Оборудование / Проект - ТОКАРКА / Шкивы: теория, онлайн калькулятор, практика. / Расчёт диаметров шкивов ремённой передачи с использованием клиновидного ремня. Онлайн калькулятор.

В предыдущих статьях мы рассмотрели теорию и практику расчёта шкивов для поликлиновидных ремней. По рассчитанным данным, создали сам привод и провели замеры скоростей. И вот что можем сказать — методика вычислений оказалась достаточно точной, в связи с чем, мы решили создать аналогичную статью, но уже для расчёта диаметров шкивов для клиновых ремней. Также как и в предыдущем материале (все ссылки предоставим ниже), для удобства и упрощения расчётов, мы сделали онлайн калькулятор, где можно просто вводить данные и получать искомые значения.

Как и полагается, для начала немного теории о клиновидных ремнях. Клиновые или клиновидные ремни — это ремни трапециевидного сечения с боковыми рабочими сторонами. Такие ремни работают на шкивах с канавками соответствующего профиля. Глубина канавок шкивов должна быть такой, чтобы при погружении в него ремня, между внутренней поверхностью ремня и дном желобка шкива сохранялся небольшой зазор (см. рисунок). В отличие от плоскоремённой передачи, клиновые ремни отличаются повышенными силами сцепления со шкивами и, следовательно, повышенной тяговой способностью.

Рассмотрим три самых распространённых типа клиновых ремней:

  • классическое (широкое сечение);
  • узкое сечение;
  • узкое сечение с зубчатой кромкой.

Типовой клиновой ремень состоит из следующих частей:

  • корда, представляющего собой основной несущий слой, расположенный примерно по центру сечения ремня, он выполняется из прочных нитей или волокон;
  • слоя растяжения, расположенного над кордом;
  • эластичного слоя, расположенного под кордом;
  • слоя сжатия;
  • обертки ремня в виде нескольких слоев прорезиненной ткани.

pulley_08.jpg

Корд выполняют из химических волокон: вискозы, капрона, лавсана, полиэстера. В настоящее время применяют также корд из арамида и кевлара, что повышает нагрузочную способность ремня. Эластичный слой и слой растяжения формируют сечение ремня и передают возникающие усилия несущему слою (корду). Тканевая обертка имеет низкий коэффициент трения и повышенную износостойкость.

Узкие клиновые ремни появились в связи с повышением прочности корда. При равных габаритах ремённой передачи они позволяют передавать в 1,5 - 2 раза большие мощности, могут работать при более высоких скоростях и с большей частотой перегибов. Однако, минимальный диаметр шкива для этого типа ремней больше, чем у классического подобного сечения.

Ремни с зубчатой кромкой являются дальнейшим развитием ремней узкого и классического сечения. Они не имеют тканевой обертки боковых граней. Вместо неё, боковые грани шлифуют с высокой точностью, что обеспечивает равномерное сцепление с канавками шкива. Фасонные зубцы обеспечивают снижение и равномерное распределение изгибающих и тепловых напряжений. Также уменьшается шум. Такие ремни могут работать при шкивах меньшего диаметра, чем ремни других сечений, либо передавать большую мощность при тех же оборотах и диаметрах шкивов. Увеличение номинальной мощности составляет не менее 15%.

Помимо трёх вышеприведённых типов ремней в приводах ещё используются и другие разновидности клиновых ремней. Подробно на них останавливаться не будем, принцип у них тот же, они только немного отличаются конфигурацией.

pulley_09.jpg

Перейдём к детальному рассмотрению характеристик приводных ремней. На рисунке ниже приведены чертежи трёх основных сечений клиновых ремней. На чертежах указаны их ключевые параметры. Для каждого типа ремней, эти параметры можно определить самостоятельно из таблиц ниже рисунка.

pulley_10.jpg

Таблица размеров сечений классических ремней.

