Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Многоручьевые шкивы представляют собой специализированные элементы клиноременных передач, предназначенные для одновременной работы с несколькими приводными ремнями. Основное отличие многоручьевых шкивов от одноручьевых заключается в наличии от 4 до 10 канавок на рабочей поверхности обода, что позволяет устанавливать комплект ремней для передачи значительных мощностей при ограниченных габаритных размерах передачи.
Конструктивно многоручьевой шкив состоит из обода с канавками трапециевидного профиля, ступицы с посадочным отверстием и соединяющих элементов, которые могут быть выполнены в виде диска или спиц. Канавки шкива расположены параллельно друг другу с точным соблюдением шага между осями. Профиль каждой канавки соответствует форме клинового ремня и обеспечивает передачу крутящего момента за счет сил трения, возникающих между боковыми поверхностями ремня и стенками канавки.
Применение многоручьевых шкивов обусловлено необходимостью передачи больших мощностей в условиях, когда увеличение диаметра шкивов или использование ремней большего сечения ограничено конструктивными соображениями. Установка нескольких ремней позволяет распределить нагрузку и увеличить суммарную тяговую способность передачи. При этом обеспечивается плавность работы привода и компенсация вибраций от электродвигателя, что особенно важно для оборудования с переменным характером нагрузки.
Узкие клиновые ремни профилей SPB и SPC разработаны для передачи повышенной мощности по сравнению с классическими профилями при тех же габаритных размерах передачи. Эти профили стандартизированы согласно международному стандарту ISO 4184 и соответствующему ГОСТ Р 50641-94.
Ремни профиля SPB имеют ширину большего основания 16,3 мм (допуск +0,7/-0,5 мм) и высоту 13 мм. Расчетная ширина профиля SPB составляет 14 мм. Профиль SPB соответствует классическому профилю B и может применяться с ремнями обозначений SPB, XPB, B/17 и 5V/15N. Минимальный расчетный диаметр шкива для профиля SPB составляет 140 мм. Угол канавки шкива для профиля SPB составляет 38 градусов при расчетных диаметрах свыше 200 мм и 34 градуса для малых диаметров.
Ремни профиля SPB широко применяются в промышленных приводах средней и большой мощности, где требуется передача от 15 до 150 кВт при относительно компактных размерах передачи. Типичные области применения включают приводы компрессоров, насосов, вентиляторов, дробильного и измельчительного оборудования.
Ремни профиля SPC обладают шириной большего основания 22 мм и высотой 18 мм, что соответствует классическому профилю C. Расчетная ширина профиля SPC составляет 19 мм. Профиль SPC совместим с ремнями обозначений SPC, XPC и C/22. Минимальный расчетный диаметр шкива для профиля SPC составляет 224 мм. Угол канавки для профиля SPC аналогично профилю SPB составляет 38 градусов для больших диаметров.
Профиль SPC предназначен для тяжелых приводов с передаваемой мощностью от 100 до 500 кВт и выше. Применяется в приводах крупногабаритного дробильного оборудования, шаровых мельниц, прокатных станов, мощных компрессорных установок и другого тяжелого промышленного оборудования, работающего в режимах с повышенными динамическими нагрузками.
Количество канавок в многоручьевом шкиве определяется требуемой передаваемой мощностью, условиями эксплуатации и ограничениями по габаритным размерам привода. Стандартный ряд количества канавок для шкивов профилей SPB и SPC включает следующие значения: 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 канавок. Для специальных применений могут изготавливаться шкивы с промежуточным или большим количеством канавок.
Шкивы с четырьмя-шестью канавками представляют собой наиболее распространенное исполнение для приводов средней мощности. Для профиля SPB такая конфигурация обеспечивает передачу мощности от 60 до 200 кВт в зависимости от диаметра шкивов и частоты вращения. Для профиля SPC диапазон передаваемых мощностей составляет от 150 до 350 кВт. Шкивы данного типоразмера широко применяются в приводах центробежных насосов, компрессоров поршневого и винтового типа, мельничного оборудования средней производительности.
