5.4. Силы в цепных передач
При
передаче вращающего момента
ведущая ветвь цепи (ВЩ на рис. 5.8) нагружена
силой
,
(5.10)
где
– окружная сила на ведущей звездочке;
– сила натяжения от силы тяжести ведомой
ветви цепи (зависит от положения линии
центров звездочек [5]);
– сила натяжения от действия центробежных
сил,
– масса 1 м цепи, кг/м,
– скорость движения цепи, м/с.
Рис. 5.8. Провисание цепи: ВЩ – ведущая ветвь; ВМ – ведомая ветвь
Окружная сила (см. формулу (5.10))
,
(5.11)
где
-
делительный диаметр ведущей звездочки
,
(5.12)
– число
зубьев ведущей звездочки.
При передаваемой мощности [Вт] и скорости цепи [м/с]
;
(5.13)
Сила
вызывает дополнительное изнашивание
цепи.
Расчетная нагрузка на валы звездочек
,
(5.14)
где
коэффициент нагрузки
– для горизонтальных передач;
– для вертикальных; сила
направлена по линии центров звездочек,
– по формуле (5.11) или (5.13).
5.5. Критерии работоспособности цепных передач
Для приводных цепей основными причинами разрушения являются следующие:
- изнашивание деталей шарниров;
- изнашивание зубьев звездочек;
- усталостное разрушение пластин;
- ударно-усталостное разрушение тонкостенных деталей – роликов и втулок, причиной которого являются удары шарниров о зубья звездочек при входе в зацепление.
В правильно спроектированной и эксплуатируемой передаче износ шарниров опережает усталостные разрушения. Из-за провисания цепи ее заменяют до наступления усталостных разрушений.
Основным видом отказа цепных передач является изнашивание шарниров.
Основным критерием работоспособности цепных передач является износостойкость шарниров.
Для закрытых передач, работающих при значительных внешних динамических нагрузках, критерием работоспособности может быть усталостное разрушение пластин.
5.6. Расчеты цепных передач
5.6.1. Расчет по условию износостойкости шарниров
Нагрузочную способность роликовой или втулочной цепи определяют из условия, что среднее давление в шарнире звена цепи не должно превышать допускаемое давление
,
(5.15)
где
– коэффициент эксплуатации [4]; сила
по формуле (5.11) или (5.13);
– число рядов цепи;
– площадь проекции опорной поверхности
шарнира,
– длина втулки,
– диаметр валика (см. рис. 5.2.); допускаемое
давление
принимают по опытным данным в зависимости
от шага цепи
и угловой скорости малой звездочки
[4].
Преобразуя условие (5.15), получают формулу для предварительного определения шага цепи
,
(5.16)
где
- коэффициент эксплуатации, учитывающий
конкретные особенности рассчитываемой
передачи [4];
– вращающий момент на ведущей звездочке;
- коэффициент числа рядов, учитывающий
неравномерность распределения нагрузки
по рядам [4];
– число зубьев ведущей звездочки (см.
формулу (5.7));
– число рядов цепи. Допускаемое давление
в формуле (5.16) предварительно
выбирают в зависимости от частоты
вращения
[4].
Для проектирования цепной передачи подбирают стандартную цепь по расчетному шагу .
Шаг для роликовых и втулочных цепей определяют по формуле (5.16), отдавая предпочтение однорядной цепи.
Универсальной методики расчета шага зубчатой цепи пока нет, окончательно зубчатую цепь подбирают по расчетной ширине B (см. рис. 5.5) [4].
Условие (5.15) используют для проверочного расчета роликовой и втулочной цепей.