Министерство образования и науки Российской Федерации

Иркутский государственный технический университет

Факультет технологий и компьютеризации машиностроения

Кафедра конструирования и стандартизации в машиностроении

ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ

МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ.

ЗАДАНИЯ НА САМОСТОЯТЕЛЬНУЮ РАБОТУ

Укрупненная группа направлений и специальностей

220000 Автоматика и управление

Направление подготовки:

220300 Автоматизированные технологии и производства

Специальность:
Специальность:	220301 Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении)

Разработал: старший преподаватель Грудинин В.Г.

Иркутск

2014 г.

Задание на расчетно-графическую работу № 1 практический расчет цепной передачи

Рассчитать цепную передачу в приводе цепного транспортера по следующим данным: мощность, передаваемая ведущим валом ; частота вращения ведущего вала ; передаточное отношение ; расположение линии центров передачи под углом к горизонту. Защищенность передачи, условия работы, режим работы, способ регулировки, тип цепи указаны в задании. Выполнить рабочий чертеж ведущей звездочки.

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Мощность	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5	5,5	6	6,5
Частота вращения ведущего вала	100	150	200	250	300	350	400	450	500	550
Передаточное отношение	3	3,5	4	3,5	3	2,5	3	3,5	4	4,5
Угол расположения линии центров, градусы	15	30	45	60	75	90	30	45	60	0
Защищенность передачи	О	З	О	З	О	З	О	З	О	З
Условия работы	П	Г	Б/П	П	Г	Г	Б/П	П	Г	Г
Режим работы	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1
Способ регулировки	З	Н/Р	ОЗ	З	Н/Р	ОЗ	З	Н/Р	ОЗ	З
Тип цепи	Р	В	Р	В	Р	В	Р	В	Р	В
Вариант	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Мощность	7	8	8,5	2	2,5	3,5	4	4,5	5	5,5
Частота вращения ведущего вала	600	650	700	300	400	500	550	500	400	300
Передаточное отношение	5	4,5	4	3,5	3	2,5	3	3,5	4	3,5
Угол расположения линии центров, градусы	60	45	30	15	0	15	30	45	60	75
Защищенность передачи	О	З	О	З	О	З	О	З	О	З
Условия работы	П	Б/П	Г	П	Г	Б/П	Г	П	Б/П	П
Режим работы	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2
Способ регулировки	Н/Р	ОЗ	З	Н/Р	ОЗ	З	Н/Р	ОЗ	З	Н/Р
Тип цепи	Р	В	Р	В	Р	В	Р	В	Р	В

Примечания.

1. Защищенность передачи: О – открытая; З – закрытая.

2. Условия работы: П – пыльное производство; Б/П – производство без пыли; Г – грязное производство.

3. Режим работы: 1 – в одну смену; 2 – в две смены; 3 – в три смены.

4. Способ регулировки передачи: З – одной из звездочек; ОЗ – оттяжной звездочкой или натяжным роликом; Н/Р – не регулируется.

5. Тип цепи: В – втулочная; Р – роликовая.

Методические указания к самостоятельной работе 1

Практический расчет цепной передачи сводится к тому, чтобы по заданным значениям мощности, , передаваемой ведущим валом; частоте вращения ведущего вала и передаточному отношению определить шаг цепи , мм; числа зубьев звездочек и ; межосевое расстояние , мм. Рекомендации по выбору и приведены в разделе 13.6 и формуле . Нумерация формул и таблиц соответствует нумерации в учебном пособии .

Выбор шага цепи. Стандартные цепи построены так, что с увеличением шага цепи увеличиваются ее статическая прочность и площадь опорной поверхности шарнира. Следовательно, увеличивается и нагрузочная способность по давлению в шарнирах. Таким образом, шаг цепи связан с нагрузкой передачи.

По соображениям долговечности цепи на практике рекомендуют принимать

. (1.1)

Длина цепи, выраженная в шагах, или числом звеньев цепи

. (1.2)

Межосевое расстояние

. (1.3)

Передача работает лучше при небольшом провисании холостой ветви цепи. Поэтому расчетное межосевое расстояние рекомендуют уменьшать примерно на (0,002…0,004)а.

Влияние различия в условиях работы рассчитываемой и типовой передач принято учитывать введением коэффициента эксплуатации . При этом для рассчитываемой передачи

, (1.4) где – допускаемое давление в шарнирах роликовых цепей (см. табл. 1.1).

