Strojnictví: Řemenice - příklad

Zpřevodování odšťavňovače pro elektromotory o různých jmenovitých výkonech a různých otáčkách.

Navrhuji šnekový odšťavňovač. Ten využívá šneku jak k rozmělnění, tak i k stlačení ovoce (ve skutečnosti se příliš neliší např. od půdních vrtáků). Ovoce nasypu vstupní podávací trubicí, kterou spadne do šneku. Jak se postupně šnek zakousává do ovoce, odděluje dužinu od šťávy. Obecně u ovocných šnekových odšťavňovačů se max. frekvence pohybuje mezi 40 - 100 ot/min.

Patkový trojfázový asynchronní elektromotor nakrátko (dle SIEMENS, s. r. o., Mohelnice) 1LE1002-0CA2

  • výkon: 0,37 kW
  • frekvence: 2 755 ot/min
  • výška osy hřídele (mm): 71
  • průměr hřídele d=14 mm
  • délka hřídele l=40 mm
  • hliníková kostra

Potřebuji zpřevodovat na šnekový nízkootáčkový odšťavňovač, volím tedy i=1:90 (2 755/90 = 30,6 ot/min - pod hranicí 40 ot/min). Takto vysoký převodový poměr ovšem není vhodný (u ozubených řemenů lze až do i=11, u klínových řemenů méně).

Pozn.: Největší přípustná obvodová rychlost klínových řemenů je 40 m/s.

Hromadně mám objednané šnekové převodovky FCN 050, jenomže když vyrábím odšťavňovače, každý zákazník vyžaduje jiný jmenovitý výkon a jiné otáčky, budu tedy montovat různé motory. Dodatečné zpřevodování tedy vyřeším jednoduše řemenem.

Šneková převodovka FCN 050

  • příruba převodovky: 80B14
  • průměr hřídele d=19 mm
  • délka hřídele l = 60 mm
  • otvor pro hřídel (mm): 25
  • převodový poměr i = 1:30 (=> můj převod bude pro i=3)

Uvažujme rozteč hřídelů a = 350 mm (později bychom měli ověřit, že tato vzdálenost splňuje vzorec

0,7 . (Dp+dp) < A < 2 . (Dp + dp)

1. Volba řemene

(Klínové řemeny klasického průřezu - ČSN 02 3110, Leinveber-Vávra 550-551 nebo Úzké klínové řemeny pro průmyslové použití - ČSN 02 3112, L-V 552-553 )

Ať už se rozhodnete pro klasický nebo úzký řemen (já zvolím klínový řemen pro průmyslové použití), v L-V naleznete pouze řemeny obalované (ne řezané). Řemeny řezané (s broušenými boky) dnes nahrazují původní řemeny obalované, neboť zářezy v řemenu zvyšují ohebnost. Lze je nasadit na stejné řemenice, jako obalované řemeny. Profily obalovaných řemenů úzkého průřezu se dělí na SPZ, SPA, SPB, SPC, obdobně profily řezaných řemenů na XPZ/3VX, XPA, XPB/5VX, XPC (profily obalovaných řemenů klasického průřezu se značí Z, A, B, C, D, E a řezaných řemenů klasického průřezu s předponou Li: Li-Z, Li-A, Li-B, Li-C, Li-D, Li-E).

2. Výpočet převodů a volba velikosti klínového řemene

Využiji diagram pro určení průřezu klínového řemene Frekvence otáček motoru nd (vyšší hodnota, jedná se o reduktor): 2755 ot/min Přenášený výkon Px motoru =0,37 kW

průřez-řemene-vysl.JPG Zdroj diagramu: (Výpočet převodů a volba velikosti klínového řemene úzkého - ČSN 02 3114, L-V 563 ).

Volím tedy průřez SPZ, tj. 9,5 x 8 mm (Úzké klínové řemeny pro průmyslové použití - ČSN 02 3112, L-V 552-553 ).

3. Velikost řemenic

Hledám co nejmenší průměr malé řemenice dp (mm) = 63, aby měl převod co nejmenší rozměry (Výpočet převodů a volba velikosti klínového řemene úzkého - ČSN 02 3114, L-V 570-571 ). (Navrhuji ne zcela konvenční řemenici, pro SPZ se doporučuje začínat od 71 mm)

Aby odpovídal převodový poměr, musí velká řemenice nabývat trojnásobného poloměru - tedy průměr velké řemenice Dp (mm) = 189 (vzorcem Dp = i . dp).

Délka klínového řemene (v mém případě asi 1 111,4 mm): Lp ≈ 2 . A + 1,57 . (Dp + dp) + (Dp-dp)²/(4 . A)

Vyberu nejbližší normalizovanou délku řemene (výpočtová délkaf Lp, L-V str. 568 - 1120 mm).

4. Výpočty řemenového převodu:

Úhel opásání β: β=180° - 2 . γ, kde γ=arcsin ((Dp-dp)/(2 . A)) ( β=159,3°)

Přesná vnitřní délka řemene: L = 2 . A . cos γ ( L=688,6)

Skutečná vzálenost os: a=0,25 . [(L-p) + √((L-p)² - 8q)], kde p = π . (Dp + dp)/2, q = (Dp-dp)²/4 (a=356,5 mm)

Počet klínových řemenů:

z = (P . c2)/(Pr . c1 . c3) (z = 0,3 => zaokrouhlím na 1 řemen)

c1 - součinitel úhlu opásání upravuje přenášený výkon jedním řemenm Pr (c1 = 0,95)

c2 - součinitel provozního zatížení závisí na délce pracovní doby druhu hnacího a pracovního stroje (c2 = 1,3)

c3 - součinitel délky klínového řemene ( c3=0,82)

(Výpočet převodů a volba velikosti klínového řemene úzkého - ČSN 02 3114, L-V 564-568 ).

Pr (Výpočet převodů a volba velikosti klínového řemene úzkého - ČSN 02 3114, L-V 570-571 ) (Pr = 2,03)

5. Drážka řemenic

Využiji tabulky Výpočtové průměry řemenic pro klínové řemeny. α - úhel boků drážky řemenice (34° +-1°)

Další hodnoty naleznu v DIN 7753 (pro úzké řemeny v L-V chybí) - (např. whm.cz/produkty/klinove-remenice-pro-pouzdr.. )

  • hloubka drážky (11 mm)
  • šířka věnce (16 mm)
  • šířka br (Wp - výpočtová šířka drážky řemenice) (8,5)
  • šířka b1 (9,7)
  • šířka c (b - hloubka drážky nad výpočtovou šířkou) (2)
  • f - vzdálenost mezi osou krajní drážky a nejbližší čelní stranou řemenice (8 +-0,6)
  • t = h + b - hloubka drážky ( h - hloubka drážky pod výpočtovou šířkou, b - hloubka drážky nad výpočtovou šířkou) (11)

Příklad návrhu hnací klínové řemenice

HNACI-KLINOVA-REMENICE-1.png

Příklad návrhu hnané řemenice

HNANA-KLINOVA-REMENICE-1.png