Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Орский Гуманитарно-Технологический Институт (филиал)

Государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Оренбургский Государственный Университет»

кафедра общепрофессиональных дисциплин

Расчет цепной передачи

методические указания для студентов

специальностей 151001, 190601, 150501, 140211, 140604, 140106

Орск 2006

ББК-34.44

УДК 621.81

Расчет цепной передачи

методические указания для студентов специальностей 151001, 190601, 150501, 140211, 140604, 140106

Составители: ст. преподаватель Г.С. Баширова, преподаватель Д.В. Анненков, зав.каф. общепрофессиональных дисциплин Е.В. Баширова

 Издательство Орского Гуманитарно-Технологического Института, 2006

1. Методика расчета цепные передачи

1.1. Общие сведения

Цепные передачи относятся к механическим передачам зацепления с гибкой связью. Их можно использовать как при больших, так и при малых межосевых расстояниях.

Передача состоит из ведущей и ведомой звездочек, насажанных на валы, и гибкого промежуточного звена (цепи), входящего в заземление с обеими звездочками.

В машиностроении находят применение следующие группы цепей:

1. грузовые – применяемые для подвески, подъема и опускания груза в различных мало скоростных подъемно–транспортных механизмах;

2. тяговые – для транспортировки грузов, т.е. транспортеры, приводные рольганги, эскалаторы, элеваторы и др.

3. приводные – для передачи энергии с постоянными передаточными числами.

По типу цепей цепные передачи различают – роликовые, втулочные, зубчатые (рис.1); по числу рядов – однорядные, многорядные; по расположению звездочек – горизонтальные, наклонные, вертикальные; по способу регулирования натяжения цепи – с натяжным устройством, с натяжной звездочкой (роликом); конструктивному исполнению – открытые, закрытые.

а) б)

Рис.1 (а) – зубчатая; б) – втулочно–роликовая

Основной причиной отказа цепных передач является изнашивание шарниров. Для получения необходимой долговечности цепных передач усилие Р, приходящееся на единицу опорной поверхности А_оп, не должно превышать допустимого значения [P], т.е. должно соблюдаться условие:

P[P]

В ответственных случаях цепь следует проверить по коэффициенту запаса прочности:

S[S],

где S, [S] – расчетный и допускаемый коэффициент запаса прочности.

1.2. Последовательность расчета роликовой цепной передачи

1.2.1. Число зубьев звездочек

1.2.1.1. Ведущей

Z₁^I = 31 – 2 _* u,

где u – передаточное число цепной передачи.

Полученное Z₁^I – округлить до целого Z₁ .

1.2.2.2. Ведомой

Z₂^I = z_{1 *} u,

Полученное Z₂^I - округлить до целого Z₂ .

1.2.2. Шаг цепи

где Р₁ – мощность на ведущей звездочке, кВт;

z₁, n₁ – число зубьев и частота вращения ведущей звездочки;

К_m – коэффициент, учитывающий число рядов цепи (равен 1; 1,7; 2,5; 3 соответственно для m=1; 2; 3; 4);

[P_u] – допускаемое удельное давление в шарнире, (табл.2);

К_э – коэффициент учитывающий условия монтажа и эксплуатации цепной передачи;

К_э =K_g*K_a*K_n*K_p*K_c*K_см,

здесь K_g – динамический коэффициент (табл.1);

K_a – коэффициент, учитывающий влияние межосевого расстояния (табл.1);

K_n – коэффициент, учитывающий влияние наклона цепи (табл.1);

K_p – коэффициент, учитывающий способ регулирования натяжения цепи (табл.1);

K_c – коэффициент, учитывающий способ смазки (табл.1);

K_см–коэффициент, учитывающий периодичность работы передачи (табл.1)

По таблице 3 принять ближайшее большее значение t .

1.2.3. Проверка цепи по давлению в шарнире

P  [P],

где Р , [P] – расчётное и допускаемое давление в шарнире;

Таблица 1

Коэффициенты, учитывающие условия монтажа и эксплуатации

Коэффициент	Условия работы передачи	Значение коэффициентов
Динамичность нагрузки, Kg	Спокойная	1
	Нагрузка с толчками	1,2…1,5
	Сильные удары	1,8
Влияние длины цепи (на износ), Ка	При а = (60…80) * t	1,1
	При а = (30…50) * t	1
	При а < 2,5 * t	0,95
Расположение передачи, Kn	Наклон линии центров к горизонту до 700	1
	Наклон линии центров к горизонту свыше 700	1,25
Монтаж передачи, Kp	Для передачи с передвигающимися опорами	1
	Для передачи с нажимным роликом или оттяжными звездочками (не более двух)	1,15
	Для передачи с нерегулируемым натяжением	1,25
Смазки, Kc	При непрерывном смазывании в масляной ванне (V=2…9м/с) и при циркуляционном струйном смазывании (Vц6м/с)	0,8
	При регулярном или внутри шарнирном смазывании	1
	При периодическом смазывании	1,5
Режима работы, Kсм	Работа односменная	1
	Работа двухсменная	1,25
	Работа трехсменная	1,5
Примечание: Рекомендуется принимать Ка=1 при оптимальном межосевом расстоянии а = (30…50) * t