Таблица 1.1

Шаг цепи,	Допускаемое давление в шарнирах роликовых цепей , при частоте вращения малой звездочки
		200	400	600	800	1000	1200	1600
12,7…15,875	35	31,5	28,5	26	24	22,5	21	18,5
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	-	-	-

В свою очередь,

. (1.5) Здесь

– коэффициент динамической нагрузки;

– коэффициент межосевого расстояния или длины цепи;

– коэффициент наклона передачи к горизонту;

– коэффициент способа регулировки натяжения цепи;

– коэффициент смазки и загрязнения передачи;

– коэффициент режима или продолжительности работы передачи в течение суток.

Значения коэффициентов и рекомендации по выбору смазки цепных передач приведены в табл. 1.2 и 1.3.

Таблица 1.2

Условия работы		Значения коэффициентов
Нагрузка переменная или близкая к ней
Нагрузка переменная
Линия центров звездочек наклонена к горизонту:
до
больше
Положение оси регулируется:
одной из звездочек
оттяжными звездочками или нажимными роликами
не регулируется
Производство:	Смазка (табл. 13.3)
без пыли	I
	II
запыленное	II
	III	до
		до
грязное	III	до
		до
	IV	до
односменное
двухсменное
трехсменное

Таблица 1.3

Качество смазки	Смазка цепных передач при окружной скорости
	<4	<7	<12
I – хорошая	Капельная	В масляной ванне	Циркуляционная под давлением	Разбрызгива-нием
II – удовлетво-рительная	Густая внутри-шарнирная	Капельная	В масляной ванне	Циркуляционная под давлением
	Пропитка цепи через
III – недоста-точная	Периодическая через
IV – работа без смазки	Допускается при до

Все детали стандартных цепей конструируют примерно равнопрочными. Это достигается соответствующим сочетанием размеров деталей, их материалов и термообработки. Для большинства условий работы цепных передач основной причиной потери работоспособности является износ шарниров цепи. В соответствии с этим в качестве основного расчета принят расчет износостойкости шарниров, а основной расчетный критерий

, (1.6) где – давление в шарнире; – окружная сила; и – диаметр валика и ширина цепи, равная длине втулки.

На основании формул (1.4) и (1.6) можно записать

.

И далее, используя формулы

Мощность, предаваемую ведущим валом определяют по формуле

, (1.7) где , – окружная сила; – скорость цепи.

Скорость цепи зависит от частоты вращения вала, числа зубьев звездочки и шага цепи

, (1.8)

Используя формулы (1.7) и (1.8), получим

.

Обозначим

– коэффициент числа зубьев,

– коэффициент частоты вращения (1.9)

При этом

. (1.10)

Произведение можно рассматривать как расчетную мощность , эквивалентную по своему влиянию на долговечность цепи мощности , приложенной в условиях работы базовой передачи:

= . (1.11)

Для удобства практических расчетов по формуле (1.11) составлена таблица 1.4 допускаемых значений расчетной мощности в зависимости от шага цепей. Здесь использована связь между , и , определяемая по табл. 1.1. Кроме того, принято , а за принимается ближайшая к расчетной частоте вращения из ряда в табл. 1.1: 50, 200, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1600 .

После определения расчетной мощности для проектируемой передачи по условию

(1.12) по табл. 1.4 назначают шаг цепи , который должен быть , указанного в табл. 1.1. Если однорядная цепь недостаточна или имеет слишком большой шаг, то применяют многорядную цепь. При этом

, (1.13) где – коэффициент числа рядов, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по рядам цепи:

