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プーリー回転速度計算機。 Vベルト伝達計算

電気モーターの再構築作業は完了に近づいています。機械のベルトドライブプーリーの計算を始めましょう。ベルトドライブに関する少しの用語。

主な初期データは 3 つの値になります。最初の値は、電気モーターのローター (シャフト) の回転速度 2790 rpm です。 2 番目と 3 番目は、セカンダリシャフトで取得する必要がある速度です。 1800 rpm と 3500 rpm の 2 つの定格に興味があります。そこで2段プーリーを作ります。

ノート！始めること三相電動機我々は使用するだろう周波数変換器したがって、計算された回転速度は信頼できるものになります。コンデンサを使用してエンジンを始動すると、ローター回転数が公称値より下方に変化します。そしてこの段階で修正を加えることで誤差を最小限に抑えることが可能です。ただし、これを行うには、エンジンを始動し、タコメーターを使用して、現在のシャフトの回転速度を測定する必要があります。

目標が決まったので、ベルトの種類の選択とメインの計算に進みましょう。生産されるベルトには、種類（V ベルト、ポリ V ベルトなど）に関係なく、ベルトごとに番号があります。主な特徴。これは、特定の設計での使用の合理性を決定します。理想的なオプションほとんどのプロジェクトではサーペンタインベルトが使用されます。全長に沿って長い閉じた溝のような形状であることから、多楔形という名前が付けられました。ベルトの名前は、多くを意味するギリシャ語の「ポリ」に由来しています。これらの溝は、リブまたはストリームという別の呼び方もあります。その数は 3 から 20 まであります。

ポリ V ベルトには、V ベルトに比べて次のような多くの利点があります。

柔軟性に優れているため、小型プーリでの作業も可能です。ベルトに応じて、最小直径は 10 ～ 12 ミリメートルの範囲になります。
ベルトの高い牽引能力により、動作速度は最大 60 メートル/秒に達しますが、V ベルトの場合は最大 20 メートル/秒、最大 35 メートル/秒に達します。
ポリ V ベルトの平プーリへの粘着力は、巻き角 133°以上では溝付プーリとほぼ同等であり、巻き角が大きくなるにつれて粘着力は大きくなります。したがって、ギア比が 3 を超え、プーリー角度が 120° ～ 150° と小さいドライブの場合は、平らな (溝のない) 大きなプーリーを使用できます。
おかげで軽量ベルトの振動レベルははるかに低くなります。

マルチVベルトの利点を総合的に考慮し、このタイプを設計に採用させていただきます。以下は、最も一般的な V ベルト (PH、PJ、PK、PL、PM) の 5 つの主要セクションの表です。

指定	PH	P.J.	PK	P.L.	午後
フィンピッチ、S、mm	1.6	2.34	3.56	4.7	9.4
ベルトの高さ、H、mm	2.7	4.0	5.4	9.0	14.2
中立層、h0、mm	0.8	1.2	1.5	3.0	4.0
中立層までの距離、h、mm	1.0	1.1	1.5	1.5	2.0
	13	20	45	75	180
最高速度、Vmax、m/s	60	60	50	40	35
長さ範囲、L、mm	1140…2404	356…2489	527…2550	991…2235	2286…16764

ポリ V ベルトの要素の概略断面図。

ベルトとカウンタープーリーの両方について、プーリーの製造に関する特性を示す対応するテーブルがあります。

セクション	PH	P.J.	PK	P.L.	午後
溝間の距離、e、mm	1.60±0.03	2.34±0.03	3.56±0.05	4.70±0.05	9.40±0.08
合計サイズ誤差 e、mm	±0.3	±0.3	±0.3	±0.3	±0.3
プーリー端からの距離 fmin、mm	1.3	1.8	2.5	3.3	6.4
くさび角α、°	40±0.5°	40±0.5°	40±0.5°	40±0.5°	40±0.5°
半径 ra、mm	0.15	0.2	0.25	0.4	0.75
半径 ri、mm	0.3	0.4	0.5	0.4	0.75
最小プーリー直径、db、mm	13	12	45	75	180

プーリーの最小半径は、無作為に設定されるものではなく、このパラメータによってベルトの耐用年数が決まります。最小径から少し大きい方にずらすと良いでしょう。特定のタスクのために、私たちは最も一般的な「RK」タイプのベルトを選択しました。最小半径このタイプのベルトは45ミリです。これを考慮して、既存のワークピースの直径も構築します。私たちの場合、直径100ミリメートルと80ミリメートルのブランクがあります。プーリーの直径をそれに合わせて調整していきます。