Многоручьевые шкивы с восемью-десятью канавками предназначены для тяжелых приводов с высокими передаваемыми мощностями и работой в режимах с ударными и переменными нагрузками. Для профиля SPB передаваемая мощность может достигать 300-400 кВт, для профиля SPC возможна передача мощности до 500 кВт и выше при оптимальных параметрах передачи.
Применение таких шкивов характерно для приводов щековых и конусных дробилок, валковых мельниц, шаровых мельниц крупного типоразмера, прессового оборудования. При использовании шкивов с большим количеством канавок особое внимание уделяется обеспечению равномерности натяжения всех ремней комплекта и точности изготовления канавок.
Требуемое число ремней определяется по формуле:
Z = P_расч / (P_0 × C_α × C_L × C_z)
где:
Многоручьевые шкивы профилей SPB и SPC находят широкое применение в приводах тяжелого промышленного оборудования, работающего в условиях высоких нагрузок, ударных воздействий и переменных режимов эксплуатации. Клиноременная передача с многоручьевыми шкивами обеспечивает плавность пуска, компенсацию вибраций и защиту оборудования от перегрузок за счет возможности проскальзывания ремней.
Щековые дробилки используют многоручьевые шкивы в качестве элемента привода от электродвигателя к маховику. Клиноременная передача обеспечивает передачу вращения от вала двигателя мощностью от 75 до 250 кВт к эксцентриковому механизму дробилки. Многоручьевые шкивы профиля SPB применяются в дробилках средней производительности с шириной загрузочного отверстия до 600 мм, профиль SPC используется в крупных дробилках с шириной зева до 1200 мм.
Конусные дробилки крупного, среднего и мелкого дробления также оснащаются клиноременными передачами с многоручьевыми шкивами. Для дробилок крупного дробления типа ККД с мощностью двигателя до 160 кВт применяются шкивы с 6-8 канавками профиля SPC. Дробилки мелкого дробления типа КМД оснащаются шкивами профиля SPB с 4-6 канавками при мощности привода до 110 кВт.
Валковые дробилки с приводом через клиноременную передачу используют многоручьевые шкивы для передачи крутящего момента на валки диаметром от 500 до 1200 мм. Привод осуществляется от электродвигателя мощностью до 200 кВт через шкивы профиля SPB или SPC в зависимости от производительности установки.
Шаровые мельницы барабанного типа для измельчения рудных и нерудных материалов могут оснащаться клиноременными передачами на первой ступени привода. Передача от электродвигателя мощностью до 400 кВт к промежуточному валу редуктора осуществляется через многоручьевые шкивы профиля SPC с 8-10 канавками. Такая схема обеспечивает плавный пуск тяжелого барабана массой до нескольких десятков тонн и защиту двигателя от перегрузок при заклинивании материала.
Валковые мельницы для тонкого измельчения цемента, минерального сырья и других материалов используют клиноременные передачи с многоручьевыми шкивами для привода измельчающих валков. Профиль SPB с 6-8 канавками обеспечивает передачу мощности до 250 кВт при частоте вращения валков от 200 до 600 об/мин.
Многоручьевые шкивы применяются в приводах мощных центробежных вентиляторов и дымососов тепловых электростанций и промышленных предприятий. Мощность электродвигателей таких установок достигает 500 кВт, что требует использования шкивов профиля SPC с максимальным числом канавок.
В приводах крупных поршневых компрессоров для получения сжатого воздуха применяются многоручьевые шкивы профилей SPB и SPC в зависимости от производительности установки. Клиноременная передача обеспечивает снижение динамических нагрузок на двигатель от неравномерности хода поршневой группы.
