
Расстояние от края шкива fmin, мм 1.3 1.8 2.5 3.3 6.4
Угол клина α, ° 40±0,5° 40±0,5° 40±0,5° 40±0,5° 40±0,5°
Радиус ra, мм 0.15 0.2 0.25 0.4 0.75
Радиус ri, мм 0.3 0.4 0.5 0.4 0.75
Минимальный диаметр шкива, db, мм 13 12 45 75 180

Рисунок схематичного обозначения элементов поликлиновидного ремня в разрезе.

Как определить радиус ведомого шкива

Оборудование / Проект — ТОКАРКА / Шкивы: теория, онлайн калькулятор, практика. / Расчёт диаметров шкивов ремённой передачи для поликлиновидного ремня. Онлайн калькулятор.

Работы по переборке электродвигателя подходят к завершению. Приступаем к расчёту шкивов ремённой передачи станка. Немного терминологии по ремённой передаче.

pulley_01.jpg

Главными исходными данными у нас будут три значения. Первое значение это скорость вращения ротора (вала) электродвигателя 2790 оборотов в минуту. Второе и третье это скорости, которые необходимо получить на вторичном валу. Нас интересует два номинала 1800 и 3500 оборотов в минуту. Следовательно, будем делать шкив двухступенчатый.

Заметка! Для пуска трёхфазного электродвигателя мы будем использовать частотный преобразователь поэтому расчётные скорости вращения будут достоверными. В случае если пуск двигателя осуществляется при помощи конденсаторов, то значения скорости вращения ротора будут отличаться от номинального в меньшую сторону. И на этом этапе есть возможность свести погрешность к минимуму, внеся поправки. Но для этого придётся запустить двигатель, воспользоваться тахометром и замерить текущую скорость вращения вала.

Наши цели определены, переходим выбору типа ремня и к основному расчёту. Для каждого из выпускаемых ремней, не зависимо от типа (клиноременный, поликлиновидный или другой) есть ряд ключевых характеристик. Которые определяют рациональность применения в той или иной конструкции. Идеальным вариантом для большинства проектов будет использование поликлиновидного ремня. Название поликлиновидный получил за счет своей конфигурации, она типа длинных замкнутых борозд, расположенных по всей длине. Названия ремня происходит от греческого слова «поли», что означает множество. Эти борозды ещё называют по другому – рёбра или ручьи. Количество их может быть от трёх до двадцати.

pulley_02.jpg

Поликлиновидный ремень перед клиноременным имеет массу достоинств, таких как:

  • благодаря хорошей гибкости возможна работа на малоразмерных шкивах. В зависимости от ремня минимальный диаметр может начинаться от десяти – двенадцати миллиметров;
  • высокая тяговая способность ремня, следовательно рабочая скорость может достигать до 60 метров в секунду, против 20, максимум 35 метров в секунду у клиноременного;
  • сила сцепления поликлинового ремня с плоским шкивом при угле обхвата свыше 133° приблизительно равна силе сцепления со шкивом с канавками, а с увеличением угла обхвата сила сцепления становится выше. Поэтому для приводов с передаточным отношением свыше трёх и углом обхвата малого шкива от 120° до 150° можно применять плоский (без канавок) больший шкив;
  • благодаря легкому весу ремня уровни вибрации намного меньше.

Принимая во внимание все достоинства поликлиновидных ремней, мы будем использовать именно этот тип в наших конструкциях. Ниже приведена таблица пяти основных сечений самых распространённых поликлиновидных ремней (PH, PJ, PK, PL, PM).

Обозначение PH PJ PK PL PM
Шаг ребер, S, мм 1.6 2.34 3.56 4.7 9.4
Высота ремня, H, мм 2.7 4.0 5.4 9.0 14.2
Нейтральный слой, h0, мм 0.8 1.2 1.5 3.0 4.0
Расстояние до нейтрального слоя, h, мм 1.0 1.1 1.5 1.5 2.0
Минимальный диаметр шкива, db, мм 13 20 45 75 180
Максимальная скорость, Vmax, м/с 60 60 50 40 35
Диапазон длины, L, мм 1140…2404 356…2489 527…2550 991…2235 2286…16764

Рисунок схематичного обозначения элементов поликлиновидного ремня в разрезе.

pulley_03.jpg

Как для ремня, так и для ответного шкива имеется соответствующая таблица с характеристиками для изготовления шкивов.