Обозначение DIN 8 10 13 17 20 22 25 32 40
Обозначение ISO/B.S. - Z A B - C - D E
Обозначение ГОСТ - 0 А Б - В - Г Д
Ширина b0, мм≈ 8 10 13 17 20 22 25 32 40
Ширина bw, мм 6,7 8,5 11,0 14,0 17,0 19,0 21,0 27,0 32,0
Ширина bu, мм ≈ 4,6 5,9 7,5 9,4 11,4 12,4 14,0 18,3 22,8
Высота ремня h, мм ≈ 5 6 8 11 12,5 14 16 20 25
Высота hw, мм ≈ 2,0 2,5 3,3 4,2 4,8 5,7 6,3 8,1 12,0
Минимальный диаметр шкива dwmin, мм 35,5 45 71 112 140 180 224 315 450
Максимальная частота перегибов, fbmax, с-1 60 60 60 60 60 60 60 60 60
Максимальная окружная скорость, V, м/с 30 30 30 30 30 30 30 30 30
Масса погонного метра, m, кг/м 0,04 0,06 0,105 0,17 0,24 0,30 0,43 0,63 0,97
Расчетная длина, Lw, мм          
От 549 472 590 658 948 1142 1461 2075 5082
До 1269 2522 5030 7143 6048 8052 9061 12575 11282
Разница длины Lw и внутренней Li, мм 19 22 30 43 48 52 61 75 82

Таблица размеров ремней узкого сечения.

Обозначение DIN SPZ SPA SPB SPC
Обозначение ISO/B.S. SPZ SPA SPB SPC
Обозначение ГОСТ УО УА УБ УВ
Ширина b0, мм ≈ 9,7 12,7 16,3 22,0
Ширина bw, мм 8,5 11,0 14,0 19,0
Ширина bu, мм ≈ 4,0 5,6 7,1 9,3
Высота ремня h, мм ≈ 8 10 13 18
Высота hw, мм ≈ 2,0 2,8 3,5 4,8
Минимальный диаметр шкива dwmin, мм 63 90 140 224
Максимальная частота перегибов, fbmax, с-1 100 100 100 100
Максимальная окружная скорость, V, м/с 40 40 40 40
Масса погонного метра, m, кг/м 0,073 0,10 0,178 0,38
Расчетная длина, Lw, мм     
От 512 647 1250 2000
До 3550 4500 8000 12250
Разница длины Lw и внутренней Li, мм 13 18 22 30

Таблица размеров ремней с фасонным зубом без обёртки боковых граней.

Стандарт DIN 2215/ISO 4184 DIN 7753 Часть 1/ISO 4184
Обозначение DIN 5 6 7 XPZ XPA XPB XPC
Обозначение ISO/B.S. - Y - SPZ SPA SPB SPC
Ширина b0, мм ≈ 5 6 8 10 13 16,5 22
Ширина bw, мм 4,2 5,3 6,7 8,5 11,0 14,0 19,0
Высота ремня h, мм ≈ 3 4 5 8 9 13 17
Высота hw, мм ≈ 1,3 1,6 2,0 2,0 2,8 3,5 4,8
Минимальный диаметр шкива dwmin, мм 16 20 31,5 50 63 100 160
Максимальная частота перегибов, fbmax, с-1 120 120 120 120 120 120 120
Максимальная окружная скорость, V, м/с 50 50 50 50 50 50 50
Масса погонного метра, m, кг/м 0,015 0,023 0,041 0,072 0,112 0,192 0,37
Расчетная длина, Lw, мм        
От 171 285 171 590 590 1250 2000
До 611 865 611 3550 3550 3550 3550
Разница длины Lw и внутренней Li, мм 11 15 19 - - - -

На сегодняшний день, ремни одинакового сечения и длины от разных производителей стандартизованы и взаимозаменяемы. Однако, нужно учитывать, что ремни, имеющие одинаковое сечение и длину могут иметь различную нагрузочную способность. Это связано с тем, что у них может быть различен материал корда (например, арамид вместо полиэстера), введены подкордовые слои или применены другие конструктивные решения, повышающие несущую способность. Такие ремни, как правило, имеют другую маркировку или индекс.