Привод щековой дробилки ЩДП 12x15 с шириной загрузочного отверстия 1200x1500 мм оснащен электродвигателем мощностью 160 кВт с частотой вращения 1500 об/мин. Передача крутящего момента к маховику массой 4500 кг осуществляется через клиноременную передачу с шкивами профиля SPC. Ведущий шкив на валу двигателя имеет расчетный диаметр 280 мм и 6 канавок. Ведомый шкив на валу маховика имеет диаметр 1000 мм и также 6 канавок. Передаточное отношение составляет 3,57. Расчетная скорость ремня составляет 22 м/с при межосевом расстоянии 1800 мм.
Выбор материала для изготовления многоручьевых шкивов определяется условиями эксплуатации, передаваемой мощностью, диаметром шкива и требованиями к массе вращающихся частей. Основными материалами для производства шкивов являются серый чугун и конструкционная сталь.
Серый чугун марок СЧ20 и СЧ25 по ГОСТ 1412-85 применяется для изготовления шкивов большинства типоразмеров. Чугунные шкивы обладают хорошими литейными свойствами, что позволяет получать детали сложной формы с канавками и спицами методом литья. Чугун обеспечивает достаточную прочность и износостойкость рабочих поверхностей канавок при работе с резинотканевыми ремнями.
Преимуществами чугунных шкивов являются относительно низкая стоимость производства, хорошие демпфирующие свойства материала, снижающие вибрации в передаче, и стабильность размеров при колебаниях температуры. Недостатками являются повышенная масса по сравнению со стальными конструкциями и хрупкость материала при ударных нагрузках.
Шкивы из чугуна марки СЧ20 применяются для диаметров до 630 мм при окружных скоростях до 25 м/с. Для шкивов больших диаметров и высоких скоростей используется чугун марки СЧ25 с повышенными механическими характеристиками. Предел прочности на растяжение для СЧ20 составляет не менее 196 МПа, для СЧ25 не менее 245 МПа.
Конструкционная сталь марок Ст3 и Ст5 по ГОСТ 380-2005 применяется для изготовления шкивов методом сварки из листовых заготовок или ковки с последующей механической обработкой. Стальные шкивы используются в случаях, когда требуется снижение массы вращающихся частей, повышенная прочность конструкции или работа при высоких окружных скоростях свыше 30 м/с.
Сварные стальные шкивы изготавливаются из тонколистовой стали толщиной от 3 до 10 мм методом штамповки и сварки. Обод с канавками выполняется путем токарной обработки или накаткой профиля на предварительно сваренную заготовку. Такая конструкция обеспечивает снижение массы шкива на 30-40 процентов по сравнению с чугунным аналогом при сохранении прочности.
Кованые стальные шкивы применяются для ответственных применений с высокими динамическими нагрузками. Заготовка шкива получается методом штамповки или свободной ковки с последующей механической обработкой всех поверхностей. Такие шкивы обладают максимальной прочностью и надежностью, но имеют высокую стоимость изготовления.
Для снижения массы вращающихся частей в высокоскоростных приводах могут применяться алюминиевые сплавы. Шкивы из алюминиевых сплавов АК7 или АЛ9 обладают массой в 2,5-3 раза меньше чугунных при сопоставимой прочности. Применение ограничено из-за повышенной стоимости материала и меньшей износостойкости канавок.
В отдельных случаях для канавок шкивов, работающих в абразивных средах, применяется наплавка твердыми сплавами или установка износостойких вкладышей. Это позволяет продлить срок службы шкива при работе с материалами, содержащими абразивные частицы.
Многоручьевые шкивы для клиновых ремней должны соответствовать требованиям ГОСТ 20889-88 для ремней нормальных сечений и ГОСТ Р 50641-94 для узких клиновых ремней. Эти стандарты устанавливают основные параметры, размеры, допуски и технические требования к шкивам.
Профиль канавки шкива характеризуется углом канавки, расчетной шириной, глубиной канавки над и под расчетной шириной. Угол канавки для узких профилей SPB и SPC должен быть выбран из ряда 32, 34, 36, 38 градусов с допуском плюс-минус 0,5 градуса. Для шкивов малых диаметров угол составляет 34 градуса, для больших диаметров свыше 200 мм угол составляет 38 градусов.