Таблица 2

Допускаемое удельное давление в шарнире цепи [Pu], мПа

t, мм	[Pu], МПа, при n1, мин-1
	50	200		400		600		800	1000	1200		1600	2800
Роликовые цепи (при Z1=15...30)
12,7…15,875	35		31,5		28,5	26	24		22,5		21	18,5	14
19,05…25,4	35		30		26	23,5	21		19		17,5	15	-
31,75…38,1	35		29		24	21	18,5		16,5		15	-	-
44,45…50,8	35		26		21	17,5	15		-		-	-	-
Примечание: Так как величина [Pu], входящая в формулу зависит от определяемого главного параметра шага t, то задачу решают методом последовательных приближений: предварительно принимают ориентировочное значение [Pu] в соответствии с предполагаемым значением t, затем определяют t, округляют его до стандартного и уточняют значение расчетного P.

Таблица 3

Цепи приводные роликовые однорядные пр, размеры

Цепь	Разрушаю–щая нагрузка Q, кН	Шаг, t	Диаметр ролика, D		Диаметр оси, d	Ширина внутреннего звена, b	Проекция опорной поверхности шарнира Аоп, мм2	Масса 1м длины qm, кг/м
		мм
Пр-9,525-900	3,1	9,525		6,35	3,28	6,35	28,1	0,45
Пр-12,7-900	9,0	12,700		7,75	3,66	7,75	39,6	0,71
Пр-12,7-1800-2	18,2	12,700		8,51	4,45	8,51	39,6	0,75
Пр-15,875-2300-1	22,7	15,875		10,16	5,08	10,16	54,8	1,00
Пр-19,05-2500	31,8	19,050		11,91	5,96	11,91	105,0	1,90
Пр-25,4-5000	60,0	25,400		15,88	7,95	15,88	179,7	2,60
Пр-31,75-10000	88,5	31,750		19,05	9,55	19,05	262,0	3,80
Пр-38,1-10000	127,0	38,100		22,23	11,12	22,23	394,0	6,50
Пр-44,45-13000	172,4	44,450		25,40	12,72	25,40	473,0	7,50
Пр-50,8-16000	226,8	50,800		28,58	14,23	28,58	646,0	9,70

Таблица 4

Допускаемое давление [P₀] в шарнире при z₁=17

n1, об/мин	Шаг цепи t, мм
	12,7	15,875	19,05	25,4	31,75	38,1	44,45	50,8
50	46	43	39	36	34	31	29	27
100	37	34	31	29	29	25	23	22
200	29	27	25	23	23	19	18	17
300	26	24	22	20	20	17	16	15
500	22	20	18	17	17	14	13	12
750	19	17	16	15	15	13	-	-
1000	17	16	14	13	13	-	-	-
1250	10	15	13	12	-	-	-	-

здесь F_t – окружная сила;

P₁ – мощность на ведущей звездочке, кВт;

V_ц – скорость цепи;

А_оп – площадь опорной поверхности шарнира;

[P] = [P₀] _* [1 + 0,01 _* (z₁ – 17)], МПа

здесь [P₀] – допускаемое давление в шарнире при z₁=17, (табл.4), МПа.

1.2.4. Проверка цепи по частоте вращения

n₁  [n₁],

где [n₁] – допускаемая для цепи частота вращения (табл.5), об/мин.

Таблица 5

Допускаемая для цепи частота вращения

t, мм	[n1], об/мин	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

1.2.5. Межосевое расстояние

На практике стремимся к тому, чтобы:

a = (30...50) _* t, мм;

a = 40 _* t, мм

1.2.6. Число звеньев цепи

Полученное z_ - округлить до целого четного значения.

1.2.7. Уточнение межосевого расстояния

1.2.8. Стрела провисания

f_ц = 0,02 _* а, мм

1.2.9. Диаметр делительной окружности звездочек

1.2.10. Диаметр наружных окружностей звездочек

D – диаметр ролика цепи (табл.3).

1.2.11. Силы, действующие на цепь

1. окружная: F_t (см.выше);

2. центробежная: F_ц = q_{m *} V_ц², Н;

где q_m – масса 1м длины цепи (табл. 3)

3. от провисания цепи: F_b = 9,81 _* K_{n *} q_{m *} a, Н.

1.2.12. Расчетная нагрузка на валы

F _b= F_t + 2 _* F_, Н

1.2.13. Коэффициент запаса прочности

где [S] – нормативный коэффициент запаса прочности (табл.6).

