11.5.Основные параметры цепных передач

Скорость цепи с частотой вращения звездочек ограничивается износом цепи. Средняя скорость цепи определяется по формуле:

м/с

где Z – число зубьев звездочки;

U – частота вращения (об/мин);

t – шаг цепи, мм.

Считается, что «U» ограничивается напряжениями при ударе цепи о звездочку. Рекомендуемые значения «n» в зависимости от типа цепи и величины шага «t» приводятся в справочной литературе.

Передаточное число (среднее) – определяется из условия равенства средней скорости цепи на звездочках

Z, n, t = Z₂·n₂·t

Передаточное число ограничивается допускаемыми габаритами передачи, углами обхвата и числами зубьев. Обычно U ≤ 7, но в тихоходных передачах U ≤ 10.

Числа зубьев звездочек. Минимальные числа зубьев звездочек отграничиваются износом шарниров, динамическими нагрузками и шумом передач. С уменьшением «Z» возрастают неравномерность скорости цепи и скорость удара цепи о звездочку. Минимальные числа зубьев в силовых передачах роликовыми цепями при максимальных частотах вращения: Z_min = 19…23; при средних Z_min = 17-19; при низких Z_min = 13…15.

В передачах зубчатыми цепями Z_min увеличивают на 20…30 %. Следует выбирать нечетное число Z (особенно на малой звездочке), что в сочетании с четным числом звеньев цепи способствует ее равномерному износу.

Расстояние между осями звездочек и длина цепи. Минимальное межосевое расстояние определяется из условия, при котором угол обхвата цепью малой звездочки должен быть δ ≥ 120°.

При U ≤ 3.

, мм

При U > 3

, мм

Оптимальное межосевое расстояние

a =(30…50)t

Максимальное межосевое расстояние

а_max = 80t

Количество звеньев цепи определяют по предварительно выбранному межосевому расстоянию a_min; шагу t и Z₁, Z₂

Первые два члена формулы определяют потребное число звеньев при Z₁ = Z₂, когда ветви цепи параллельны; Третий член учитывает наклон ветвей.

Число звеньев «Y», полученное по формуле округляется до ближайшего четного числа. Затем находится уточненное межосевое расстояние

Полученное значение «а» необходимо уменьшить на (0,002…0,004)а_W для обеспечения провисания цепи.

Шаг цепи является основным параметром цепной передачи. Цепи с большими шагами имеют большую несущую способность, но допускают меньшие частоты вращения, работают с большими динамическими нагрузками и шумом.

11.6.Критерии работоспособности и расчета цепных передач

Причины выхода из строя цепных передач:

а) Износ шарниров, приводящий к удлинению цепи. Допускаемое удлинение – 1,5…2,5 % (для всех цепей);

б) усталостное разрушение пластин по пружинам (основной критерий для быстроходных тяжелонагруженных роликовых цепей);

в) поворачивание осей и втулок в пластинах в местах запрессовки;

г) выкрашивание и раскалывание роликов;

д) износ зубьев звездочек.

В качестве основоного расчета передач следует принять расчет, обеспечивающий высокую износостойкость шарниров. Ресурс цепи R ≥ 3…5 тыс. часов работы.

11.7.Основы работы передачи

Окружное усилие в цепной передаче передается за счет сил давления зубьев ведущей звездочки на звенья цепи и затем давлением звеньев ведущей ветви на зубья ведомой звездочки.

В процессе работы ведущая ветвь цепи испытывает постоянную нагрузку S₁, которая состоит из полезной силы P и натяжения ведомой ветви S₂.

S₁ =Р + S₂

Натяжение S₂ можно определить из условия равновесия цепи (рис. 11.6). При этом вес (q) одного погонного метра цепи принимается для простоты как вес на длине, равной межосевому расстоянию (a_W). Стрела провисания – (f).

Рис. 11.69. Определение усилия натяжения цепи

Уравнение моментов

Обычно S₂ составляет менее 10 % от Р.

Обозначим

,

где k_f – коэффициент провисания

и получим

S₂ = k_f·q·a.

Принимая f = 0,02·а, получим для горизонтальной передачи (Q = 0) k_f = 6, при Q ≤ 40°.

k_f = 4 и при Q > 40° k_f = 2, а при Q =90° k_f = 1,0.

Натяжение цепи от центробежной силы определяется и учитывается при V > 5 м/с.

где V – скорость цепи, м/с

g = 9,81 м/с² – ускорение силы тяжести.

Каждое звено ведет цепь при повороте звездочки на один угловой шаг, а затем уступает место следующему звену. В связи с этим скорость цепи при равномерном ращении звездочки не постоянна. Она максимальна в положении звездочки, когда ее радиус, проведенный через шарнир, перпендикулярен ведущей ветви.

В произвольном угловом положении звездочки, когда ведущий шарнир повернут на угол α скорость цепи равна

V = ω₁·R₁·Cos α ;

где ω₁ – постоянная угловая скорость ведущей звездочки;

R₁ – радиус начальной окружности.

Угол (α) изменяется в пределах от 0 до , поэтому и скорость цепи изменяется от V_max до .

Мгновенная угловая скорость ведомой звездочки равна

где R₂ – радиус начальной окружности ведомой звездочки

β – угол поворота шарнира, примыкающего к ведущей ветви по отношению к перпендикуляру на эту ветвь. Угол β изменяется от «0» до .

Мгновенное передаточное число равно

т.к. α ≠ const; β ≠ const, то и U ≠ const , чем больше Z₁ и Z₂, тем выше равномерность движения.