Расчетная ширина канавки для профиля SPB составляет 14 мм, для профиля SPC составляет 19 мм. Глубина канавки определяется из условия обеспечения правильного положения ремня и предотвращения контакта его основания с дном канавки. Расстояние между осями соседних канавок должно соответствовать стандартному шагу для данного профиля.
Расчетный диаметр шкива должен выполняться с допуском h11 по системе допусков и посадок. Для многоручьевых шкивов критичным параметром является разность расчетных диаметров различных канавок одного шкива. Максимально допустимая разность составляет от 0,2 до 0,6 мм в зависимости от исходного диаметра шкива. Превышение этого значения приводит к неравномерному распределению нагрузки между ремнями комплекта.
Отклонение угла канавки от номинального значения не должно превышать плюс-минус 1 градус для ремней сечений Z, A, B и плюс-минус 30 минут для ремней сечений C, D, E. Радиальное биение наружного диаметра относительно оси посадочного отверстия нормируется по 9-й степени точности. Допуск цилиндричности наружных диаметров назначается по 8-й степени точности.
Шероховатость рабочих поверхностей канавок шкива не должна превышать Ra = 2,5 мкм. Это обеспечивает равномерное распределение контактных напряжений и снижает износ ремней. На поверхности канавок не допускаются риски, задиры, коррозия и другие дефекты, которые могут повредить ремни в процессе эксплуатации.
Отливки шкивов не должны иметь дефектов, ухудшающих их внешний вид. На поверхности отливок, подвергающихся механической обработке, допускаются дефекты в пределах припуска на механическую обработку. Нерабочие поверхности металлических шкивов должны быть окрашены для защиты от коррозии.
Балансировка многоручьевых шкивов является обязательным технологическим процессом для шкивов, работающих со скоростью свыше 5 м/с. Небалансированный шкив создает вибрации, которые передаются на валы, подшипники и фундамент оборудования, приводя к преждевременному износу деталей и разрушению передачи.
Статическая балансировка шкивов проводится на специальных приспособлениях или балансировочных станках. Шкив устанавливается на горизонтальные ножевые опоры или цилиндрические ролики, позволяющие ему свободно поворачиваться вокруг оси. При наличии дисбаланса шкив будет поворачиваться до тех пор, пока самая тяжелая точка не окажется внизу.
Величина допустимого дисбаланса определяется по формуле в зависимости от массы шкива и расстояния от центра масс до оси вращения. Для шкива массой 50 кг допустимый дисбаланс составляет примерно 250 грамм на миллиметр. Для более тяжелых шкивов массой до 200 кг допустимый дисбаланс может достигать 630 грамм на миллиметр.
Устранение дисбаланса при статической балансировке производится несколькими способами в зависимости от конструкции шкива. Наиболее распространенным методом является высверливание отверстий на торцах обода шкива в зоне избыточной массы. Диаметр и глубина отверстий рассчитываются исходя из величины дисбаланса.
Для шкивов со спицами дисбаланс может устраняться выборкой металла на спицах или креплением балансировочных грузов. В производственных условиях широко применяется наплавка металла в зоне недостаточной массы, что позволяет компенсировать дисбаланс без ослабления конструкции шкива.
После устранения дисбаланса проводится контрольная балансировка шкива. Шкив снова устанавливается на балансировочное устройство и проверяется на отсутствие самопроизвольного поворота. Качественно сбалансированный шкив должен оставаться неподвижным в любом угловом положении.
Для шкивов, работающих на высоких скоростях свыше 25 м/с, может потребоваться динамическая балансировка на специальных станках. Динамическая балансировка учитывает не только статический дисбаланс, но и моментный дисбаланс, возникающий при вращении из-за несовпадения главных осей инерции с осью вращения.
