14.2. Геометричні, кінематичні, силові та динамічні параметри

Відстань між вісями зірочок. Мінімальну міжвісеву відстань ланцюгової передачі визначають за умови, що кут обхвату ланцюгом малої зірочки повинен бути не менше 120⁰, тобто щоб кут нахилу кожної вітки до вісі передачі був меншим 30⁰. Практика експлуатації ланцюгових передач свідчить, що при:

u≤3 α_min=0,5(d_α +d_α )+(30...50), мм;

(14.6)

u3 α_min=(d_α +d_α )(9+u)/20,мм.

Тут d_α , d_α - діаметри обводів вершин зубців ведучої та веденої зірочок відповідно.

Оптимальна міжвісева відстань ланцюгової передачі

α=(30...50)Р (14.7)

Не рекомендують брати α>80Р.

Потрібна кількість ланок ланцюга. Кількість ланок z_л ланцюга визначають за попередньо вибраною міжвісевою відстанню α, кроком ланцюга Р та кількістю зубців зірочок z₁ і z₂:

z_л=2α/Р+0,5(z₂+z₁)+(Р/α)(z₂-z₁)²/(2)². (14.8)

Формула (14.8) є наближеною. Значення z_л округлюють до найближчого парного числа.

Щоб забезпечити величину провисання ланцюга, значення α рекомендується зменшити на величину (0,0020,004)α.

Довжина ланцюга. Кількість ланок z_л ланцюга та його крок Р визначають довжину ланцюга:

l=Рz_л. (14.9)

Крок ланцюга. Крок ланцюга Р є основним параметром ланцюгової передачі. Ланцюги з великим кроком мають більшу тримкість, але допускають значно менші кутові швидкості меншої зірочки, спричиняють збільшення нерівномірності руху, динамічних навантаг та шуму ланцюгової передачі. Тому доцільно вибирати ланцюг із мінімально допустимим для заданої навантаги кроком. При конструюванні та розрахунку ланцюгової передачі можна зменшити крок роликових ланцюгів, використавши багаторядні ланцюги. У проектному розрахунку ланцюгової передачі орієнтовне значення кроку Р, мм однорядного роликового ланцюга можна визначити залежністю

Р=13 , (14.10)

де Т₁ – обертовий момент на валі ведучої зірочки, Н^м; z₁ - число зубців ведучої ланки.

У більшості випадків α/80≤Р≤α /25.

Кількість зубців зірочок. Мінімальна кількість зубців зірочок обмежується спрацюванням шарнірів, динамічними навантагами та шумом передачі. Чим менша кількість зубців зірочки, тим більше спрацювання, оскільки кут повороту ланки при набіганні ланцюга на зірочку і при збіганні з неї становить 360⁰/z. При великому z навіть невелике збільшення кроку ланцюга спричиняє значне зміщення ланцюга на профілях зубців. Це зміщення обмежує максимальну кількість зубців зірочок, яку беруть 100120 для роликових ланцюгів і 120140 - для зубчастих.

Переважно вибирають непарну кількість зубців зірочок, що у поєднанні з парною кількістю ланок ланцюга сприяє рівномірному спрацюванню зубців.

Потужність. Потужності, для передачі яких використовують ланцюгові передачі, змінюються в діапазоні від долей до сотень кіловат, в загальному машинобудуванні у більшості випадків до 100 кВт.

Швидкості обертання зірочок. Швидкість зірочок обмежується інтенсивністю спрацювання ланцюга, силою удару шарнірів об зубці зірочок, а також шумом передачі. У більшості випадків швидкість ланцюга не повинна бути більшою 15 м/с, інколи при малих кроках ланцюга, великій кількості зубців та доброму змащуванні допускається швидкість ланцюга 3035 м/с. Середню швидкість визначають за формулою

ν=Рω₁z₁/(2), (14.11)

де Р - крок ланцюга; ω₁ - кутова швидкість ведучої зірочки, рад/с; z₁ - кількість зубців цієї зірочки.

Передатне відношення. Визначається за умови рівності середньої швидкості ланцюга на ведучій та веденій зірочках:

Рω₁z₁/(2)=Рω₂z₂/(2), (14.12)

або

z₁n₁Р=z₂n₂Р,

звідки передатне відношення ланцогової передачі:

u=ω₁/ω₂=z₂/z₁=n₁/n₂, (14.13)

де n₁, n₂ - частоти обертання ведучої та веденої зірочок; z_1, z₂ - числа зубців ведучої та веденої зірочок.

Передатне відношення обмежується габаритними розмірами передачі, кутом обхвату меншої зірочки та кількостями зубців зірочок.

Оптимально беруть u≤4.

Удар шарніра об зуб. Дотикання шарніра до зубця супровод­жується ударом. Ефект удару можна оцінити втратою кінетичної енергії

Е_к=0,5mν², (14.14)

де m - маса ланцюга, яка бере участь в ударі, кг; ν - швидкість удару, м/с²; Р - крок ланцюга, мм; q - маса 1м довжини ланцюга, кг/м; m=qР.

Зусилля у вітках ланцюгової передачі. Різниця між силами натягу ведучої F₁ і веденої F₂ віток визначає корисну навантагу ланцюга

F_t=F₁-F₂=2T₁/d₁, (14.15)

де Т₁ - обертовий момент на валі ведучої зірочки з ділильним діаметром d₁.

Сила натягу веденої вітки ланцюга дорівнює більшому значенню від натягу F_g,, H, спричиненого власною вагою вітки, та від натягу F_ν, H, спричиненого відцентровою силою:

F_g=K_fαgq; (14.16)

F_ν=gν² , (14.17)

де К_f - коефіцієнт провисання ланцюга, який залежить від стрілки провисання f веденої вітки та кута наxилу передачі до горизонту: якщо f= 0,02α, то для горизонтальної передачі K_f=6; K_f=4 під кутом нахилу до горизонту до 40⁰; К_f=2 під кутом нахилу до горизонту, більшим від 40⁰; K_f=1, для вертикальної передачі; α - міжвісева відстань передачі, м; q - маса 1м ланцюга, кг/м; g - прискорення вільного падіння, м/с²; ν - швидкість ланцюга, м/с.

Сила, що передається на вали ланцюгової передачі, може становити

F_R=1,15F_t. (14.18)