Keilriemengetriebe: Berechnung, Anwendung. Keilriemen

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Moderne Industrie, Maschinenbau und andere Industriezweige verwenden eine Vielzahl von Mechanismen in ihrer Arbeit. Sie sorgen für den Betrieb von Aggregaten, Fahrzeugen, Motoren usw. Eines der beliebtesten und häufig eingesetzten Geräte ist der Keilriemenantrieb.

Der vorgestellte Mechanismus umfasst mehrere Kategorien von Strukturen. Sie unterscheiden sich in geometrischen Parametern, Zweck und Herangehensweise an die Umsetzung der dem Mechanismus zugewiesenen Aufgaben. Was die vorgestellten Geräte sind, wird weiter diskutiert.

Allgemeine Merkmale

Bei der Keilriemenübertragung wird ein spezielles Verfahren zur Betätigung des gesamten Mechanismus verwendet. Dabei wird die im Drehmomentprozess erzeugte Energie genutzt. Dafür sorgt ein Riemenantrieb. Es verwendet mechanische Energie, die es dann auf einen anderen Mechanismus überträgt.

Diese Konstruktion besteht aus einem Riemen und mindestens zwei Riemenscheiben. Das erste dieser Strukturelemente besteht meistens aus Gummi. Der Keilriemenantriebsriemen besteht ausMaterial, das einer speziellen Verarbeitung unterzogen wurde. Dadurch ist das vorgestellte Element beständig gegen mittlere und kleine mechanische Belastungen, erhöhte Temperaturen.

Unter den Riemenantrieben ist der Keilriemen am beliebtesten. Dieses Design wird heute häufig bei der Herstellung von Autos sowie anderen Fahrzeugtypen verwendet.

Designmerkmale

Das Design der vorgestellten Variante der mechanischen Kraftübertragung umfasst Keilriemenscheiben und einen Riemen. Das letzte dieser Elemente hat eine keilförmige Form. Die Riemenscheiben sind in Form von Metallscheiben ausgeführt. Sie haben Äste, die gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. Sie h alten den Riemen auf der Oberfläche der Riemenscheiben in Position.

Das Band kann von zwei Arten sein. Es kann gezahnt sein oder eine völlig glatte Oberfläche haben. Die Wahl hängt vom Zweck des Mechanismus ab. Zuvor wurde das vorgestellte Design in vielen Systemen verschiedener Fahrzeugkategorien verwendet.

Die vorgestellte Art der mechanischen Energieübertragung wird heute in Wasserpumpen und Maschinengeneratoren eingesetzt. In schweren Kraftfahrzeugausrüstungen wird ein ähnliches System installiert, um die Servolenkung anzutreiben. Dieses System hat eine Hydraulikpumpe. Darin wird ein ähnliches Design verwendet. Keilriemenantriebe werden auch in Luftkompressoren verbaut. Sie sind für Fahrzeugbremskraftverstärker ausgelegt.

Anforderungen für ElementeEntwürfe

Keilriemen haben eine relativ geringe Dicke. Dadurch können die vom System eingenommenen Abmessungen erheblich reduziert werden. Diese Tatsache erfordert jedoch eine besondere Herangehensweise an die Organisation der Riemenscheibengeometrie. Um ein Abspringen des Bandes zu verhindern, sind die Außenflächen der Scheiben mit speziellen Rillen versehen. Sie h alten den Gürtel an Ort und Stelle.

Die Größe der Riemenscheibe selbst wird entsprechend der Übersetzung gewählt. Wenn ein Untersetzungsgetriebe erforderlich ist, ist die angetriebene Riemenscheibe größer als das führende Strukturelement. Es gibt auch eine umgekehrte Beziehung.

Bei der Herstellung des Gürtelbandes kommen spezielle weiche Materialien zum Einsatz, die bei allen Wetterbedingungen ihre Leistungsfähigkeit nicht verlieren sollen. Bei Frost und Hitze bleibt der Gurt flexibel. Aus diesem Grund ist es nicht erlaubt, anstelle eines Spezialbandes ein anderes Material zu installieren. Dadurch wird das Gerät beschädigt.

Sorten

Keilriemenübertragung kann in mehreren Konfigurationen erfolgen. Es gibt mehrere beliebte Arten von vorgestellten Mechanismen. Eines der einfachsten ist ein offenes System. Die Riemenscheiben drehen in die gleiche Richtung, die Achsen bewegen sich parallel.

Wenn sich die Scheiben unter Beibeh altung der Parallelität der Streifen in entgegengesetzte Richtungen bewegen, erscheint ein Kreuztyp des Systems. Wenn sich die Achsen kreuzen, handelt es sich um eine Halbkreuzsorte.

Wenn sich die Achsen schneiden, liegt eine Winkelübertragung vor. Sie bewirbt sichgestufte Riemenscheiben. Diese Konstruktion ermöglicht es Ihnen, die Drehzahl am Winkel der Abtriebswelle zu beeinflussen. Die Drehzahl der Antriebsscheibe bleibt konstant.