Согласно ГОСТ 20889-88, допустимая величина дисбаланса определяется по таблице в зависимости от массы шкива. Для практических расчетов можно использовать упрощенную формулу:
D_доп = K × √m
Торцовое биение обода и ступицы относительно оси посадочного отверстия не должно превышать допуска по 10-й степени точности. Контроль торцового биения проводится при установке шкива на контрольную оправку с индикатором часового типа. Превышение допустимого торцового биения приводит к осевому смещению ремней в процессе работы и повышенному износу кромок.
Расчет многоручьевой клиноременной передачи включает определение основных геометрических параметров, выбор сечения и числа ремней, расчет сил и напряжений. Расчет проводится в соответствии с ГОСТ 1284.3-96, устанавливающим методику определения передаваемой мощности.
Профиль ремня выбирается по номограмме или таблице в зависимости от передаваемой мощности и частоты вращения быстроходного вала. Для мощностей от 15 до 75 кВт при частотах вращения 1000-1500 об/мин рекомендуется профиль SPB. Для мощностей от 75 до 500 кВт применяется профиль SPC. При промежуточных значениях мощности возможно применение обоих профилей с различным количеством ремней.
Расчетный диаметр меньшего шкива выбирается из стандартного ряда с учетом минимально допустимого значения для данного профиля. Для профиля SPB минимальный диаметр составляет 140 мм, для профиля SPC от 224 мм. Увеличение диаметра меньшего шкива повышает долговечность ремней, но увеличивает габариты передачи.
Расчетный диаметр большего шкива определяется по заданному передаточному отношению с учетом упругого скольжения ремней. Передаточное отношение клиноременной передачи обычно находится в пределах от 2 до 5, максимальное значение составляет 7-8. При больших передаточных отношениях эффективность передачи снижается из-за малого угла обхвата на меньшем шкиве.
Межосевое расстояние предварительно принимается равным сумме диаметров шкивов или большей величине из диапазона от 0,5×(D1+D2) до 2×(D1+D2). По выбранному межосевому расстоянию рассчитывается расчетная длина ремня и выбирается ближайшая стандартная длина из ряда, установленного стандартом. После выбора стандартной длины уточняется номинальное межосевое расстояние.
Длина ремня рассчитывается по формуле:
L = 2×a + π×(D1+D2)/2 + (D2-D1)²/(4×a)
Угол обхвата меньшего шкива:
α1 = 180° - (D2-D1)×57,3°/a
Скорость ремня:
v = π×D1×n1/(60×1000), м/с
где a - межосевое расстояние, мм; D1, D2 - диаметры шкивов, мм; n1 - частота вращения быстроходного вала, об/мин
Необходимое число ремней в многоручьевой передаче определяется делением расчетной мощности на мощность, передаваемую одним ремнем с учетом поправочных коэффициентов. Номинальная мощность одного ремня выбирается из таблиц стандарта по профилю, диаметру меньшего шкива и частоте вращения.
Расчетная мощность определяется умножением передаваемой мощности на коэффициент режима работы, учитывающий характер нагрузки. Для спокойной нагрузки без толчков коэффициент равен 1,0. Для нагрузки с умеренными толчками от ременного или зубчатого редуктора коэффициент составляет 1,1-1,2. Для тяжелой нагрузки с сильными толчками, характерной для дробилок и прессов, коэффициент принимается 1,3-1,5.
Исходные данные: передаваемая мощность P = 200 кВт, частота вращения ведущего вала n1 = 1500 об/мин, передаточное отношение u = 3,5, режим работы с умеренными толчками.
Расчет:
После определения основных параметров передачи проводятся проверочные расчеты по критериям прочности и долговечности. Проверяется окружная сила, передаваемая комплектом ремней, и удельное давление в контакте ремня с канавкой шкива. Рассчитывается долговечность ремней в часах работы до замены.
Для тяжелых режимов работы дополнительно определяется нагрузка на валы и подшипники от натяжения ремней. Начальное натяжение ремня устанавливается таким образом, чтобы обеспечить передачу расчетного крутящего момента без проскальзывания при допустимом давлении на валы.
Правильный монтаж и эксплуатация многоручьевых клиноременных передач обеспечивает достижение расчетного ресурса работы и предотвращает преждевременный выход из строя ремней и шкивов.
