2.2 Види руйнувань пасів і розрахунок передачі

Втомне руйнування

Згин пасу при набіганні на шківи супроводжується внутрішнім тертям між його елементами, котре при циклічному деформуванні призводить до втомного руйнування – пас розслоюється, тканини зношуються. З підвищенням сумарного напруження в пасу і частоти циклів цих напружень строк служби (ресурс) пасу зменшується.

Перегрів пасу

В результаті пружного ковзання і внутрішнього тертя пас нагрівається, температура його підвищується з підвищенням частоти циклів напружень, внаслідок чого пас перегрівається.

Знос пасу

Пружне ковзання та часткове буксування призводить до зносу паса.

Основним розрахунком є розрахунок за тяговою здатністю, який заснований на кривих ковзання. Цей розрахунок забезпечує потрібну міцність пасів.

Довговічність пасу забезпечується його втомною міцністю, котра залежить від максимальних напружень в пасі і частоти циклів напружень (від числа згинів пасу в одиницю часу).

3 Методика розрахунку клинопасової передачі

Початкові дані:

Циклограма навантажень

Типовий режим навантаження

Коефіцієнт перевантаження 

Тип електродвигуна

Ресурс привода t_, годин

Потужність на ведучому шківі Р₁, кВт

Обертовий момент на ведучому шківі Т₁, Нм

Кутова швидкість або частота обертів ведучого шківа w, с^-1(n₁, хв^-1)

Передаточне число U

Кут нахилу передачі до обрію , град

Коефіцієнт використання передачі впродовж доби К_д

Умови монтажу

3.1 В залежності від обертового моменту на ведучому шківі Т, вибирають переріз пасу та мінімальний діаметр ведучого шківа d_min /Табл. 3.1/. Розрахунок ведуть одночасно не менш як для двох перерізів. Остаточно переріз паса вибирають з урахуванням компактності та довговічності передачі.

Таблиця 3.1 – Вибір перерізу паса та мінімального діаметра ведучого шківа

Переріз пасу	Т, Нм	dmin, мм	Переріз пасу	Т, Нм	dmin, мм
О	30	63	УА	90...400	90
А	15...60	90	УБ	300...2000	140
Б	50...150	125	К	40	40
В	120...600	200	L	18...400	80
УО	150	63	М	130	180

Таблиця 3.2 – Перерізи клинових пасів (ГОСТ 1284.3 – 80)

Розміри, мм	Переріз пасу
	О	А	Б	В	УО	УА	УБ
bp	8.5	11	14	19	8.5	11	14
bo	10	13	17	22	10	13	17
h	6	8	10.5	13.5	8	10	13
yo	2.1	2.8	4.0	4.8	2.0	2.8	3.5
Площа перерізу пасу А, мм2	47	81	138	230	56	95	158
Маса 1м довжини паса q, кг/м	0.06	0.105	0.18	0.30	0.07	0.12	0.20
Інтервал довжин, Lp, мм	400- 2500	560-4000	800-6300	1800-10000	630-3550	800-4500	1250-8000

Примітки: 1. Перерізи О, А, Б, В – нормальні паси; УО, УА, УБ – вузькі паси; 2. L_p – розрахункова довжина пасу на рівні нейтральної лінії; 3. Стандартний ряд довжин L_p, мм: 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500, 2800, 3150, 3550, 4000, 4500, 5000, 6300, 7100, 8000, 10000.

Приклад умовного позначення:

- кордтканинний пас перерізу А з довжиною L_p=630 мм для роботи в помірному кліматі: Пас А– 630Т ГОСТ 1284.1 – 80 – ГОСТ 1284.3 – 80 - кордшнуровий пас перерізу УА з довжиною L_p=800 мм для роботи в помірному кліматі: Пас Б - 800Ш ГОСТ 1284.1 - 80 – ГОСТ 1284.3 - 80

Таблиця 3.3 – Перерізи полі клинових пасів (ТУ 38-105763-89)

Переріз пасу			К	L	M
Розміри, мм		Р	2,4	4,8	9,5
		Н	4	9,5	16,7
		h	2,35	4,85	10,45
		y0	0,65	2,25	2,75
Площа перерізу А10, мм2			66,0	340,0	1090
Кількість ребер	Рекомендоване		2-36	4-20	2-20
	Допустиме		36	50	50
q10, кг/м			0,09	0,45	1,6

Примітки: 1. Площа перерізу А₁₀ і маса 1м довжини пасу q₁₀ вказані для пасу з десятьма ребрами;

2. Інтервал довжин для перерізів, мм: К – 400...2000; L – 1250...4000; М – 2000...4000.