Таблица 6

Нормативный коэффициент запаса прочности

n1, об/мин	Шаг цепи t, мм
	12,7	15,875	19,05	25,4	31,75	38,1	44,45	50,8
50	7,1	7,2	7,2	7,3	7,4	7,5	7,6	7,6
100	7,3	7,4	7,5	7,6	7,8	8	8,1	8,3
300	7,9	8,2	8,4	8,9	9,4	9,8	10,3	10,8
500	8,5	8,9	9,4	10,2	11	11,8	12,5	-
750	9,3	10	10,7	12	13	14	-	-
1000	10	10,8	11,7	13,3	15	-	-	-
1250	10,6	11,6	12,7	14,5	-	-	-	-

2. Пример расчета роликовой цепной передачи

Исходные данные: в кинематической схеме привода цепная передача расположена между редуктором и цепным конвейером. Мощность на ведущей звездочке цепной передачи Р₁=8кВт, вращающий момент на ведущей звездочке Т₁=849,3Нм, передаточное отношение u=3,5. Частота вращения ведущей звездочки n₁=90об/мин. Наклон линии центров к горизонту 45⁰, смазывание – периодическое, работа в две смены.

2.1. Число зубьев звездочек

2.1.1. Ведущей

Z₁^I = 31 – 2 _* u,

где u=3,5 – передаточное число цепной передачи;

Z₁^I = 31 – 2 _* 3,5 = 24; Z₁ = Z₁^I = 24

2.2.2. Ведомой

Z₂^I = Z_{1 *} u = 24 _* 3,5 = 84; Z₂ = Z₂^I = 84

2.2. Шаг цепи

где Р₁=8кВт – мощность на ведущей звездочке, кВт;

z₁=24, n₁=90об/мин – число зубьев и частота вращения ведущей звездочки;

К_m=1 – коэффициент, учитывающий число рядов цепи (при m=1);

[1, с.4]

[P_u]=26МПа – допускаемое удельное давление в шарнире; [1, с.5]

К_э – коэффициент учитывающий условия монтажа и эксплуатации цепной передачи;

К_э = K_{g *} K_{a *} K_{n *} K_{p *} K_{c *} K_см,

здесь K_g=1,25 – динамический коэффициент (работа с толчками);

K_a=1 – коэффициент, учитывающий влияние межосевого расстояния (при а = (30…50) _* t);

K_n=1 – коэффициент, учитывающий влияние наклона цепи (наклон линии центров к горизонту до 70⁰);

K_p=1,25 – коэффициент, учитывающий способ регулирования натяжения цепи (передача с нерегулируемым натяжением);

K_c=1,5 – коэффициент, учитывающий способ смазки (смазка периодическая);

K_см=1,25 – коэффициент, учитывающий периодичность работы передачи (работа двухсменная). [1, с.5]

К_э = 1,25 _* 1 _* 1 _* 1,25 _*1,5 _* 1,25 = 2,93

Ближайшее стандартное значение t=50,8мм [1, с.6]

2.3. Проверка цепи по давлению в шарнире

P  [P],

где Р , [P] – расчётное и допускаемое давление в шарнире;

здесь F_t – окружная сила;

P₁=8кВт – мощность на ведущей звездочке;

V_ц – скорость цепи;

А_оп=646мм² – площадь опорной поверхности шарнира;

[P] = [P₀] _* [1 + 0,01 _* (z₁ – 17)], МПа

здесь [P₀]=23МПа – допускаемое давление в шарнире при Z₁=17 [1, с.6]

[P] = 23 _* [1 + 0,01 _* (24 – 17)] = 24,61МПа

2.4. Проверка цепи по частоте вращения

n₁  [n₁],

где [n₁]=300об/мин – допускаемая для цепи частота вращения [1, с.7].

90об/мин  300об/мин

2.5. Межосевое расстояние

На практике стремимся к тому, чтобы:

a = (30...50) _* t, мм;

a = 40 _* t = 40 _* 50,8 = 2032мм

2.6. Число звеньев цепи

Принимаем z_ = 134.

2.7. Уточнение межосевого расстояния

2.8. Стрела провисания

f_ц = 0,02 _* а = 0,02 _* 1972,3 = 39,4мм

2.9. Диаметр делительной окружности звездочек

2.10. Диаметр наружных окружностей звездочек

D=28,58мм – диаметр ролика цепи. [1, с.6]

2.11. Силы, действующие на цепь

1. окружная: F_t=4372Н;

2. центробежная: F_ц = q_{m *} V_ц = 9,7 _* 1,83² = 32,48Н;

3. от провисания цепи: F_ = 9,81 _* K_{n *} q_{m *} a = 9,81 _* 1,5_*9,7_*1,972= 281,5Н.

2.12. Расчетная нагрузка на валы

F_b = F_t + 2 _* F_ = 4372+ 2 _* 281,5 = 4935Н

2.13. Коэффициент запаса прочности

где [S]=8,3 – нормативный коэффициент запаса прочности, [1, с.6]

Q=226,8кН – разрушающая нагрузка. [1, с.8]

2

11

3

10

4

9

5

8

6

7