Das Leerlauf-Riemenscheibenrad ermöglicht es der angetriebenen Riemenscheibe, sich zu stoppen, während sich die Antriebswelle weiter dreht. Umlenkrollenverzahnung fördert die Eigenspannung des Riemens.

Gürtel

Keilriemen gehören zur Kategorie der Traktionsstrukturelemente. Es muss die Rückführung der erforderlichen Energie ohne Abrutschen gewährleisten. Das Band muss eine erhöhte Festigkeit und Verschleißfestigkeit aufweisen. Die Klinge sollte gut an der äußeren Oberfläche der Scheiben haften.

Breite der Riemen kann stark variieren. Bei der Herstellung von gummierter Baumwolle, Wollstoffen, Leder. Die Auswahl hängt von den Betriebsbedingungen des Geräts ab.

Das Band kann aus Kordgewebe oder Kordel bestehen. Dies sind die zuverlässigsten, flexibelsten und schnellsten Sorten.

Moderne Technik verwendet heute oft Zahnriemen. Sie werden auch Polyamid genannt. Es gibt 4 Vorsprünge auf ihrer Oberfläche. Sie kämmen mit den entsprechenden Elementen an den Riemenscheiben. Sie funktionieren gut in Hochgeschwindigkeitsgetrieben, Anwendungen mit kleinem Riemenscheibenabstand.

Geschätzter Scheibendurchmesser

Die Berechnung der Keilriemenübertragung beginnt mit der Bestimmung des Durchmessers der Riemenscheibe. Dazu müssen Sie zwei Zylinderrollen nehmen. Ihr Durchmesser ist D. Dieser Wert wird für jede Größe des Rillenabschnitts eingestellt. In diesem Fall der Kontakt der RollenPassiert auf Höhe des Durchmessers.

Zwei Rollen des abgebildeten Typs müssen in die Nut eingesetzt werden. Die Oberflächen müssen sich berühren. Zwischen den Tangentialebenen, die die Rollen bilden, muss der Abstand gemessen werden. Sie sollten parallel zur Riemenscheibe verlaufen.

Zur Berechnung des Scheibendurchmessers wird eine spezielle Formel verwendet. Sie sieht so aus:

D=RK - 2X, wobei RK der zwischen den Rollen gemessene Abstand in mm ist; X ist der Abstand vom Durchmesser der Scheibe bis zur Tangente, die zur Rolle passt (verläuft parallel zur Achse der Scheibe).

Überweisungsberechnung

Keilriemenübertragung wird nach der etablierten Methode berechnet. In diesem Fall wird der Indikator der übertragenen Kraft des Mechanismus bestimmt. Er wird nach folgender Formel berechnet:

M=Mnom. K, wobei Mnom. – Nennleistung, die der Antrieb während des Betriebs aufnimmt, kW; K ist der dynamische Lastfaktor.

Bei der Berechnung wird ein Indikator berücksichtigt, dessen Verteilungswahrscheinlichkeit im stationären Modus nicht mehr als 80% beträgt. Der Lastfaktor und der Modus werden in speziellen Tabellen dargestellt. Auf diese Weise kann die Geschwindigkeit für das Band bestimmt werden. Es wird sein:

SR=πD1ChV1/6000=πD2ChV2/6000, wobei D1, D2 die Durchmesser der kleineren bzw. größeren Riemenscheiben sind; CV1, CV2 - die Drehzahl der kleineren und größeren Scheibe. Der Durchmesser der kleineren Riemenscheibe darf die Nenndrehzahlgrenze des Riemens nicht überschreiten. Sie ist 30m/s.

Rechenbeispiel

Um die Berechnungsmethodik zu verstehen, ist es notwendig, die Technologie dieses Prozesses an einem konkreten Beispiel zu betrachten. Angenommen, es ist notwendig, das Übersetzungsverhältnis des Keilriemenantriebs zu bestimmen. Gleichzeitig ist bekannt, dass die Leistung der Antriebsscheibe 4 kW und ihre Geschwindigkeit (Winkel) 97 rad/s beträgt. Gleichzeitig hat die angetriebene Riemenscheibe diese Anzeige auf dem Niveau von 47,5 rad / s. Der Durchmesser der kleineren Riemenscheibe beträgt 20 mm und der der größeren Riemenscheibe 25 mm.

Zur Ermittlung der Übersetzung müssen Riemen mit normalem Querschnitt aus Cordgewebe (Größe A) berücksichtigt werden. Die Berechnung sieht so aus:

IF=97/47, 5=2, 04

Beim Ermitteln des Durchmessers der Riemenscheiben aus der Tabelle wurde festgestellt, dass die kleinere Welle eine empfohlene Größe von 125 mm hat. Die größere Welle, wenn der Riemen um 0,02 rutscht, ist:

D2=2,041,25(1-0,02)=250mm

Das Ergebnis entspricht vollständig den Anforderungen von GOST.