Ответной частью приводного ремня является шкив. Соответственно эффективность привода зависит также и от шкивов, которые в свою очередь, также как и ремни, стандартизованы. Ниже приведён чертёж профиля сечения шкива для клиновидного ремня. На чертеже указаны все основные параметры, значения которых будут приведены в соответствующих таблицах после чертежа.

pulley_11.jpg

Таблица канавок шкивов классического сечения

бозначение DIN
Обозначение B.S./ISO
XPZ/SPZ
SPZ
XPA/SPA
SPA
XPB/SPB
SPB
XPC/SPC
SPC
Ширина bw, мм 8,5 11,0 14,0 19,0
Ширина канавки b1, мм ≈ 9,7 12,7 16,3 22,0
Высота c, мм 2,0 2,8 3,5 4,8
Расстояние между канавками e, мм 12±0,3 15±0,3 19±0,4 25,5±0,5
Расстояние от торца f, мм 8±0,6 10±0,6 12,5±0,8 17±1,0
Глубина канавки t, мм 11+0,6 14+0,6 18+0,6 24+0,6
Угол канавки α=34º при dw, мм ≤80 ≤118 ≤190 ≤315
Угол канавки α=38º при dw, мм >80 >118 >190 >315
Отклонение размера α ±1 º ±1 º ±1 º ±1 º
Ширина шкива b2, мм при числе канавок pulley_16.jpg
1 16 20 25 34
2 28 35 44 59,5
3 40 50 63 85
4 52 65 82 110,5
5 64 80 101 136
6 76 95 120 161,5
7 88 110 139 187
8 100 125 158 212,5
9 112 140 177 238
10 124 155 196 263,5
11 136 170 215 289
12 148 185 234 314,5

Таблица канавок шкивов узкого сечения.

бозначение DIN
Обозначение B.S./ISO
5
-
6
Y
(8)
-
10
Z
13
A
17
B
(20)
-
22
C
(25)
-
32
D
40
E
Ширина bw, мм 4,2 5,3 6,7 8,5 11,0 14,0 17,0 19,0 21,0 27,0 32,0
Ширина канавки b1, мм ≈ 5,0 6,3 8,0 9,7 12,7 16,3 20,0 22,0 25,0 32,0 40,0
Высота c, мм 1,6 1,6 2,0 2,0 2,8 3,5 5,1 4,8 6,3 8,1 12,0
Расстояние между канавками e, мм 6±0,3 8±0,3 10±0,3 12±0,3 15±0,3 19±0,4 23±0,4 25,5±0,5 29±0,5 37±0,6 44±0,8
Расстояние от торца f, мм 5±0,5 6±0,6 7±0,8 8±0,6 10±0,6 12,5±0,8 15±0,8 17±1,0 19±1,0 24±2,0 29±2,0
Глубина канавки t, мм 6+0,6 7+0,6 9+0,6 11+0,6 14+0,6 18+0,6 18+0,6 24+0,6 24+0,6 24+0,6 24+0,6
Угол канавки α=32º при dw, мм ≤50 ≤63 ≤75 - - - - - - - -
Угол канавки α=34º при dw, мм - - - ≤80 ≤118 ≤190 ≤250 ≤315 ≤355 - -
Угол канавки α=36º при dw, мм >50 >63 >75 - - - - - - ≤500 ≤630
Угол канавки α=38º при dw, мм - - - >80 >118 >190 >250 >315 >355 >500 >630
Отклонение размера α ±1 º ±1 º ±1 º ±1 º ±1 º ±1 º ±1 º ±1 º ±30’ ±30’ ±30’
Ширина шкива b2, мм при числе канавок pulley_16.jpg
1 10 12 14 16 20 25 30 34 38 48 58
2 16 20 24 28 35 44 53 59,5 67 85 102.5
3 22 28 34 40 50 63 76 85 96 122 147
4 28 36 44 52 65 82 99 110,5 125 159 191,5
5 34 44 54 64 80 101 122 136 154 196 236
6 40 52 64 76 95 120 145 161,5 183 233 280,5
7   60 74 88 110 139 168 187 212 270 325
8     84 100 125 158 191 212,5 241 307 369,5
9       112 140 177 214 238 270 344 414
10       124 155 196 237 263,5 299 381 458,5
11       136 170 215 260 289 328 418 503
12       148 185 234 283 314,5 357 455 547,5

Таблица размеров углубленных канавок.

