14.3. Критерії роботоздатності та розрахунок

Вихід із ладу ланцюгових передач може бути обумовленим такими причинами:

- спрацюванням шарнірів, яке спричинює порушення зчеплення ланцюга із зірочками через збільшення кроку ланок (допустиме збільшення середнього кроку 2,5-3,0%);

- втомним руйнуванням пластин та роликів; руйнування роликів пов'язане з ударами шарнірів ланцюга при вході їх у зчеплення із зубцями зірочок;

- ослабленням з'єднань деталей ланцюга у місцях їх запресування;

- руйнуванням ланцюга при дії великих короткочасних перевантаг;

- спрацюванням зубців зірочок.

З огляду на ці причини виходу із ладу ланцюгових передач формулюються й відповідні критерії роботоздатності, тобто стійкість проти спрацювання шарнірів ланцюга та зубців зірочок; стійкість проти втомного руйнування пластин та роликів ланцюга і достатня міцність деталей ланцюга та їхніх з'єднань під дією максимальної навантаги.

Розрахунок шарнірів ланцюга на стійкість проти спрацювання виконують за умови, що тиск в шарнірі

р=F_tE_спК_g/(A_опK_m)≤p ; (14.19)

тут F_tЕ =К_Е F_t - еквівалентна корисна навантага ланцюга, що визначається із врахуванням коефіцієнта К_Е інтенсивності режиму навантаження; К_Д - коефіцієнт динамічної навантаги. K_Д=1 - при спокійній навантазі; K_Д=1,3 - при помірних змінах навантаги; K_Д=1,5 - при різких змінах навантаги; А_сп - площа опорної поверхні шарніра ланцюга; К_m - коефіцієнт, що враховує число рядів ланцюга /для однорядного ланцюга К_m=1; для дворядного – K_m=1,7; для трирядного - K_m=2,5; для чотирирядного - K_m=3; p - допустимий тиск у шарнірі за умови стійкості його проти спрацювання.

Розрахунок ланцюга на міцність при дії максимальних короткочасних навантаг виконують за умови виконання дотримання міцності ланцюга

n=F_РН/F_{t max}n_min, (14.20)

де F_PH - руйнівна навантага, яка задається стандартом на приводні ланцюги; F_{t max} - максимальна короткочасно чинна навантага ланцюга; n_min=5 - мінімальний запас міцнoсті ланцюга.

Допустимий тиск у шарнірах ланцюга за умови стійкості проти спрацювання рекомендують визначати за співвідношенням /граничне значення p ≤40 МПа/

p =C/(L_hK_νK_RK_e)-p_вц≤40 МПа, (14.21)

де С=1,3310⁶∆Р/Р - коефіцієнт роботоздатності передачі; ∆Р/Р - допустиме збільшення середнього кроку ланцюга у процесі експлуатації передачі, %; L_h - cтрок служби передачі, год; K_ν= - коефіцієнт, що враховує вплив кутової швидкості ведучої зірочки на спрацювання шарнірів; K_R=K_z K_αK_u - коефіцієнти параметрів передачі, де K_z =25/z₁; K_α= ; K_u=1/ - часткові коефіцієнти відповідно впливу кількості зубців ведучої зірочки, міжвісевої відстані, вираженої через крок ланцюга, і передатного відношення.

В свою чергу,

K_e=K_дK_αK_HK_prK_змK_реж, (14.22)

де К_е - коефіцієнт експлуатації; тут К_Д - коефіцієнт динамічної навантаги; Кα - коефіцієнт міжвісевої відстані або довжини ланцюга; К_Н - коефіцієнт нахилу передачі до горизонту; К_pr - коефіцієнт способу регулювання натягу ланцюга; К_зм - коефіцієнт змащення і забруднення передачі; К_реж - коефіцієнт режиму або тривалості роботи передачі упродовж доби.

Тягова здатність ланцюга. Ланцюгові передачі часто витримують в процесі роботи /короткочасні, довготривалі/ значні статичні навантаги. Для запобігання значного витягування ланцюга або його обриву корисна колова сила перинна бути рівною

F_t =Q_min/k, (14.23)

де Q_min - мінімальна руйнівна навантага; k - коефіцієнт запасу; k=35.

Корисна колова сила в момент пуску машини

F_t =2T /d, (14.24)

де Т - крутний пусковий момент, Н мм; d - діаметр ділильного обводу ведучої зірочки, мм.

При русі ланцюга зі швидкісто ν, м/с,

F_t =102Р/ν, (14.25)

де Р - передавальна потужність, кВт.

Стійкість проти спрацювання. Основною причиною виходу із ладу закритих і напівзакритих ланцюгових передач загального машинобудування є спрацювання шарнірів ланок ланцюга. Ступінь спрацювання прийнято визначати за відносним збільшенням кроку ланцюга

Р=∆Р/Р, %. (14.26)

Граничне спрацювання ланцюгів в машинах загального машинобудування, які мають, як правило, z₂=4045, обмежене (22,5)%. Зі збільшенням норми спрацювання до 3% часто послаблюються пресові з'єднання і знижується міцність спрацьованих елементів.

Втомна міцність. Дуже завантажені і дуже змащені передачі, які працюють на низьких і середніх швидкостях (ν<15 м/с) і змінних навантагах, часто виходять з ладу внаслідок втомного руйнування пластин у вушках, що пояснюється високим коефіцієнтом концентрації напруг в цій області і фретинґ-корозією у пресових з'єднаннях валиків з пластинами.

В ряді країн втомну міцність ланцюгів оцінюють за допустимим тиском в шарнірі - критерієм подібності. Втомна міцність роликів залежить від контактних тисків між роликами і зубцями зірочок, розподілу навантаги між зубцями зірочки та інших факторів. Для забезпечення міцності динамічно навантажених передач необхідно, щоб виконувалась умова

р=F_t K_e/(A_спК_лК_m)≤p^adm, (14.27)

де р - тиск в шарнірі; F_t - максимальна корисна колова навантага; K_л - коефіцієнт якості ланцюга, для ланцюгів РПЛ^* К_л=1; для ланцюгів ПР K_л=0,85. Для підвищення втомної міцності пластин отвори зміцнюють дернуванням шляхом обтискання у спеціальних матрицях.

Значення допустимого тиску в умовах роботи розраховуваної передачі визначається залежністю

р^adm=p /K_e, (14.28)

де K_e те саме, що й у (14.22).