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 h0 нейтральный слой ремня, параметр из таблицы выше.

D2 = 45x1.55 + 2x1.5x(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 = 60x1.55 + 2x1.5x(1.55 – 1) = 94.65 мм

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

D2 = 75x0.797 + 2x1.5x(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.

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.

Алексей Андреевич Дубов (Гость)
10 ноября 2020 / 22:27
Доброго времени суток. У меня вал фуганка со щкивом диаметро 40мм и 50мм как расчитать шкив на двигателе оборот 2810об/м мощность 1.1 кв
vinserg
10 ноября 2020 / 22:33
Приветствуем! А ремень какой будет? Выше в статье приведена таблица пяти основных сечений самых распространённых поликлиновидных ремней (PH, PJ, PK, PL, PM). Сперва надо определиться с ремнём.
VIST (Гость)
30 декабря 2020 / 00:14
Все отлично,но жутко не хватает обратного отсчета,приходится подгонять. Представим ,что D1 и D2 мы уже имеем, n1 тоже нам известно, остается сколько он выдает на выходе? если внести возможность вставить данные в D2 и рассчитать от этого n2-это значительно расширит возможности калькулятора.
вася (Гость)
10 февраля 2023 / 14:43
Непонятно для чего нужны параметры ремней??? Мне вот нужна формула на станок что бы увеличить обороты.
vinserg
10 февраля 2023 / 15:44
Так ознакомьтесь со статьёй, в ней вся информация представлена в кратком изложении, без воды и лишних слов. Если требуется формула, чтобы увеличить число оборотов станка, то она также представлена в этой статье. Для того что бы можно было упростить расчёты сделан калькулятор. Судя по двум вашим вопросам, вы статью не читали. Просто нужно один раз сесть, прочитать внимательно и всё будет понятно ...
Чера (Гость)
23 мая 2023 / 10:57
Здравствуйте! Мне нужно подобрать шкив для двигателя . С завода на комрессоре стоит шкив 265мм. Обороты на двигателе 2905 об/мин, 3кВт. Максимальные обороты компрессора - 1050 об/мин. Шкив рассчитан под ремень профиля А. Заранее спасибо!
Вадим (Гость)
19 декабря 2023 / 05:53
доброго дня. возникло сомнение- опишу ситуацию. сгорел двигатель на рфс зубр 204 1500Вт. движок вроде бы коллекторный. но! коллекторный развивает макс 3000 оборотов а вал на двигателе 2 см диаметром. на ведомом валу - 4 см. производитель заявляет обороты на строгальном валу (ведомый) -9000 оборотов.
расчет велся на - ремень PJ нейтральный слой 1.2. получил результат что двигатель имел обороты- 17035 оборотов...
насколько я порылся в инете - такую скорость дадут только универсальные двигатели.
но уже был приобретен асинхронный двигатель на 380Вольт, 4КВт, 2880 оборотов.
чтобы выжать из него 9000 оборотов на ведомом валу - нужно такое соотношение 130мм на двигателе и 40 мм на ведомом(чтобы шкив на ведомом валу не менять) меня интересует сколько я потеряю в мощности двигателя учитывая что он будет подключен к 220В.
vinserg
19 декабря 2023 / 11:04
Здравствуйте! По какой схеме планируется включение асинхронника с питание 220 вольт? Через конденсаторы или частотник? Рекомендую через частотник так потери будут не значительные, во всяком случае 2,5 - 3 кВт на валу должно быть. Если конденсаторы, то готовьтесь к большой потери вплоть до 50% и ниже, и излишний нагрев. Я стараюсь все асинхронники подключать через частотники. Во-первых это надёжно, а во-вторых можно настроить старт - стоп и гибко управлять двигателем.
Вадим (Гость)
19 декабря 2023 / 13:56
Конденсаторы. буду под нагрузкой проверять и убирать или добавлять кондеры, чтобы минимизировать потери. через частотник будет накладно. вопрос остался открыт - я правильно вычислил обороты двигателя ? 17035 оборотов ? насчет мощности подскажите нормально будет ? если на вал двигателя будет шкив 130 мм а на ведомом - 40 мм?
vinserg
20 декабря 2023 / 10:47
Чтобы на ведомом валу с шкивом 40 мм было 9000 об/мин, при задействованном ремне с нейтральным слоем 1,2 мм и двигателе с частотой вращения 2880 обмин на двигателе должен быть установлен шкив диаметром 130 мм. Пример расчёта прикладываю на изображении.

При такой схеме привода мы получаем мультипликатор (механическое устройство, повышающее угловую скорость выходного вала, понижая при этом его вращающий момент). Передаточное число 2880:9000 равно 0,32:1. Это означает, что нам нужно 0,32 оборота ведущего колеса, чтобы получить один оборот ведомого. Таким образом, мы получаем 68% скорости, но и теряем 68% крутящего момента.
Если грубо прикинуть по соотношениям мощностей заменяемых двигателей (1500 Вт против 4000Вт), то получим прирост мощности около 63%. Далее получаем, что с учётом потерь на повышение, не хватает 5% к двигателю мощностью к 4 кВт. С одной стороны 5 процентами можно было бы пренебречь. Но если учесть, что в схеме будут конденсаторы, то потери могут составить в лучшем случае + 30%, на практике эта цифра колеблется от 30 до 50%. Таким образом двигателя мощностью 4 кВт не хватит. Если применить частотник, то потери можно нивелировать и отслеживать момент перегрузки двигателя без страха его спалить.

По поводу 17035 оборотов, если на двигателе с завода действительно установлен шкив 20 мм, то расчёт тоже верен.
Вадим (Гость)
20 декабря 2023 / 13:20
спасибо за подтверждение. значит на станке стоял универсальный двигатель. вот нехорошие люди- нет бы указать что там за двигатель стоит.....
Игорь (Гость)
23 марта 2024 / 04:36
Здравствуйте, Спасибо за калькулятор.
Я теперь знаю какие обороты у моего токарного станка,:)

Написать комментарий

Максимальный размер загружаемого файла: 5 Мб