Сечение PH PJ PK PL PM
Расстояние между канавками, e, мм 1,60±0,03 2,34±0,03 3,56±0,05 4,70±0,05 9,40±0,08
Суммарная погрешность размера e, мм ±0,3 ±0,3 ±0,3 ±0,3 ±0,3
Расстояние от края шкива fmin, мм 1.3 1.8 2.5 3.3 6.4
Угол клина α, ° 40±0,5° 40±0,5° 40±0,5° 40±0,5° 40±0,5°
Радиус ra, мм 0.15 0.2 0.25 0.4 0.75
Радиус ri, мм 0.3 0.4 0.5 0.4 0.75
Минимальный диаметр шкива, db, мм 13 20 45 75 180

Минимальный радиус шкива задаётся не спроста, этот параметр регулирует срок службы ремня. Лучше всего будет если немного отступить от минимального диаметра в большую сторону. Для конкретной задачи мы выбрали самый распространённый ремень типа «РК». Минимальный радиус для данного типа ремней составляет 45 миллиметров. Учтя это, мы будем отталкиваться ещё и от диаметров имеющихся заготовок. В нашем случае имеются заготовки диаметром 100 и 80 миллиметров. Под них и будем подгонять диаметры шкивов.

pulley_04.jpg

Начинаем расчёт. Приведём ещё раз наши исходные данные и обозначим цели. Скорость вращения вала электродвигателя 2790 оборотов в минуту. Ремень поликлиновидный типа «РК». Минимальный диаметр шкива, который регламентируется для него, составляет 45 миллиметров, высота нейтрального слоя 1,5 миллиметра. Нам нужно определить оптимальные диаметры шкивов с учётом необходимых скоростей. Первая скорость вторичного вала 1800 оборотов в минуту, вторая скорость 3500 оборотов в минуту. Следовательно, у нас получается две пары шкивов: первая 2790 на 1800 оборотов в минуту, и вторая 2790 на 3500. Первым делом найдём передаточное отношение каждой из пар.

pulley_00.jpg

Формула для определения передаточного отношения:

pulley_05.0.jpg

, где n1 и n2 – скорости вращения валов, D1 и D2 – диаметры шкивов.

Первая пара 2790 / 1800 = 1.55
Вторая пара 2790 / 3500 = 0.797

Далее по следующей формуле определяем диаметр большего шкива:

pulley_06.jpg

, где h 0 нейтральный слой ремня, параметр из таблицы выше.

D2 = 45×1.55 + 2×1.5x(1.55 – 1) = 71.4 мм

Для удобства расчётов и подбора оптимальных диаметров шкивов можно использовать онлайн калькулятор.

Инструкция как пользоваться калькулятором. Для начала определимся с единицами измерений. Все параметры кроме скорости указываем в милиметрах, скорость указываем в оборотах в минуту. В поле «Нейтральный слой ремня» вводим параметр из таблицы выше столбец «PК». Вводим значение h0 равным 1,5 миллиметра. В следующем поле задаём скорость вращения валя электродвигателя 2790 оборотов в минуту. В поле диаметр шкива электродвигателя вводим значение минимально регламентируемое для конкретного типа ремня, в нашем случае это 45 миллиметров. Далее вводим параметр скорости, с которым мы хотим, чтобы вращался ведомый вал. В нашем случае это значение 1800 оборотов в минуту. Теперь остаётся нажать кнопку «Рассчитать». Диаметр ответного шкива мы получим соответствующем в поле, и оно составляет 71.4 миллиметра.

Примечание: Если необходимо выполнить оценочный расчёт для плоского ремня или клиновидного, то значением нейтрального слоя ремня можно пренебречь, выставив в поле «ho» значение «0».

Теперь мы можем (если это нужно или требуется) увеличить диаметры шкивов. К примеру, это может понадобится для увеличения срока службы приводного ремня или увеличить коэффициент сцепления пара ремень-шкив. Также большие шкивы иногда делают намеренно для выполнения функции маховика. Но мы сейчас хотим максимально вписаться в заготовки (у нас имеются заготовки диаметром 100 и 80 миллиметров) и соответственно подберём для себя оптимальные размеры шкивов. После нескольких переборов значений мы остановились на следующих диаметрах D1 – 60 миллиметров и D2 – 94,5 миллиметров для первой пары.

D2 = 60×1.55 + 2×1.5x(1.55 – 1) = 94.65 мм

Для второй пары D1 – 75 миллиметров и D2 – 60 миллиметров.

D2 = 75×0.797 + 2×1.5x(0.797 – 1) = 59.18 мм

Далее мы приступаем к изготовлению шкивов. Всем удачной работы!

Дополнительная информация по шкивам:

Мы начали первые экспиременты и уже подготовили первую часть материала: Тест ремённого привода. Поликлиновидный ремень. Так же выпустили обучающий короткометражный видеофильм.

Как рассчитать диаметр ведущего шкива?

Гость

Vladushkaa

Мы разместили cookie-файлы на ваше устройство, чтобы помочь сделать этот сайт лучше. Вы можете изменить свои настройки cookie-файлов, или продолжить без изменения настроек.

Расчет диаметров шкивов ременной передачи

Шкив используется для передачи крутящего момента с одного вала на другой. Для стабильного функционирования привода валы располагают параллельно друг другу. На каждый из них надевают и устанавливают плоское колесо, которое затем соединяют приводным ремнем. При вращении шкива ремень начинает двигаться под воздействием силы трения. Клиновые ремни отличаются повышенной тяговой способностью. Ременная передача нашла применение в станочном оборудовании, ДВС и бытовой технике.