Перед монтажом необходимо проверить соосность валов ведущего и ведомого шкивов. Валы должны быть параллельны друг другу с отклонением не более 0,2 мм на 1 метр длины. Плоскости вращения шкивов должны совпадать с отклонением не более 2 мм на диаметр большего шкива. Несоосность валов приводит к неравномерному распределению нагрузки между ремнями и сходу ремней со шкивов.
Установка ремней на многоручьевые шкивы производится после уменьшения межосевого расстояния с помощью натяжного устройства или перемещением электродвигателя на салазках. Категорически не допускается надевание ремней на шкивы с применением монтажных ломиков или других инструментов, так как это может повредить корд ремня. Все ремни комплекта должны иметь одинаковую длину с допуском не более 3-5 мм.
После установки ремней производится их натяжение путем увеличения межосевого расстояния. Величина натяжения контролируется измерением прогиба ремня в середине ветви под действием контрольной нагрузки. Для ремней профиля SPB контрольная нагрузка составляет 4-6 кгс, для профиля SPC составляет 6-9 кгс. Прогиб должен составлять 10-15 мм на каждый метр длины ветви.
Все ремни в многоручьевом комплекте должны иметь одинаковое натяжение. При неравномерном натяжении нагрузка воспринимается не всеми ремнями, что приводит к перегрузке и преждевременному обрыву наиболее натянутых ремней. После первых 25-50 часов работы натяжение ремней необходимо проверить и при необходимости подтянуть, так как происходит приработка ремней и некоторое увеличение их длины.
В процессе эксплуатации необходимо периодически контролировать состояние ремней и шкивов. Осмотр проводится не реже одного раза в месяц при непрерывной работе оборудования. Проверяется отсутствие трещин, расслоений и других повреждений на боковых поверхностях ремней. Канавки шкивов должны быть чистыми, без следов масла, пыли и посторонних материалов.
Попадание масла или смазки на ремни и канавки шкивов недопустимо, так как это приводит к проскальзыванию ремней, нагреву передачи и быстрому выходу из строя. При обнаружении масляных пятен на ремнях необходимо установить источник загрязнения, устранить течь масла и очистить ремни уайт-спиритом или другим подходящим растворителем.
Замена изношенных ремней производится комплектом, даже если вышел из строя только один ремень. Установка нового ремня взамен одного изношенного приведет к неравномерному распределению нагрузки из-за разницы в длине и жесткости. При замене необходимо использовать ремни одного производителя и одной партии изготовления.
Проскальзывание ремней при номинальной нагрузке может быть вызвано недостаточным натяжением, износом ремней, загрязнением канавок шкивов маслом или пылью. Устраняется увеличением натяжения, очисткой канавок или заменой изношенных ремней.
Вибрация передачи возникает при небалансированности шкивов, неравномерности натяжения ремней или несоосности валов. Требуется проверка балансировки шкивов, выравнивание натяжения всех ремней комплекта, проверка и регулировка соосности валов.
Преждевременный износ боковых поверхностей ремней указывает на недостаточное натяжение, попадание абразивных частиц в зону контакта или повышенную шероховатость канавок шкивов. Необходима очистка канавок, проверка натяжения и при необходимости шлифовка или замена изношенных шкивов.
Для обеспечения надежной работы многоручьевых клиноременных передач рекомендуем ознакомиться с ассортиментом профессиональных комплектующих:
Данная статья носит исключительно информационный и ознакомительный характер. Информация представлена на основе технических стандартов и общепринятых практик на момент публикации. Автор не несет ответственности за возможные неточности, ошибки или последствия применения информации на практике. При проектировании, расчете и эксплуатации клиноременных передач необходимо руководствоваться действующими нормативными документами, техническими условиями производителей оборудования и рекомендациями квалифицированных специалистов. Для конкретных проектов требуется выполнение детальных расчетов с учетом всех эксплуатационных факторов.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.