Обозначение DIN 7753
Обозначение B.S./ISO 3790
XPZ/SPZ
SPZ
XPA/SPA
SPA
XPB/SPB
SPB
XPC/SPC
SPC
Обозначение DIN 2215
Обозначение B.S./ISO 3790
10
Z
13
A
17
B
22
C
Ширина bw, мм 8,5 11,0 14,0 19,0
Ширина канавки b1, мм при α=34º ≈ 11 15 18,9 26,3
Ширина канавки b1, мм при α=38 ≈ 11,3 15,4 19,5 27,3
Высота c, мм 40 6,5 8,0 12,0
Расстояние между канавками e, мм 14±0,3 18±0,3 23±0,4 31±0,5
Расстояние от торца f, мм 9±0,6 11,5±0,6 14,5±0,8 20,0±1,0
Глубина канавки t, мм 13,0 18,0 22,5 31,5
Угол канавки α=34º при dw, мм DIN 7753 63…80 90…118 140…190 224…315
Угол канавки α=38º при dw, мм   >80 >118 >190
Угол канавки α=34º при dw, мм DIN 2215 50…80 71…118 112…190 190…315
Угол канавки α=38º при dw, мм   >80 >118 >190
Отклонение размера α ±1 º ±1 º ±1 º ±1 º
Ширина шкива b2, мм при числе канавок pulley_16.jpg
1 18 23 29 40
2 32 41 52 71
3 46 59 75 102
4 60 77 98 133
5 74 95 121 164
6 88 113 144 195
7 102 131 167 226
8 116 149 190 257
9 130 167 213 288
10 144 185 236 319
11 158 203 259 350
12 172 221 282 381

Обычно для нас с вами — самодельщиков (в хорошем смысле этого слова), исходными данными для расчёта является сам приводной механизм и его характеристики. В качестве приводного механизма может быть электродвигатель, вал отбора мощности дизельной или бензиновой установки и так далее. Кроме мощности у любого привода ещё одним важным параметром является номинальная частота вращения его вала. В расчёте она обозначается n1. Данный параметр указывается на шильдике агрегата. Если эта информация не известна, то запустив его, при помощи тахометра её можно определить.

На пути конструирования или проектирования у нас может быть два варианта задач. Они зависят от того, откуда мы начинаем расчёт или проще говоря какие детали и части механизмов у нас есть.

Первый вариант — мы его называем «расчёт с чистого». Он начинает расчёт с чётко поставленной задачи и имеет следующие исходные данные:
- n1, частота вращения ведущего вала, измеряется в оборотах в минуту;
- n2, частота вращения ведомого вала, также измеряется в оборотах в минуту;
- приводной ремень (марка, модель), от него зависит минимальный диаметр шкива;
- минимальный диаметр шкива, измеряется в миллиметрах. Его выбираем по таблице в зависимости от приводного ремня. Можно конечно минимальный диаметр шкива определить самому, на свой страх и риск. В этом случае, если принять значение минимального шкива ещё меньше, чем регламентируется для конкретного ремня, то ресурс этого приводного ремня будет меньше.
Искомым значением в этом варианте, будет диаметр шкива для ведомого вала D2, измеряется в миллиметрах.

Второй вариант. Здесь исходные данные диктуются имеющимися деталями и агрегатами (как на примере ниже):
- n1, частота вращения ведущего вала (скорость электродвигателя);
- D1, диаметр ведущего шкива, тот который установлен на электродвигателе;
- D2, диаметр ведомого шкива, ответный шкив ремённой передачи.
- Тип ремня под данный привод. Если его нет, можно определить измерив параметры шкива и после подобрать его по таблице.
Во втором варианте, искомым значением будет скорость вращения ведомого вала n2, измеряется в оборотах в минуту.