Приклад умовного позначення: пас перерізу К з довжиною L_p=800 мм і 18 ребрами:

Пас 800К – 18 ТУ38 – 105763 – 89.

3.2 З табл. 3.2 та 3.3 виписують розміри вибраних перерізів пасів

3.3 Для підвищення довговічності пасу діаметр ведучого шківа D₁, мм приймають на 1...2 номери вище як d_min із стандартного ряду:

50; 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000.

3.4 Визначають розрахунковий діаметр веденого шківа

(1)

і округлюють його за стандартним рядом (див. п. 3.3)

3.5 По прийнятим стандартним діаметрам шківів розраховують дійсне передаточне число пасової передачі з урахуванням пружнього ковзання

(2)

де =0.01- 0.02- коефіцієнт відносного пружнього ковзання.

Відхилення передаточного числа

(3)

3.6 Розраховують колову швидкість паса , м/с

(4)

де D₁ - мм, - с^-1, - хв^-1;

По коловій швидкості вибирають матеріал для виготовлення шківів. При швидкості 30 м/с шківи виготовляють з чавуну СЧ15, а при > 30 м/с – з сталевого литва – сталь 25Л.

3.7 Визначають орієнтовну міжосьову відстань в залежності від передаточного числа “U”, мм

- (округлити до цілого) (5)

U	1	2	3	4	5	6
к	1,5	1,2	1,0	0,95	0,9	0,85

Міжосьова відстань повинна бути у межах

(6)

тут - висота перерізу відповідно клинового та поліклинового пасів.

Якщо двигун встановлюють на полозки міжосьову відстань визначають орієнтовно

(7)

3.8 Знаходять потрібну довжину пасу, мм

(8)

і вибирають близьку за стандартним рядом (див. табл. 3.2 і

табл. 3.3).

3.9 Розраховують дійсну міжосьову відстань, яка відповідає прийнятій стандартній довжині пасу, мм

(9)

де та

Розрахункове значення округлити до цілого.

Для установки і заміни пасів повинна бути передбачена можливість зменшення міжосьової відстані на 2% при довжині пасів до 2 м і на 1% при довжині пасів більше 2 м.

Для компенсації відхилень від номіналу довжин пасів і його витяжки за час експлуатації повинна бути передбачена можливість збільшення на 6% від довжини пасу.

Регулювання міжосьової відстані застосовується установкою двигуна з ведучим шківом на полозках або на шарнірній плиті, чи спеціальними натяжними пристроями.

3.10 Визначають кут обхвату на ведучому шківі

(10)

Якщо умова (9) не виконується, збільшують міжосьову відстань.

3.11 Знаходять число пробігів пасу, с^-1 (попередня оцінка довговічності пасу)

(11)

де с^-1 – допустиме число пробігів пасу.

3.12 Розраховують допустиму потужність при заданих умовах роботи передачі для одного клинового або поліклинового пасу з десятьма ребрами, кВт

(12)

де - допустима потужність для одного паса певного перерізу у

дослідних умовах ( ; , базова довжина пасу

та спокійне навантаження;).

- вибирають від типу пасу, колової швидкості та діаметра

шківа (див. табл. 3.4).

Якщо швидкість пасу відрізняється від табличної допустиму потужність розраховують методом лінійної інтерполяції.

- коефіцієнт, що враховує вплив кута обхвату на тягову здатність

; (13)

- коефіцієнт, що враховує вплив довжини пасу на довговічність

; (14)

Таблиця 3.4 – Значення для клинових та полі клинових пасів з 10 ребрами

Переріз та базова довжина паса , мм	, мм	Потужність , кВт при швидкості паса , м/с
		3	5	10	15	20
О 1320	63 71 80 90	0,33 0,37 0,43 0,49	0,49 0,56 0,62 0,67	0,82 0,95 1,07 1,16	1,03 1,22 1,41 1,56	1,11 1,37 1,60 1,73
А 1700	90 100 112	0,71 0,72 0,74	0,84 0,95 1,05	1,39 1,60 1,82	1,75 2,07 2,39	1,88 2,31 2,74
Б 2240	125 140 160	0,95 1,04 1,16	1,39 1,61 1,83	2,26 2,70 3,15	2,80 3,45 4,13	- 3,83 4,73
В 3750	224 250	- -	3,15 3,48	5,35 6,02	6,95 7,94	7,86 9,18
УО 1600	71 80	0,78 0,90	1,18 1,38	1,95 2,34	2,46 3,06	2,73 3,50
УА 2500	100 112	1,26 1,41	1,89 2,17	3,15 3,72	4,04 4,88	4,46 5,61
УБ 3550	160 180	2,24 2,46	3,45 3,80	5,98 6,70	7,88 9,05	9,10 10,6
К 710	50 63	1,06 1,18	1,65 1,86	2,9 3,4	4,0 4,6	4,8 5,7
L 1600	90 100	2,96 3,2	4,5 5,0	7,6 8,6	9,7 11,2	10,8 12,7
М 2240	200 224	10,56 11,67	16,3 18,0	27,7 31,3	35,8 41,2	40,3 47,5