計算を始めましょう。初期データをもう一度提示して、目標の概要を説明しましょう。電気モーターのシャフトの回転速度は 2790 rpm です。ポリVベルトタイプ「RK」。規制されている最小プーリー直径は45ミリメートル、中立層の高さは1.5ミリメートルです。必要な速度を考慮して最適なプーリー直径を決定する必要があります。セカンダリシャフトの第 1 速度は 1800 rpm、第 2 速度は 3500 rpm です。その結果、2 組のプーリーが得られます。最初のプーリーは 2790 x 1800 rpm、2 番目のプーリーは 2790 x 3500 rpm です。まず、各ペアのギア比を求めます。

ギア比を決定するための公式:

ここで、n1 と n2 はシャフトの回転速度、D1 と D2 はプーリーの直径です。

最初のペア 2790 / 1800 = 1.55
2 番目のペア 2790 / 3500 = 0.797

ここで、h0 はベルトの中立層であり、上の表のパラメータです。

D2 = 45x1.55 + 2x1.5x(1.55 - 1) = 71.4 mm

最適なプーリー直径の計算と選択を容易にするために、オンライン計算機を使用できます。

説明書電卓の使い方。まず、測定単位を定義しましょう。速度を除くすべてのパラメータはミリメートルで示され、速度は毎分回転数で示されます。「ニュートラルベルト層」フィールドに、上の表の「PK」列のパラメータを入力します。 1.5 ミリメートルに等しい h0 値を入力します。次のフィールドでは、電気モーターのシャフトの回転速度を 2790 rpm に設定します。電動モータープーリーの直径フィールドに、特定のベルトタイプの最小規制値を入力します。この場合は 45 ミリメートルです。次に、被駆動シャフトを回転させる速度パラメータを入力します。この例では、この値は 1800 rpm です。あとは「計算」ボタンをクリックするだけです。フィールドに応じてカウンタープーリーの直径を取得しますが、それは71.4ミリメートルです。

注: 平ベルトや V ベルトの評価計算を行う必要がある場合は、「ho」フィールドに値「0」を設定することで、ベルトの中性層の値を無視できます。

これで、（必要に応じて）プーリーの直径を増やすことができます。たとえば、これは、駆動ベルトの耐用年数を延ばしたり、ベルトとプーリーのペアの粘着係数を高めるために必要になる場合があります。また、フライホイールの機能を果たすために、意図的に大きなプーリーが作られることもあります。しかし、今はできるだけブランクにフィットしたいと考えており（直径100ミリメートルと80ミリメートルのブランクがあります）、それに応じて自分で選択します。最適なサイズ滑車値を数回繰り返した後、最初のペアの直径 D1 - 60 ミリメートルと D2 - 94.5 ミリメートルに落ち着きました。

ベルトドライブは、ドライブシャフトからドリブンシャフトにトルクを伝達します。それに応じて、速度を上げたり下げたりすることができます。ギア比は、ベルトで接続された駆動輪であるプーリーの直径の比率によって異なります。ドライブパラメータを計算するときは、ドライブシャフトの動力、回転速度、デバイス全体の寸法も考慮する必要があります。

ベルトドライブ装置とその特徴

ベルトドライブは、エンドレスループベルトで接続された一対のプーリーで構成されています。これらの駆動輪は通常、同一平面上に配置され、車軸は平行になり、駆動輪は同じ方向に回転します。平（または丸）ベルトを使用すると、交差することで回転方向を変えることができ、相互の取り決め軸 - 追加の受動ローラーの使用による。この場合、電力の一部が失われます。

くさび型形状によるVベルト駆動断面ベルトを使用すると、ベルトプーリーとの係合面積を増やすことができます。くさび形の溝がその上に作られます。
歯付きベルトドライブには、等しいピッチとプロファイルの歯が付いています。内部ベルトとリムの表面に。滑りにくく、より多くの力を伝達できます。

ドライブを計算するには、次の基本パラメータが重要です。

ドライブシャフトの回転数。
ドライブによって伝達される動力。
従動軸の必要回転数。
ベルトのプロファイル、その厚さと長さ。
決済、外部、内径車輪。
溝形状（Vベルト用）。
伝達ピッチ（歯付ベルトの場合）
中心距離;

通常、計算はいくつかの段階で実行されます。

主な直径

プーリーおよびドライブ全体のパラメータを計算するには、次のコマンドを使用します。さまざまな意味 V ベルトプーリーには次のものが使用されます。

計算された D 計算された;
外側のDアウト。
内部、または着陸 D int。

減速比の計算には設計直径が使用され、外径は機構を構成する際のドライブの寸法を計算するために使用されます。

歯付きベルトドライブの場合、D calc は歯の高さによって D plan と異なります。
算出されたＤの値に基づいてギヤ比も算出される。

フラットベルトドライブを計算するには、特に次の場合に使用します。大きいサイズプロファイルの厚さを基準としたリムの厚さ、D の計算値は、外側の厚さと等しくなることがよくあります。

プーリー径の計算

まず、ドライブシャフトの指定回転速度 n1 とドリブンシャフトの必要回転速度 n2 に基づいてギア比を決定する必要があります。これは次のようになります。

駆動輪を備えた既製のエンジンがすでに入手可能な場合、i に応じたプーリーの直径は次の式を使用して計算されます。

機構をゼロから設計する場合、理論的には、次の条件を満たす任意の駆動輪が適しています。

実際には、駆動輪の計算は以下に基づいて実行されます。

ドライブシャフトの寸法とデザイン。部品はシャフトにしっかりと取り付けられ、その寸法に対応している必要があります。内穴、植え方、留め方。最大最小プーリー直径は、通常、計算された比率 D ≧ 2.5 D から取得されます。
許容伝送寸法。機構を設計する際には、寸法。この場合、車軸間距離も考慮される。小さいほど、ベルトがリムに沿って流れるときに曲がり、摩耗が多くなります。過度に長距離縦振動の励起につながります。距離もベルトの長さに基づいて指定されます。独自の部品を製造する予定がない場合は、長さは標準範囲から選択されます。
伝わるパワー。部品の材質は角荷重に耐える必要があります。これは高出力と高トルクにも当てはまります。

最終的な直径の計算は、寸法と出力の見積もりの結果に基づいて最終的に決定されます。

電気モーターの再構築作業は完了に近づいています。機械のベルトドライブプーリーの計算を始めましょう。ベルトドライブに関する少しの用語。

ノート！三相電気モーターを始動するには周波数変換器を使用するため、計算された回転速度は信頼できるものになります。コンデンサを使用してエンジンを始動すると、ローター回転数が公称値より下方に変化します。そしてこの段階で修正を加えることで誤差を最小限に抑えることが可能です。ただし、これを行うには、エンジンを始動し、タコメーターを使用して、現在のシャフトの回転速度を測定する必要があります。

目標が決まったので、ベルトの種類の選択とメインの計算に進みましょう。タイプ (V ベルト、ポリ V ベルトなど) に関係なく、製造される各ベルトには、いくつかの重要な特性があります。これは、特定の設計での使用の合理性を決定します。ほとんどのプロジェクトにとって理想的なオプションは、サーペンタインベルトを使用することです。全長に沿って長い閉じた溝のような形状であることから、多楔形という名前が付けられました。ベルトの名前は、多くを意味するギリシャ語の「ポリ」に由来しています。これらの溝は、リブまたはストリームという別の呼び方もあります。その数は 3 から 20 まであります。

ポリ V ベルトには、V ベルトに比べて次のような多くの利点があります。

柔軟性に優れているため、小型プーリでの作業も可能です。ベルトに応じて、最小直径は 10 ～ 12 ミリメートルの範囲になります。
ベルトの高い牽引能力により、動作速度は最大 60 メートル/秒に達しますが、V ベルトの場合は最大 20 メートル/秒、最大 35 メートル/秒に達します。
ポリ V ベルトの平プーリへの粘着力は、巻き角 133°以上では溝付プーリとほぼ同等であり、巻き角が大きくなるにつれて粘着力は大きくなります。したがって、ギア比が 3 を超え、プーリー角度が 120° ～ 150° と小さいドライブの場合は、平らな (溝のない) 大きなプーリーを使用できます。
ベルトが軽いため、振動レベルは大幅に低くなります。

指定	PH	P.J.	PK	P.L.	午後
フィンピッチ、S、mm	1.6	2.34	3.56	4.7	9.4
ベルトの高さ、H、mm	2.7	4.0	5.4	9.0	14.2
中立層、h0、mm	0.8	1.2	1.5	3.0	4.0
中立層までの距離、h、mm	1.0	1.1	1.5	1.5	2.0
	13	20	45	75	180
最高速度、Vmax、m/s	60	60	50	40	35
長さ範囲、L、mm	1140…2404	356…2489	527…2550	991…2235	2286…16764

ポリ V ベルトの要素の概略断面図。

ベルトとカウンタープーリーの両方について、プーリーの製造に関する特性を示す対応するテーブルがあります。

セクション	PH	P.J.	PK	P.L.	午後
溝間の距離、e、mm	1.60±0.03	2.34±0.03	3.56±0.05	4.70±0.05	9.40±0.08
合計サイズ誤差 e、mm	±0.3	±0.3	±0.3	±0.3	±0.3
プーリー端からの距離 fmin、mm	1.3	1.8	2.5	3.3	6.4
くさび角α、°	40±0.5°	40±0.5°	40±0.5°	40±0.5°	40±0.5°
半径 ra、mm	0.15	0.2	0.25	0.4	0.75
半径 ri、mm	0.3	0.4	0.5	0.4	0.75
最小プーリー直径、db、mm	13	12	45	75	180

プーリーの最小半径は、無作為に設定されるものではなく、このパラメータによってベルトの耐用年数が決まります。最小径から少し大きい方にずらすと良いでしょう。特定のタスクのために、私たちは最も一般的な「RK」タイプのベルトを選択しました。このタイプのベルトの最小半径は 45 ミリメートルです。これを考慮して、既存のワークピースの直径も構築します。私たちの場合、直径100ミリメートルと80ミリメートルのブランクがあります。プーリーの直径をそれに合わせて調整していきます。

ギア比を決定するための公式:

ここで、n1 と n2 はシャフトの回転速度、D1 と D2 はプーリーの直径です。

最初のペア 2790 / 1800 = 1.55
2 番目のペア 2790 / 3500 = 0.797

ここで、h0 はベルトの中立層であり、上の表のパラメータです。

D2 = 45x1.55 + 2x1.5x(1.55 - 1) = 71.4 mm

最適なプーリー直径の計算と選択を容易にするために、オンライン計算機を使用できます。

注: 平ベルトや V ベルトの評価計算を行う必要がある場合は、「ho」フィールドに値「0」を設定することで、ベルトの中性層の値を無視できます。

これで、（必要に応じて）プーリーの直径を増やすことができます。たとえば、これは、駆動ベルトの耐用年数を延ばしたり、ベルトとプーリーのペアの粘着係数を高めるために必要になる場合があります。また、フライホイールの機能を果たすために、意図的に大きなプーリーが作られることもあります。しかし、今はできるだけブランクにフィットさせたいので（直径100ミリメートルと80ミリメートルのブランクがあります）、それに応じて最適なプーリーサイズを自分たちで選択します。値を数回繰り返した後、最初のペアの直径 D1 - 60 ミリメートルと D2 - 94.5 ミリメートルに落ち着きました。

機器を設計する際には、電動モーターの速度を知る必要があります。回転速度を計算するには、AC モーターと DC モーターで異なる特別な式があります。

同期および非同期電気機械

ACモーターも利用可能 3種類: 同期、ローターの角速度が角周波数と一致します。磁場ステータ。非同期 - それらでは、ローターの回転がフィールドの回転よりも遅れます。整流子モーター。その設計と動作原理は DC モーターに似ています。

同期速度

電気機械回転速度交流電流は固定子磁場の角周波数に依存します。この速度を同期といいます。同期モーターでは、シャフトが同じ速度で回転します。これがこれらの電気機械の利点です。

この目的のために、高出力機械のローターには巻線があり、一定の圧力、磁場を作り出します。低電力デバイスでは、ローターに挿入されます。永久磁石、または明確に定義された極があります。

スリップ

非同期機械では、シャフトの回転数は同期角周波数よりも小さくなります。この差は「S」スリップと呼ばれます。ローターの滑りのおかげで、電気とシャフトが回転します。 Sが大きいほどトルクは大きくなり、速度は遅くなります。ただし、滑りが一定の値を超えると、電気モーターが停止し、過熱し始め、故障する可能性があります。 このようなデバイスの回転速度は、次の図の式を使用して計算されます。

n – 1分間あたりの回転数、
f – ネットワーク周波数、
p – 極対の数、
s – スリップ。

このようなデバイスには 2 つのタイプがあります。

かご型ローター付き。巻線は製造プロセス中にアルミニウムから鋳造されます。
ワインドローター付き。巻線はワイヤで作られており、追加の抵抗に接続されています。

速度調整

動作中に速度調整が必要になる電気機械。これは次の 3 つの方法で行われます。

巻線ローターを使用した電気モーターのローター回路内の追加の抵抗が増加します。速度を大幅に下げる必要がある場合は、3 つではなく 2 つの抵抗を接続することができます。
ステーター回路に追加の抵抗を接続します。高出力電気機械を始動したり、小型電気モーターの速度を調整したりするために使用されます。たとえば、卓上扇風機の速度は、白熱灯やコンデンサを直列に接続することで減速できます。電源電圧を下げても同じ結果が得られます。
ネットワーク周波数の変更。同期および非同期モーターに適しています。

注意！交流ネットワークで動作する整流子電気モーターの回転速度は、交流ネットワークの周波数には依存しません。