Beispiel zur Berechnung der Riemenlänge

Mit der vorgestellten Berechnung kann auch die Keilriemenlänge ermittelt werden. Zuerst müssen Sie den Abstand zwischen den Achsen der Scheiben berechnen. Wenden Sie dazu die Formel an:

R=SD2

С=1, 2

Hier finden Sie den Abstand zwischen den Wellen:

P=1, 2250=300mm

Als nächstes kannst du die Länge des Gürtels bestimmen:

D=(2300 + (250-125)²+1,57(250+125))/4300=120,5 cm

Die Innenlänge des Gürtels in Größe A nach GOST beträgt 118 cm, in diesem Fall sollte die geschätzte Länge des Bandes 121,3 cm betragen.

Berechnung des Anlagenbetriebs

Um die Abmessungen des Keilriemengetriebes zu bestimmen, müssen die Hauptindikatoren für seinen Betrieb berechnet werden. Zuerst müssen Sie die Geschwindigkeit einstellen, mit der sich das Band drehen soll. Dazu wird eine bestimmte Berechnung angewendet. Die Daten dafür wurden oben angegeben.

S=970,125 / 2=6,06 m/s

In diesem Fall drehen sich die Riemenscheiben mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Die kleinere Welle dreht sich mit diesem Indikator um:

CBm=3097 / 3, 14=916 min ^-¹

Anhand der in einschlägigen Fachbüchern vorgestellten Berechnungen wird die maximal übertragbare Leistung mit dem vorgestellten Riemen ermittelt. Diese Zahl entspricht 1,5 kW.

Um das Material auf H altbarkeit zu testen, müssen Sie eine einfache Berechnung durchführen:

E=6, 06/1, 213=5.

Der resultierende Indikator ist von GOST akzeptabel, nach dem der vorgestellte Gürtel hergestellt wird. Der Betrieb wird ziemlich lange dauern.

Designfehler

Keilriemenantrieb wird in vielen Mechanismen und Einheiten verwendet. Diese Konstruktion hat viele Vorteile. Allerdings hat es auch eine ganze Liste von Mängeln. Sie sind groß. Daher ist das vorgestellte System nicht für alle Geräte geeignet.

Gleichzeitig ist der Riementrieb mit geringer Tragfähigkeit gekennzeichnet. Dies wirkt sich auf die Leistung des gesamten Systems aus. Auch bei Verwendung modernster Materialien lässt die Lebensdauer des Riemens zu wünschen übrig. Es ist gelöscht, zerrissen.

Das Übersetzungsverhältnis ist ein variabler Wert. Dies ist auf den Schlupf des flach geformten Riemens zurückzuführen. Bei Verwendung des vorgestellten Designs werden die Wellen einer hohen mechanischen Belastung ausgesetzt. Außerdem wirkt die Last auf ihre Stützen. Dies liegt an der Notwendigkeit, den Riemen vorzuspannen. In diesem Fall werden zusätzliche Elemente im Design verwendet. Sie dämpfen Linienvibrationen, indem sie den Streifen auf der Oberfläche der Rollen h alten.

Positive

Der Keilriemenantrieb hat viele Vorteile, daher wird er heute häufig in verschiedenen Aggregaten eingesetzt. Diese Konstruktion gewährleistet eine hohe Laufruhe. Das System arbeitet nahezu geräuschlos.

Bei Ungenauigkeiten beim Einbau von Riemenscheiben wird diese Abweichung ausgeglichen. Dies macht sich besonders im Kreuzungswinkel bemerkbar, der zwischen den Scheiben bestimmt wird. Die Belastung wird durch Riemenschlupf kompensiert. Dadurch können Sie die Lebensdauer des Systems etwas verlängern.

Das Riemengetriebe kompensiert die im Motorbetrieb auftretenden Pulsationen. Auf den Einbau einer elastischen Kupplung kann daher verzichtet werden. Je einfacher das Design, desto besser.

Der vorgestellte Mechanismus muss nicht geschmiert werden. Einsparungen zeigen sich, wenn keine Verbrauchsmaterialien gekauft werden müssen. Riemenscheiben und Riemen können einfach ausgetauscht werden. Die Kosten der präsentierten Gegenstände bleiben akzeptabel. Die Montage des Systems ist einfach.

Bei Verwendung dieses Systems stellt sich heraus, dass ein einstellbares Übersetzungsverhältnis entsteht. Der Mechanismus hat die Fähigkeit, mit hohen Geschwindigkeiten zu arbeiten. Auch wenn das Band reißtandere Elemente des Systems bleiben intakt. In diesem Fall können die Wellen einen erheblichen Abstand voneinander haben.

Nachdem wir uns überlegt haben, was ein Keilriemenantrieb ist, können wir seine hohe Leistung feststellen. Dank dessen wird das vorgestellte System heute in vielen Einheiten eingesetzt.