- поправка, що враховує зменшений вплив напружень згину пасу на веденому шківі на довговічність із збільшенням передаточного числа, кВт:

, (15)

де - кутова швидкість, с^-1 і - частота обертів, хв^-1 ведучого шківа;

- поправка до моменту на ведучому шківі, який може передати пас за рахунок зниження напружень згину на веденому шківі в залежності від передаточного числа (табл. 3.5);

Таблиця 3.5 – Поправка

Переріз пасу	, Нм при передаточному числі
	1,21-1,3	1,31-1,4	1,41-1,6	1,61-2,39	2,4 і більше
О	0,3	0,35	0,38	0,4	0,5
А	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2
Б	2,1	2,3	2,6	2,9	3,1
В	5,8	6,6	7,3	8,0	9,0
УО	1,2	1,4	1,5	1,7	1,8
УА	2,8	3,1	3,5	3,8	4,2
УБ	5,8	6,6	7,3	8,0	8,8
К	0,44	0,5	0,55	0,6	0,7
L	3,6	4,0	4,5	5,0	5,4
М	27,6	31,0	34,5	38,0	41,4

- коефіцієнт режиму роботи:

спокійне навантаження ψ =1,2 С_р=1;

помірне коливання навантаження ψ =1,5 С_р=0,9-0,85;

значне коливання навантаження ψ =2,0 С_р=0,83-0,8;

ударне навантаження ψ =3,0 С_р=0,77-0,7.

При двохзмінній роботі значення коефіцієнта зменшити на 15%, при трьохзмінній – на 25%.

3.13 Визначають необхідне число клинових пасів

(16)

де - потужність на ведучому шківі, кВт;

- коефіцієнт числа пасів у комплекті.

	2-3	4-6	більше 6
	0,95	0,9	0,85

Розрахункове число пасів округлити до цілого .

Число пасів рекомендують приймати не більш 8 (з урахуванням нерівномірності по розподілу навантаження між пасами).

При числі пасів 8 слід збільшити діаметр ведучого шківа або взяти більший переріз пасу та зробити перерахунок.

Для поліклинового пасу визначають число ребер (клинів):

; (17)

де - допустиме число ребер вказано в табл. 3.3.

3.14 Розраховують навантаження на вал, Н

- для клинового паса:

; (18)

- для поліклинового паса:

; (19)

де - сила попереднього натягу паса з урахуванням додаткового натягу паса від відцентрових сил, Н

- для клинового паса нормального перерізу

; (20)

- для клинового паса вузького перерізу ; (21)

- для поліклинових пасів

; (22)

Складову силу від дії відцентрових сил враховують при швидкості пасу м/с.

Значення і вибирають з табл. 3.2 та 3.3.

3.15 Розраховують колову силу, Н

, (23)

3.16 Перевірку міцності пасу виконують за умовою

; (24)

Максимальне напруження пасу, МПа

; (25)

Напруження розтягу, МПа (з урахуванням напружень від дії відцентрових сил)

- для клинового пасу

; (26)

- для поліклинового пасу

; (27)

Значення , , Н (п. 3.14, 3.15); , , мм²  табл. 3.2, 3.3;

; - п. 3.13.

Напруження згину, МПа

; (28)

тут МПа – модуль пружності матеріалу пасу при згині;

- див. табл. 3.2 і 3.3.

МПа – допустиме напруження розтягу пасу.

Якщо умова (24) не виконується, збільшують діаметр ведучого шківа або число пасів і повторюють розрахунки.

3.17 Розраховують ресурс передачі, год.

; (29)

де МПа – обмежена границя витривалості пасу при базі випробувань циклів навантажень;

- максимальне напруження у ведучій вітці пасу (див. п. 3.16);

- показник ступеня кривої втоми;

- коефіцієнт, що враховує різний ступінь впливу напружень згину у пасі на ведучому та веденому шківах:

; (30)

, , - див. п. 3.16, 3.5.

- див. п. 3.11.

- число шківів в передачі.

=1000, 2000, 5000 год. – мінімальний ресурс передачі відповідно для режиму важкого (В), середнього (СР і СН), легкого (Л і ОЛ).