Теперь мы подошли к самому расчёту. В качестве наглядного примера для вычислений параметров шкивов клиновидного ремня, мы будем использовать механизм ленточной пилы.

pulley_12.jpg

Данный механизм имеет три ступени скоростей. На электродвигателе имеется вся нужная нам информация.

pulley_13.jpg

Далее мы можем замерить геометрические размеры каждого шкива и создать чертёж. После по этому чертежу, мы при помощи онлайн калькулятора можем вычислим скорость. А по итогам вычислений выполнить измерения значений фактических скоростей и сравнить их расчётными.

pulley_15.jpg

Расчёт параметров привода ремённой передачи сводится к двум формулам. При помощи первой находим передаточное отношение. Передаточное отношение можно найти, зная диаметры обоих шкивов или скорости вращения обоих валов, формула для расчёта приведена ниже.

         pulley_05.jpg , где n1 и n2 – скорости вращения валов, D1 и D2 – диаметры шкивов.

Определив передаточное отношение можно, переходить к расчёту диаметров шкивов. Формула для расчёта приведена ниже.

         pulley_14.jpg , где D1 - это диаметр ведущего шкива, D2 - диаметр ведомого шкива, а i - передаточное отношение.

Значение диаметра ведущего шкива D1, определяется исходя из характеристик применяемого ремня, или замеряем по факту. В таблицах выше, для ремней классического, узкого сечения и ремней с фасонным зубом, приведены значения минимальных диаметров шкивов. По возможности рекомендуется использовать шкивы и с большим диаметром, отступив немного от минимального значения. Чуть больший диаметр в отличие от минимального значения, увеличит срок службы приводного ремня.

 

Теперь перейдём к онлайн калькулятору. Начнём с инструкции как пользоваться данным калькулятором. Но, сперва, определимся с единицами измерений. Все параметры кроме скорости указываем в миллиметрах, скорость указываем в оборотах в минуту. В поле «Скорость двигателя (ведущий вал)» вводим значение, указанное на шильдике электродвигателя. В поле «Диаметр шкива электродвигателя», вводим значение, минимально регламентируемое для конкретного типа ремня, выбирается из таблиц. Далее вводим параметр скорости, с которым мы хотим, чтобы вращался ведомый вал. По итогам введённых данных остаётся нажать кнопку «Рассчитать». Диаметр ответного шкива мы получим в соответствующем поле ниже.

 

 

Расчёт шкивов для поликлиновидного ремня приведён по следующе ссылке: Расчёт диаметров шкивов ремённой передачи с использованием поликлиновидного ремня. Онлайн калькулятор.

В следующей статье, рассмотрим расчёт длины клинового ремня на примере ремённого привода ленточной пилы, который привели выше. Расчёт длинны приводного клиновидного ремня. Онлайн калькулятор.

 

Ещё ниформация для расчётов ремённого привода:

Расчёт диаметров шкивов ремённой передачи для поликлиновидного ремня. Онлайн калькулятор.

Расчёт диаметров шкивов ремённой передачи с использованием клиновидного ремня. Онлайн калькулятор.

Расчёт диаметров шкивов ремённой передачи с применение плоского ведомого шкива. Онлайн калькулятор.

Расчёт длинны приводного поликлиновидного ремня. Онлайн калькулятор.

Расчёт длинны приводного клиновидного ремня. Онлайн калькулятор.

Расчёт и подбор натяжного ролика для поликлиновидного ремня

Расчёт и подбор натяжного ролика для клиновидного ремня

Точим шкив для поликлиновидного ремня

Тест ремённого привода. Поликлиновидный ремень. Первая передача.

 

Онлайн калькуляторы на все случаи жизни, рекомендуем ознакомиться:

Расчёт количества масла для бензина,

Расчёт масла для топливной смеси - ёмкость без маркировки объёма,

Расчёт шунтирующего сопротивления амперметра,

Онлайн калькулятор - закон Ома (ток, напряжение, сопротивление) + Мощность,

Расчет трансформатора с тороидальным магнитопроводом,

Расчет трансформатора с броневым магнитопроводом.

Написать комментарий

Максимальный размер загружаемого файла: 5 Мб