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.