Конструктивные особенности ременной передачи

Под ременной передачей понимают пару шкивов, которые соединены закольцованным ремнем. Обычно их располагают в одной плоскости. За счет перекрещивания плоские ремни можно менять направление вращения, а благодаря применению пассивных роликов – взаимное расположение осей. При этом падает часть мощности.

Зубчато-ременные приводы имеют зубцы одинакового профиля и шага. Они способны передавать большую мощность, не проскальзывать, а клиноременные приводы – увеличивать площадь зацепления.

Для расчета привода стоит учитывать следующие параметры:

  • диаметр колеса;
  • межосевое расстояние;
  • мощность;
  • профиль канавки (если требуется);
  • профиль ремня, его размеры;
  • фактическое число оборотов ведомого (быстроходного) вала;
  • число оборотов ведущего (тихоходного) вала;
  • шаг передачи (если требуется).

Обычно вычисления выполняются в несколько этапов.

Типы клиновых ремней

Различают следующие типы клиновых ремней:

  • с широким сечением (базовый вариант);
  • с узким сечением, а также с зубчатой кромкой.

Стандартный клиновой ремень состоит из нескольких элементов:

  • корда;
  • эластичный слой;
  • слой сжатия и растяжения;
  • тканевая обертка ремня.

Корд изготавливается из химических волокон, либо арамида, который улучшает нагрузочную способность ремня. Сечение ремня формируют эластичный слой и слой растяжения. Тканевая обертка отличается повышенной износоустойчивостью.

В целях повышения прочностных характеристик корда были созданы ремни с узким сечением. При одинаковых размерах ременной передачи они способны передавать довольно большую мощность, функционировать при высоких скоростях. При этом минимальный диаметр шкива у них больше, чем у обычного сечения.

Дополнением линейки ремней типового и узкого сечения являются ремни с зубчатой кромкой. Боковые грани не имеют обертки в виде ткани. У них отшлифованы боковые грани, за счет чего гарантируется надежное сцепление с канавками шкива. Изделия работают бесшумно и при шкивах меньшего диаметра.

Характеристики

Рассмотрим характеристики клиновых ремней. Элементы одной длины и сечения от разных изготовителей взаимозаменяемы. При этом изделия могут отличаться разной нагрузочной способностью. Это вызвано тем, что материал корда может быть различен, добавлены подкордовые слои или используются другие решения, значительно улучшающие несущую способность.

Как известно, шкив представляет собой ответную часть привода. Следовательно, эффективность ремня зависит и от шкивов. Начальными данными для расчета диаметров шкивов являются непосредственно сам приводной механизм и его показатели. В качестве такого механизма может выступать, например, двигатель. Помимо мощности, у приводного ремня немаловажным параметром считается частота вращения его вала. Обозначим этот показать n1. Как правило, он указывается на шильдике устройства. Если таких данных нет, то при пуске агрегата можно узнать частоту вращения (далее – ЧВ) вала, определив ее с помощью тахометра.

Основные диаметры

Для расчета характеристик привода в целом используются разные значения диаметров, так, например, для шкива клиноременной передачи применяются различные диаметры (D). Для определения габаритов привода используется наружный диаметр, а для передаточного числа – расчетный. Для зубчато-ременной передачи расчетный диаметр отличается от наружного на высоту зубца. Согласно значению расчетного диаметра, рассчитывается передаточное число. Для определения плоскоременного привода часто расчетный диаметр приравнивают к наружному.

Расчет

При проектировании устройства у нас может быть два типа задач. Все зависит от того, какие части механизма имеются в наличии. При расчете параметров привода следует учитывать общие размеры устройства, скорость вращения (далее – СВ) и мощность на тихоходном валу.

Выполним первый расчет, имея следующие исходные сведения:

  • приводной ремень;
  • минимальный диаметр шкива, определяется по таблице;
  • n1, ЧВ тихоходного вала;
  • n2, ЧВ быстроходного вала.

Важно узнать диаметр шкива D2, который измеряется в мм.

Второй вариант. Исходными данными могут быть следующие параметры:

  • D1, диаметр тихоходного шкива;
  • D2, диаметр быстроходного шкива;
  • n1, ЧВ тихоходного вала.

Определить тип ремня под привод можно по таблице, либо путем измерения параметров шкива. В этом случае важно узнать, какова СВ быстроходного вала n2.

Теперь произведем расчет. Для определения параметров шкивов воспользуемся в качестве примера механизмом ленточной пилы, имеющим три ступени скоростей. На двигателе есть все необходимые нам сведения.

Затем измерим размеры каждого шкива. Расчет сводится к использованию двух формул. Зная СВ обоих валов и диаметры шкивов, определим передаточное отношение (далее – ПО). Формула для расчета следующая:

i = n1/n2 = D2/D1, где D1 и D2 – диаметры шкивов, n1 и n2 – СВ валов.

Вычислив ПО, можно определить диаметр шкивов. Воспользуемся следующей формулой:

D2 = D1*i, где i — ПО, D1,2 — диаметры шкивов.

Значение диаметра D1 замеряется по факту, либо определяется согласно параметрам используемого ремня.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *