Transmission par courroie trapézoïdale : calcul, application. Courroies trapézoïdales

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

L'industrie moderne, l'ingénierie et d'autres industries utilisent une variété de mécanismes dans leur travail. Ils assurent le fonctionnement des unités, des véhicules, des moteurs, etc. L'entraînement par courroie trapézoïdale est l'un des dispositifs les plus populaires et les plus utilisés.

Le mécanisme présenté comprend plusieurs catégories de structures. Ils diffèrent par les paramètres géométriques, le but, l'approche de la mise en œuvre des tâches assignées au mécanisme. Quels sont les dispositifs présentés seront discutés plus loin.

Caractéristiques générales

Le dispositif de transmission par courroie trapézoïdale implique l'utilisation d'une méthode spéciale d'actionnement de l'ensemble du mécanisme. Dans ce cas, l'énergie produite dans le processus de couple est utilisée. Ceci est assuré par une transmission par courroie. Il utilise de l'énergie mécanique, qu'il transfère ensuite à un autre mécanisme.

Cette conception se compose d'une courroie et d'un minimum de deux poulies. Le premier de ces éléments structuraux est le plus souvent en caoutchouc. La courroie d'entraînement à courroie trapézoïdale est fabriquée à partir dematériau ayant subi un traitement spécial. Cela permet à l'élément présenté d'être résistant aux contraintes mécaniques moyennes et petites, aux températures élevées.

Parmi les entraînements par courroie, la courroie trapézoïdale est la plus populaire. Cette conception est souvent utilisée aujourd'hui dans la fabrication de voitures, ainsi que d'autres types de véhicules.

Caractéristiques de conception

La conception de la variété présentée de transmission de puissance mécanique comprend des poulies à courroie trapézoïdale et une courroie. Le dernier de ces éléments a une forme en coin. Les poulies sont réalisées sous la forme de disques métalliques. Ils ont des branches uniformément réparties sur la circonférence. Ils maintiennent la courroie en position sur la surface des poulies.

La bande peut être de deux types. Il peut avoir des dents ou avoir une surface complètement lisse. Le choix dépend de la finalité du mécanisme. Auparavant, la conception présentée était utilisée dans de nombreux systèmes de différentes catégories de véhicules.

Aujourd'hui, le type de transmission d'énergie mécanique présenté est utilisé dans les pompes à eau et les générateurs de machines. Dans les équipements automobiles lourds, un système similaire est installé pour entraîner la direction assistée. Ce système a une pompe hydraulique. C'est en cela qu'un design similaire est utilisé. Des entraînements par courroie trapézoïdale sont également installés dans les compresseurs à air. Ils sont conçus pour les servofreins de véhicules.

Exigences pour les élémentsdessins

Les courroies trapézoïdales ont une épaisseur relativement faible. Cela permet de réduire considérablement les dimensions occupées par le système. Cependant, ce fait nécessite une approche particulière de l'organisation de la géométrie de la poulie. Pour éviter que la bande ne saute, la surface extérieure des disques présente des rainures spéciales. Ils maintiennent la ceinture en place.

La taille de la poulie elle-même est sélectionnée en fonction du rapport de démultiplication. S'il est nécessaire de créer un réducteur, la poulie entraînée sera plus grande que l'élément structurel menant. Il existe également une relation inverse.

Dans la fabrication de la bande de ceinture, des matériaux souples spéciaux sont utilisés qui ne doivent pas perdre leurs performances dans toutes les conditions météorologiques. Au gel et à la chaleur, la ceinture reste souple. C'est pour cette raison qu'il n'est pas permis d'installer un autre matériel à la place d'un ruban spécial. Cela endommagera l'appareil.

Variétés

La transmission par courroie trapézoïdale peut être réalisée en plusieurs configurations. Il existe plusieurs types populaires de mécanismes présentés. L'un des plus simples est un système ouvert. Les poulies tournent dans le même sens, les axes se déplacent parallèlement.

Si les disques se déplacent dans des directions opposées tout en maintenant le parallélisme des bandes, un système de type croisé apparaît. Si les axes se croisent, ce sera une variété semi-croisée.

Si les axes se coupent, il y a une transmission angulaire. Elle appliquepoulies étagées. Cette conception vous permet d'influencer la vitesse à l'angle de l'arbre entraîné. La vitesse de la poulie motrice reste constante.

L'engrenage de la poulie folle permet à la poulie entraînée d'arrêter de bouger pendant que l'arbre d'entraînement continue de tourner. L'engrenage de la poulie folle favorise l'auto-tension de la courroie.

Ceinture

Les courroies trapézoïdales appartiennent à la catégorie des éléments structurels de traction. Il doit assurer le retour de l'énergie nécessaire sans glissement. Le ruban doit avoir une résistance accrue, une résistance à l'usure. La lame doit bien adhérer à la surface extérieure des disques.

La largeur des bretelles peut varier considérablement. Dans la fabrication de coton caoutchouté, de matériaux en laine, de cuir. Le choix dépend des conditions de fonctionnement de l'équipement.

Le ruban peut être fait de tissu de cordon ou de cordon de cordon. Ce sont les variétés les plus fiables, les plus flexibles et les plus rapides.

L'ingénierie moderne utilise souvent des courroies crantées. Ils sont aussi appelés polyamides. Il y a 4 saillies sur leur surface. Ils s'engrènent avec les éléments correspondants sur les poulies. Ils fonctionnent bien dans les engrenages à grande vitesse, les applications avec un petit espacement des poulies.

Diamètre de poulie estimé

Le calcul de la transmission par courroie trapézoïdale commence par la détermination du diamètre de la poulie. Pour ce faire, vous devez prendre deux rouleaux cylindriques. Leur diamètre est D. Cette valeur est définie pour chaque taille de section de rainure. Dans ce cas, le contact des rouleauxpasse au niveau du diamètre.

Deux rouleaux du type illustré doivent être placés dans la rainure. Les surfaces doivent se toucher. Entre les plans tangents qui forment les rouleaux, il faut mesurer la distance. Ils doivent être parallèles à la poulie.

Une formule spéciale est utilisée pour calculer le diamètre du disque. Elle ressemble à ça:

D=RK - 2X, où RK est la distance mesurée entre les rouleaux, mm; X est la distance entre le diamètre du disque et la tangente qui s'adapte au rouleau (parallèle à l'axe du disque).

Calcul du transfert

La transmission par courroie trapézoïdale est calculée selon la méthode établie. Dans ce cas, l'indicateur de la puissance transmise du mécanisme est déterminé. Il est calculé à l'aide de la formule suivante:

M=Mnom. K, où Mnom. – puissance nominale consommée par le variateur en fonctionnement, kW; K est le facteur de charge dynamique.

Lors des calculs, un indicateur est pris en compte, dont la probabilité de distribution en mode stationnaire ne dépasse pas 80%. Le facteur de charge et le mode sont présentés dans des tableaux spéciaux. De cette manière, la vitesse de la bande peut être déterminée. Ce sera:

SR=πD1ChV1/6000=πD2ChV2/6000, où D1, D2 sont les diamètres des poulies plus petites et plus grandes (respectivement); CV1, CV2 - la vitesse de rotation du disque plus petit et plus grand. Le diamètre de la plus petite poulie ne doit pas dépasser la limite de vitesse nominale de la courroie. Elle a 30 ansm/s.

Exemple de calcul

Pour comprendre la méthodologie de calcul, il est nécessaire de considérer la technologie de ce procédé sur un exemple précis. Supposons qu'il soit nécessaire de déterminer le rapport de démultiplication de l'entraînement par courroie trapézoïdale. Dans le même temps, on sait que la puissance du disque dur est de 4 kW et que sa vitesse (angulaire) est de 97 rad/s. Dans le même temps, la poulie entraînée a cet indicateur au niveau de 47,5 rad / s. Le diamètre de la plus petite poulie est de 20 mm et celui de la plus grande est de 25 mm.

Pour déterminer le rapport de démultiplication, il faut prendre en compte les courroies à section normale, en tissu velours côtelé (taille A). Le calcul ressemble à ceci:

SI=97/47, 5=2, 04

En déterminant le diamètre des poulies à partir du tableau, il a été constaté que l'arbre le plus petit a une taille recommandée de 125 mm. L'arbre le plus grand lorsque la courroie patine de 0,02 sera:

D2=2.041.25(1-0.02)=250mm

Le résultat est entièrement conforme aux exigences de GOST.

Exemple de calcul de la longueur des courroies

La longueur de la courroie trapézoïdale peut également être déterminée à l'aide du calcul présenté. Vous devez d'abord calculer la distance entre les axes des disques. Pour cela, appliquez la formule:

R=SD2

С=1, 2

De là, vous pouvez trouver la distance entre les arbres:

P=1, 2250=300mm

Ensuite, vous pouvez déterminer la longueur de la ceinture:

D=(2300 + (250-125)²+1.57(250+125))/4300=120.5 cm

La longueur intérieure de la ceinture en taille A selon GOST est de 118 cm. Dans ce cas, la longueur estimée de la bande doit être de 121,3 cm.

Calcul du fonctionnement du système

Déterminer les dimensions de la transmission par courroie trapézoïdale, il est nécessaire de calculer les principaux indicateurs de son fonctionnement. Vous devez d'abord régler la vitesse à laquelle la bande tournera. Pour cela, un certain calcul est appliqué. Les données pour cela ont été données ci-dessus.

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

Dans ce cas, les poulies tourneront à des vitesses différentes. Le plus petit arbre tournera autour avec cet indicateur:

CBm=3097 / 3, 14=916 min ^-¹

Sur la base des calculs présentés dans les ouvrages de référence pertinents, la puissance maximale pouvant être transmise à l'aide de la courroie présentée est déterminée. Ce chiffre est égal à 1,5 kW.

Pour tester la durabilité du matériau, vous devez faire un calcul simple:

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

L'indicateur résultant est acceptable par GOST, selon lequel la ceinture présentée est fabriquée. Son fonctionnement sera assez long.

Défauts de conception

L'entraînement par courroie trapézoïdale est utilisé dans de nombreux mécanismes et unités. Cette conception présente de nombreux avantages. Cependant, il a aussi toute une liste de lacunes. Ils sont de grande taille. Par conséquent, le système présenté ne convient pas à toutes les unités.

Dans le même temps, la transmission par courroie est marquée par une faible capacité portante. Cela affecte les performances de l'ensemble du système. En utilisant même les matériaux les plus modernes, la durée de vie de la ceinture laisse beaucoup à désirer. Il est effacé, déchiré.

Le rapport de démultiplication est une valeur variable. Cela est dû au glissement de la courroie de forme plate. Lors de l'utilisation de la conception présentée, les arbres sont soumis à un impact mécanique élevé. De plus, la charge agit sur leurs supports. Cela est dû à la nécessité de pré-tendre la courroie. Dans ce cas, des éléments supplémentaires de la conception sont utilisés. Ils amortissent les vibrations de la ligne en maintenant la bande sur la surface des poulies.

Positifs

La transmission par courroie trapézoïdale présente de nombreux avantages, c'est pourquoi elle est aujourd'hui utilisée assez souvent dans diverses unités. Cette conception assure une grande douceur de fonctionnement. Le système fonctionne presque silencieusement.

En cas d'imprécision dans l'installation des poulies, cet écart est compensé. Ceci est particulièrement visible dans l'angle de croisement, qui est déterminé entre les disques. La charge est compensée lors du glissement de la courroie. Cela vous permet de prolonger quelque peu la durée de vie du système.

La transmission à courroie compense les pulsations qui se produisent pendant le fonctionnement du moteur. Par conséquent, vous pouvez vous passer d'installer un accouplement élastique. Plus la conception est simple, mieux c'est.

Il n'est pas nécessaire de lubrifier le mécanisme présenté. Les économies se manifestent en l'absence de la nécessité d'acheter des consommables. Les poulies et la courroie peuvent être facilement remplacées. Le coût des articles présentés reste acceptable. Le montage du système est simple.

Lors de l'utilisation de ce système, il s'avère qu'il crée un rapport de démultiplication réglable. Le mécanisme a la capacité de fonctionner à des vitesses élevées. Même si la bande se casseles autres éléments du système restent intacts. Dans ce cas, les puits peuvent être très éloignés les uns des autres.

Après avoir considéré ce qu'est un entraînement par courroie trapézoïdale, nous pouvons noter ses hautes performances. Grâce à cela, le système présenté est aujourd'hui utilisé dans de nombreuses unités.