Число рядов	1	2	3	4
	1	1,7	2,5	3

Таблица 1.4

Приводные роликовые однорядные цепи типа ПР из ГОСТ 135668 – 75	Шаг ,	Диаметр валика	Длина втулки	, при частоте вращения малой звездочки , и
				50	200	400	600	800	1000	1200	1600
ПР-12, 7–9000–2	12,7	3,66	5,80	0,19	0,68	1,23	1,68	2,06	2,42	2,72	3,20
ПР-12,7–18000–1	12,7	4,45	8,90	0,35	1,27	2,29	3,13	3,86	4,52	5,06	5,95
ПР-12,7–18000–2*	12,7	4,45	11,30	0,45	1,61	2,91	3,98	4,90	5,74	6,43	7,55
ПР-15,875-23000-1	15,875	5,08	10,11	0,57	2,06	3,72	5,08	6,26	7,34	8,22	9,65
ПР-15,875-23000-2*	15,875	5,08	13,28	0,75	2,70	4,88	6,67	8,22	9,63	10,8	12,7
ПР-19,05–32000*	19,05	5,96	17,75	1,41	4,80	8,38	11,4	13,5	15,3	16,9	19,3
ПР-25,4-56700*	25,4	7,95	22,61	3,20	11,0	19,0	25,7	30,7	34,7	38,3	43,8
ПР-31,75-88500*	31,75	9,55	27,46	5,83	19,3	32,0	42,0	49,3	54,9	60,0	-----
ПР-38,1-127000	38,1	11,12	35,46	10,5	34,8	57,7	75,7	88,9	99,2	108	-----
ПР-44,45-172400*	44,45	12,72	37,19	14,7	43,7	70,6	88,3	101	-----	-----	-----
ПР-50,8-226800*	50,8	14,29	45,21	22,9	68,1	110	138	157	-----	-----	-----

Примечания: 1. В обозначениях цепи кроме шага указаны статическая нагрузка, , и габарит по ширине (1 или 2). 2. Кроме нормальных (ПР) изготовляют длиннозвенные облегченные (ПРД) цепи. 3. Цепи, отмеченные звездочкой, изготовляют также двухрядными и трехрядными.

Параметрами оптимизации для цепной передачи являются: 1) тип цепи; 2) число рядов цепи; число зубьев звездочек; 4) шаг цепи (с учетом частоты вращения); 5) межосевое расстояние.

Силу натяжения от действия центробежных сил определяют по формуле

, (1.14) где – масса единицы длины цепи (по каталогу).

Сила предварительного натяжения от массы цепи

(1.15) где – длина свободной ветви цепи, приближенно равная межосевому расстоянию; – ускорение силы тяжести; – коэффициент провисания, зависящий от расположения привода и стрелы провисания цепи .

При большинстве режимов работы цепных передач резонансные колебания не наблюдаются, так как частота возмущающих импульсов больше частоты собственных колебаний. Кроме того, амплитуды колебаний уменьшаются вследствие демпфирующих свойств цепи.

Для приближенной оценки критической частоты вращения можно использовать формулу

, (13.16) где – межосевое расстояние, м; – натяжение ведущей ветки, Н; – масса 1м длины цепи, кг/м; – в мин^-1.

Пример расчета. Рассчитать цепную передачу в приводе цепного транспортера: , , , расположение линии центров передачи под углом к горизонту, передача открытая, работает в пыльном помещении в одну смену, регулируется передвижением оси малой звездочки, цепь роликовая.

Решение.

1. Назначаем , .

2. По рекомендациям (1.1) назначаем межосевое расстояние .

3. По формуле (1.12) определяем расчетную мощность, принимая значения коэффициентов по табл. 1.2: (нагрузка близка к равномерной), , , (выбираем смазку ШШ), . По формулам (1.5) и , , , , .

Принимаем ; .

4. По табл. 1.4. для принятых и назначаем однорядную цепь с шагом . При этом . Убеждаемся, что найденное .

5. По формуле (1.8), .

По табл. 1.3. назначаем густую внутришарнирную смазку.

6. Число звеньев цепи или длина цепи в шагах, по формуле (1.2)

.

Округляя до целого числа, принимаем . Уточняем по формуле (1.3)

=

.

Учитывая рекомендации по уменьшению межосевого расстояния [см. примечание к формуле (1.3)] на , окончательно назначаем .

7. Диаметры звездочек определяем по формуле :

;

.

На этом расчет можно закончить. Ниже определены некоторые параметры для того, чтобы подтвердить правильность принятых ранее допущений.

Окружная сила, по формуле (1.1), .

Натяжение от центробежных сил по формуле (1.14)

, где, по таблице ГОСТ, масса единицы длины цепи (по каталогу) .

Сила предварительного натяжения от массы цепи по формуле (1.15)

.

Обе эти силы малы по сравнению с , что оправдывает принятые допущения.

Оценим возможность резонансных колебаний по формуле (13.16) при :

.

Резонанса нет.