Расчет цепной передачи

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 2.22 (49 Голосов)

Классификация передач. Приводные роликовые цепи различают (рис. 77): однорядные нормальные (ПР), однорядные длиннозвенные облегченные (ПРД), однорядные усиленные (ПРУ), двух (2ПР)-, трех (ЗПР)-и четырехрядные (4ПР) и с изогнутыми пластинками (ПРИ).


А	Б	В	Г
$..\guzenk\rl4-161.bmp$ $..\guzenk\rl4-15.bmp$	$..\guzenk\rl4-22.bmp$ $..\guzenk\rl4-22.bmp$	$..\guzenk\rl4-23.bmp$ $..\guzenk\rl4-23.bmp$
Д	Е	Ж

Рис.77. Виды приводных цепей: а – втулочная однорядная, б – роликовая однорядная, в – роликовая двухрядная, г – роликовая с изогнутыми пластинами, д – зубчатая, е – фасонозвенная крючковая, ж – фасонозвенная штыревая.

Назначение. Цепные передачи относится к механическим передачам зацепления с гибкой связью и применяют для передачи вращательного вращения между валами расположенным на значительных расстояниях и при необходимости обеспечить постоянное передаточное отношение. Цепная передача состоит из расположенных соосно на некотором расстоянии друг от друга звездочек, и охватывающей их цепи. Вращение ведущей звездочки преобразуется во вращение ведомой благодаря сцеплению цепи с зубьями звездочек. В связи с вытягиванием цепей по меpe их износа натяжное устройство цепных передач должно регулировать натяжение цепи. Это регулирование, по аналогии с ременными передачами, осуществляют либо перемещением вала одной из звездочек, либо с помощью регулирующих звездочек или роликов.

Преимущества. Благодаря зацеплению отсутствует скольжение тягового органа. Возможность передачи движения между валами на большие расстояния (до 8М). Меньшие габариты, чем у ременных передач, особенно по ширине. Меньшие нагрузки на опоры валов передачи. Возможность передачи вращения одной цепью нескольким валам. Больший КПД.

Недостатки. Повышенный шум и вибрации вследствие удара звеньев цепи по звездочкам, которые повышаются с увеличением ее скорости. Увеличение шага цепи в процессе эксплуатации в связи с ее износом. Необходимость устройств для натяжения цепей. Отсутствие жидкостного трения в шарнирах увеличивает их износ поэтому необходима смазка периодическая или постоянная. Скорость цепи неравномерна, особенно при малых числах зубьев звездочек, что создает дополнительные динамические нагрузки и колебания передаточного числа.

Сферы применения. Цепные передачи применяют в транспортных, сельскохозяйственных, строительно-дорожных, горных и нефтяных машинах, а также в металлорежущих станках.

По мощности передачи применяются при 100КВт, (в некоторых передачах до 3000КВТ), по окружной скорости - 15М/с, по передаточным числам 7, КПД цепных передач 0,94…0,97.

Геометрический расчет. Центры шарниров цепи при зацеплении с зубьями звездочки располагаются на делительной окружности звездочек, который определяется

image232 Расчет цепной передачи , (13.1)

Где Р - Шаг цепи; - Число зубьев звездочки.

Для приводных цепей зубья звездочек определяют все размеры зубьев, а также диаметр вершин И впадин зубьев этих звездочек (рис. 78).

Минимальное межосевое расстояние Атіп Цепной передачи принимают в зависимости от передаточного числа И Передачи и условия, что угол обхвата цепью меньшей звездочки составляет не менее 120°, т. е. при И< 3:

image236 Расчет цепной передачи , (13.2)

При

image238 Расчет цепной передачи , (13.3)

Где и - диаметр вершин соответственно ведущей и ведомой звездочки, мм.

Геометрия звездочки цепной передачи Оптимальное межосевое расстояние цепной передачи

, (13.4)

При этом числовой множитель принимают тем больше, чем больше И.

Число звеньев Цепи вычисляют по предварительно принятому межосевому расстоянию а передачи, шагу цепи р и числам зубьев ведущей и ведомой звездочек:

Рис.78. Геометрия звездочки цепной передачи.

image246 Расчет цепной передачи . (13.5)

Вычисленное число звеньев цепи округляют до ближайшего четного.

Уточняют межосевое расстояние передачи по формуле:

image247 Расчет цепной передачи . (13.6)

Для обеспечения провисания цепи полученное по формуле (13.6) значение в уменьшают на (0,002...0,004) А. Длину цепи определяют из равенства:

. (13.7)

Кинематический расчет. Звенья цепи, находящиеся в зацеплении с зубьями звездочек, располагаются на звездочке в виде сторон многоугольника (рис.79), поэтому за один оборот ведущей звездочки цепь перемещается на значение периметра многоугольника, в котором стороны равны шагу цепи Р, А число сторон равно числу зубьев звездоч Схема к кинематическомурасчету цепной передачи. ки. В следствии того, что звенья цепи располагаются вокруг звездочки По сторонам многоугольника, то скорость цепи переменна.

Колебания передаточного отношения передачи, а значит скорости тем больше чем меньше число зубьев на ведущей звездочке. При выполнении рекомендаций по выбору чисел зубьев звездочек и параметров передачи колебания скорости не превышают 1...2%, поэтому расчеты выполняют по среднему передаточному отношению и средней скорости цепи. Средняя (за оборот) скорость цепи

image251 Расчет цепной передачи = image252 Расчет цепной передачи image253 Расчет цепной передачи = image254 Расчет цепной передачи (13.8)

Среднее (за оборот) передаточное отношение

image255 Расчет цепной передачи . (13.9)

Силовой расчет. Окружная сила, которая передается цепью на ведущей звездочке

image256 Расчет цепной передачи , (13.10)

Где image257 Расчет цепной передачи - делительный диаметр ведущей звездочки, с учетом того, что , то окружная сила на ведущей звездочке

image259 Расчет цепной передачи . (13.11)

Усилие от предварительного натяга цепи от провисания

, (13.12)

Где - погонная масса цепи, которая определяется в зависимости от шага цепи (таблица 13.1); - межосевое расстояние в метрах; - коэффициент учитывающий угол наклона оси по центрам звездочек к горизонтальной плоскости

image264 Расчет цепной передачи .

Усилие от центробежных сил на звездочке

, (13.13)

Где - средняя скорость цепи в м/с.

Динамическая нагрузка на цепь

(13.14)

Где - коэффициент динамического нагружения, .

В работающей передаче усилие в ведущей ветви:

, (13.15)

В ведомой ветви

. (13.16)

Таблица 13.1.

Цепи приводные роликовые по ГОСТ 13568-75. Размеры в мм.

T	BВн	D	D1	H	B	Q, Кгс	Q Кг/м	F Мм2
12,70	5,40	4,45	8,51	11,8	19	1820	0,65	39,6
15,875	6,48	5,08	10,16	14,8	20	2270	0,80	54,8
19,05	12,70	5,96	11,91	18,2	33	3180	1,5	105,8
25,40	15,88	7,95	15,88	24,2	39	5670	2,6	179,7
31,75	19,05	9,55	19,05	30,2	46	8850	3,8	262,0
38,10	25,40	11,10	22,23	36,2	58	12700	5,5	394,0
44,45	25,40	12,7	25,40	42,4	62	17240	7,5	473,0
50,80	31,75	14,29	28,58	48,3	72	22680	9,7	646,0

Обозначения: T – шаг цепи, измеряемый под нагрузкой PН=0,01Q; BВн – расстояние между внутренними пластинами; D – диаметр валика; D1 – диаметр ролика; H – ширина пластины; B – длина валика; Q - разрушающая нагрузка; Q – масса 1м цепи; F – проекция опорной поверхности шарнира.

Виды повреждений. Основными причинами выхода из строя цепной передачи является износ и разрушения шарниров цепи, усталостные разрушения пластин цепи и износ рабочих поверхностей зубьев звездочки. Граничное удлинение цепи по причине износа шарниров не должно превышать 3%, так как нарушается правильность зацепления шарниров цепи и зубьев.

Критерии работоспособности цепной передачи. Основным критерием работоспособности приводных цепей является износостойкость их шарниров. По этому критерию выполняется проектировочный расчет цепной передачи при использовании среднего давления в шарнире . Предохранение от чрезмерного растяжения цепи при эксплуатации либо от перегрузок и разрушения при пуске обеспечиваются проверочным расчетом цепи на прочность.

Расчет на износостойкость. Условие обеспечения износостойкости звена однорядной цепи (при базовом сроке службе 10…15 тис часов) записывается в виде:

image272 Расчет цепной передачи . (13.17)

Где - коэффициент условий эксплуатации, который учитывает влияние на износостойкость различных факторов; - диаметральная проекция опорной поверхности шарнира в мм2; - допускаемые напряжения в шарнире цепи, которые приводятся в таблице 13.2 с характеристиками цепи в зависимости от шага И частоты вращения ведущей звездочки .

Таблица 13.2

Допускаемое давление в шарнирах роликовых приводных цепей в МПа

Шаг Р, мм	Частота вращения меньшей звездочки n1, мин-1
50	200	400	600	800	1000	1200	1600	2000
12,7…15,875	35	31	28	26	24	22	21	18	16
19,05…25,4	35	30	26	23	21	19	17	15	-
31,75…38,1	35	29	24	21	18	16	15	-	-
44,45…50,8	35	26	21	17	15	-	-	-	-

Коэффициент условий эксплуатации определяется по формуле:

, (13.18)

Где - режима нагружения при постоянном режиме нагружения: ; - коэффициент режима нагружения, как для ременной передачи от =1 при спокойной нагрузке, до =1,8 при ударной; - коэффициент длины цепи, =1,25 при , =1,0 при , =0,9 при ; - коэффициент угла наклона линии центров к горизонту, =1 при , =1,25 при ; - коэффициент способа регулирования натяга цепи, =1,0 - при передвижных опорах, = 1,1 – натяжные звездочки (ролики), =1,25 – натяжение не регулируется; - коэффициент способа смазки цепи, =0,8 - при постоянной смазке.

Диаметральная проекция опорной поверхности шарнира цепи определяется по зависимости:

- для роликовой и втулочной цепи ;

- для зубчатой цепи .

Проектный расчет. При проектном расчете из условия износостойкости определяется шаг роликовой цепи

image290 Расчет цепной передачи , (13.19)

Где - момент на ведущей звездочке в , - в МПа.

Предварительно принимается шаг принимается по зависимости

image292 Расчет цепной передачи (13.20)

При проектном расчете предварительно выбирается число зубьев ведущей звездочки из условий износостойкости, плавности хода передачи и шумовым характеристикам по эмпирической зависимости

- для роликовых и втулочных цепей

; (13.21)

- для зубчатых цепей .

Максимальное число зубьев ведомой звездочки также ограничивается допустимой величиной удлинения цепи с возможной потерей нормального зацепления. Для обеспечения износа по этой причине в пределах нормы для роликовых и втулочных цепей, а для зубчатых цепей . Преимущественно выбирают нечетное число зубьев ведущей звездочки.

Полученное значение шага по формуле (13.20) округляется до ближайшего большего стандартного значения шага, для которого выполняется проверка для выбранной цепи частоты вращения

, (13.22)

Где - допустимая частота вращения ведущей звездочки, которая принимается по таблице 13.3 в зависимости от шага цепи.

Таблица 13.3.

Допускаемые частоты вращения ведущей звездочки

Шаг цепи t, мм	[n1], Об/мин	Шаг цепи t, мм	[n1], Об/мин
12,7	1250	31,75	630
15,875	1000	38,1	500
19,05	900	44,45	400
25,4	800	50,8	300

После окончательного выбора шага цепи выполняется геометрический, кинематический и силовой расчет передачи, что позволяет определить коэффициент условий эксплуатации и с его учетом проверить условие обеспечения износостойкости шарнира звена по формуле (13.18).

Проверочный расчет. Для цепной передачи выполняется проверочный расчет на обеспечение прочности звена цепи. Для этого после окончательного выбора шага цепи сравнивают наибольшее действующее в цепи усилие с разрушающим усилием , которое приводится в табличных данных (таблица 13.1) в зависимости от шага.

image300 Расчет цепной передачи , (13.23)

Где - значение допустимого коэффициента запаса прочности, который определяется по эмпирическим формулам:

- для роликовых и втулочных цепей ;

- для зубчатых цепей .

В случае если при выбранном шаге условия прочности либо износостойкости не выполняются, то устанавливается дополнительный ряд цепи, при этом число зубьев в формуле (13.18) в знаменателе и в формуле (13.23) умножается на коэффициент , который в зависимости от числа рядов цепей Определяется: при - , при - , при - , и при - .