23. Цепные передачи. Основные характеристики. Силы в цепной передаче. Критерии работоспособности и расчета.

Ц епная передача относится к передачам зацеплением с гибкой связью. Цепные передачи применяют в станках, транспортных, сельскохозяйственных и других машинах для передачи движения между параллельными валами, расположенными на значительном расстоянии, когда зубчатые передачи непригодны, а ременные ненадежны. Наибольшее применение получили цепные передачи мощностью до 120 кВт при окружных скоростях до 15 м/с. Она состоит из ведущей и ведомой звездочек и огибаемой их приводной цепи. КПД передачи зависит от потерь на трение в шарнирах цепи, на зубьях звездочек и на перемешивание масла при смазывании погружением -  .

Основным критерием работоспособности цепных передач является долговечность цепи, определяемая изнашиванием шарниров. В соответствии с этим за основной принят расчет цепных передач, обеспечивающий износостойкость шарниров. Цепи, выбранные из условия износостойкости, обладают достаточной прочностью. Долговечность приводных цепей по изнашиванию составляет 8…10 тыс. часов работы.

При проектировочном расчёте предварительно определяют шаг цепи по формуле:

где Кэ=КдКсК0КрегКр коэффициент эксплуатации; Кд – коэффициент динамичности; Кс – коэффициент смазывания передачи; К0 – коэффициент наклона передачи к горизонту; Крег – коэффициент способа регулирования; Кр – коэффициент режима нагрузки; Т1 – вращающий момент на ведущей звёздочке; [p] – допускаемое среднее давление в шарнире; m – число рядов цепи; z1 = 29 – 2u – минимальное число зубьев ведущей звёздочки цепи.

После подбора цепи по стандарту выбранная передача проверяется на износостойкость по формуле:

, где   - окружная сила, d1 - делительный диаметр звездочки;   – площадь проекции опорной поверхности шарнира, d0 – диаметр оси, В – длина втулки.

При работе цепной передачи на цепь действуют:

1.  Окружная (тангенциальная для звездочек) сила F_t, участвующая в передаче мощности от ведущей звездочки к ведомой. .

2.  Сила предварительного натяжения F₀, обусловленная провисанием ведомой ветви цепи. . где q – удельная масса цепи, кг/м; a – межосевое расстояние передачи, м; g – ускорение свободного падения, м/с²; k_f – коэффициент учитывающий условия провисания цепи.

3.  Натяжение F_V, от действия центробежных сил на злементы цепи при обегании ими звездочек. .

24. Валы и оси. Проектные (ориентировочные, приближенные) расчеты валов.

Зубчатые колеса, шкивы, звездочки и другие вращающиеся детали машин устанавливают на валах или осях.

В ал – деталь машин, предназначенная для поддержания сидящих на нем деталей и передачи крутящего момента. При работе вал испытывает деформации кручения и изгиба, иногда – растяжения-сжатия.

Ось – деталь машин и механизмов, служащая для поддержания вращающихся частей, но не передающая полезный крутящий момент, а, следовательно, не испытывает кручения.

Виды валов:  1) коренные,  2) шпиндели,  3)трансмиссионные.

По форме геометрической оси валы бывают: 1) прямые, 2) коленчатые; 3)гибкие.

По типу сечения валы бывают: 1) сплошные; 2) полые.

Опорная часть вала или оси называется цапфой. Шипом 1 называется цапфа, расположенная на конце вала и передающая преимущественно радиальную нагрузку.  Шейкой 2 называется цапфа, расположенная в средней части вала или оси.

Расчет осей на статическую прочность.

Диаметр оси определяют по формуле , где М_и — максимальный изгибающий момент;   — допускаемое напря­жение изгиба.

Во вращающихся осях напряжение изгиба изменяется по симметрично­му циклу: для них принимают , в неподвижных  . Для вращающихся осей из Ст5   = 50 ÷ 80 МПа, для невра- щающихся   = 100 ÷ 160 МПа (меньшие значения рекомендуется прини­мать при наличии концентраторов напряжений). Полученное значение диаметра оси d округляют до ближайшего боль­шего стандартного размера. Если ось в расчетном сечении имеет шпоночную канавку, то ее диа­метр увеличивают на 10 %.

Проверочный расчет осей на статическую прочность.

Этот расчет производят по формуле , где    — расчетное напряжение изгиба в опасном сечении оси.

Приближенный расчет валов на прочность.

При этом методе расчета различие характера циклов изменения нор­мальных и касательных напряжений и их влияние на прочность не учиты­вают.

В зависимости от действия нагрузок возможны два случая приближен­ного расчета валов на прочность: расчет только на кручение и расчет на со­вместное действие кручения и изгиба.

Приближенный расчет выполняют как проектировочный, на основе которого ориентировочно устанавливают диаметры характерных сечений вала с последующим уточнением коэффициентов запаса прочности по выносливости (уточненный расчет см. ниже).

Расчет валов на кручение.

При этом расчете обычно определяют диаметр выходного конца вала или диаметр вала под подшипником (под опорой), который испытывает только кручение.

Исходя из условия прочности, выполняют проектировочный рас­чет , и проверочный расчет , где d — расчетный диаметр вала; М_к — крутящий момент в опасном сече­нии вала;   и   — расчетное и допускаемое напряжения кручения в опасном сечении вала (для сталей 45 и Ст5  = 25 ÷ 35 МПа).

Расчет валов на совместное действие кручения и изгиба.

Участок вала между опорами (под шестерней, колесом и т.п.) рассчи­тывают на совместное действие кручения и изгиба по эквивалентному мо­менту М_экв.

Эквивалентный момент вычисляют обычно по формуле (при расчете по теории максимальных касательных напряжений): , где М_и и М_к — изгибающий и крутящий моменты.

По аналогии с рассмотренными выше случаями расчета выполняют:

проектировочный расчет и проверочный расчет , где   — эквивалентное напряжение для расчетного сечения вала.

Получив расчетным путем размеры, с учетом технологии изготовления проектируют конструктивную форму вала.

Приближенный расчет на совместное действие кручения и изгиба для неответственных конструкций валов можно считать основным. Уточнен­ный расчет на выносливость можно не производить, если соблю­дается условие , где   — предел выносливости материала при изгибе (симметричный цикл); K_d — масштабный коэффициент;   — эффективный коэффициент концентрации напряжений в опасном сечении;   — допускаемый коэф­фициент запаса прочности по выносливости.