1) И ; 2) ; 3) ; 4) тип сечения ремня.

Критерием оптимизации вполне обоснованно можно принять расчетную долговечность (ресурс) ремней (ч.), которая является комплексным показателем работоспособности передачи. Однако, такой выбор параметров и критерия оптимизации не является единственно возможным.

Если одним из главных требований, предъявляемых к станку, являются его габариты, то межосевое расстояние перейдет из параметров оптимизации в критерии оптимизации. Если же размер будет заданным (например, по базовой модели станка), то он вообще в расчетах будет рассматриваться, как константа. Если по условиям компоновки станка наложено ограничение на габарит большего шкива, то из параметров оптимизации исключается и . Возможны и другие комбинации параметров и критериев оптимизации.

Таким образом, в зависимости от конкретных условий проектирования станка выбирается определенный критерий оптимизации (или несколько таковых), на достижение которого (которых) и будет направлен поиск соответствующих значений параметров оптимизации.

Конструкции шкивов

Для окружных скоростей м/с шкивы клиноременных передач изготовляются из серого чугуна СЧ15, для скоростей - из СЧ20. При больших скоростях применяется стальное литье или алюминиевые сплавы. Стандартом ГОСТ 20889-88 предусмотрено девять типов цельных шкивов для приводных клиновых ремней по ГОСТ 1284.1-89.

Профиль канавок шкивов представлен на рис. 6.1.5, а его параметры даны в табл. 6.1.9.

Рис. 6.1.5. Профиль шкива для клиноременной передачи

Таблица 6.1.9

Размеры профиля канавок шкивов

Сечение ремня		(min)	(min)
				Номин.	Пр. отк.	Номин.	Пр. отк.
Z(O)	8,5	2,5	7,0	12,0	±0,3	8,0	±1,0	0,5
A	11,0	3,3	8,7	15,0	±0,3	10,0	+2;–1	1,0
B(Б)	14,0	4,2	10,8	19,0	±0,4	12,5	+2;–1	1,0
C(В)	19,0	5,7	14,3	25,5	±0,5	17,0	+2;–1	1,5

Определение ширины шкива

,

где - расстояние между осями канавок;

- расстояние между осью крайней канавки и ближайшим торцом шкива.

Наружный диаметр шкива

,

где - расчетный диаметр шкива;

- глубина канавки над расчетной шириной.

Внутренний диаметр шкива

,

Размеры остальных конструктивных элементов (не стандартизованы).

Толщина обода чугунного шкива

,

где - глубина канавки ниже расчетной ширины.

То же для стального шкива:

Толщина диска (для любого материала шкива)

.

6.1.2. Пример расчета

Для привода металлорежущего станка, упрощенная схема которого представлена на рис. 6.1.6, требуется рассчитать клиноременную передачу по следующим исходным данным:

передаваемая мощность кВт;

частота вращения вала электродвигателя (асинхронная) мин^-1 ;

требуемое передаточное число от электродвигателя к редуктору ;

требуемый ресурс ремней ч;

межосевое расстояние (по прототипу станка) мм.

Рис. 6.1.6. Схема привода (к расчету клиноременной передачи):

1 – асинхронный электродвигатель; 2 – клиноременная передача; 3 – коробка скоростей.

1) По номограмме, рис. 6.1.3, для заданной мощности кВт и частоте вращения малого шкива об/мин принимаем клиновой ремень сечения В. Параметры этого ремня, табл. 6.1.1: мм; мм²; мм.

2) С целью увеличения долговечности ремней выбранного сечения принимаем из ряда стандартных диаметров , а именно мм.

3) Диаметр большего шкива

мм.

Берем ближайшее стандартное значение, мм.

4) Уточнение передаточного числа

.

Здесь принято для ремня с кордтканевым несущим слоем.

При этом, погрешность передаточного числа составит:

,

поэтому принятые мм и мм оставляем без изменения. Дальнейшие расчеты ведутся по фактическому передаточному числу .

5) Межосевое расстояние (предварительное)

мм,

где – по табл. 6.1.2 .

6) Длина ремня

мм.

Принимаем по ГОСТ 1284.1-89, табл. 6.1.5: мм.

7) Уточнение межосевого расстояния.

Это меньше заданного а = 400 мм. Поскольку в клиноременых передачах длины ремней стандартизированы, то обеспечить точно а = 400 мм в данном случае не возможно. Так, если вместо принятого L_p=1250 мм взять в стандартном ряду L_p ближайшее большее значение: L_p=1400 мм, то эта длина ремня потребует межосевого расстояния а=415 мм, что больше необходимого а=400. Таким образом, в любом случае, два соседних значения L_p из стандартного ряда дают величину а или меньшее заданного а=400 мм, или больше его. Дальнейший расчет передачи введем для L_p=1250 мм и соответствующего ему а=342 мм, так как эти параметры менее благоприятны для долговечности ремней, чем L_p=1400 мм, и а=415 мм.

8) Угол обхвата ремнем меньшего шкива

.

9) Скорость ремня

м/с.

10) Число пробегов ремня в секунду

= .

11) Расчетная мощность , передаваемая одним ремнем сечения В

,

где кВт, табл. 6.1.3 (для ремня В при м/с);

, табл. 6.1.4 (для ).

, табл. 6.1.5 (для L_р = 1250 мм)

, табл. 6.1.6 – для фрезерного станка, работающего в одну смену (этими условиями задаемся, так как в исходных данных они не указаны).

кВт.

12) Число ремней в передаче

,

, табл. 6.1.7 – принято ориентировочное значение.

Принимаем .

13) Усилие предварительного натяжения в одном ремне сечения В, Н

,

здесь МПа – напряжение предварительного натяжения для клиновых ремней (нормативная величина).

14) Наибольшее напряжение растяжения в ремне

,

где МПа.

- напряжение от силы

Н – окружная сила на меньшем шкиве,

где - крутящий момент на меньшем шкиве: , ;

МПа – максимальное напряжение изгиба ремней;

МПа – модуль продольной упругости клиновых ремней;

МПа - напряжение в ремне сечения В от центробежных сил,

где - плотность клиновых ремней.

МПа.

15) Определение долговечности ремня

,

где МПа – предел усталости клинового ремня,

- показатель степени кривых усталости для клиновых ремней,

- базовое число нагружения ремня в испытаниях на усталость,

- коэффициент, учитывающий влияние передаточного числа ,

- коэффициент, учитывающий непостоянство внешней нагрузки.

- считаем нагрузку переменной (в задании это не оговорено).

.

Таким образом, найденные параметры клиноременной передачи сечения В: мм; ; мм, мм удовлетворяют главному критерию работоспособности – долговечности ремней, а также критерию прочности - .

Кроме того, выполняются все ограничительные условия при проектировании клиноременной передачи.

Относительным недостатком рассчитанной передачи можно считать сравнительно большое число ремней, , которое несколько превышает рекомендуемый для металлорежущих станков. Однако, поскольку полученное все же меньше для силовых приводов, результат можно считать приемлемым.

Следует отметить, что для варианта передачи с параметрами: L_p=1450 мм, и а=415 мм, (см. п.7), расчетная долговечность ремня T_о возрастет по сравнению с основным вариантом передачи на 12% и составит 1357 часов. Это является следствием увеличения длины ремней L_р и соответствующего уменьшения числа пробегов ν: от ν=6,56 с^-1 в основном варианте передачи до ν = 5,86 с^-1 в передаче с увеличенным L_p.

16) Нагрузка на валы (H):

.

Здесь: