Учебное пособие 1878

2)они требуют более высокой точности установки валов, чем клиноременные передачи и более сложного ухода и регулирования;

3)передачи требуют установки в картерах;

4)сравнительно быстрое изнашивание шарниров цепи вследствие затруднительного подвода смазочного материала;

5)удлинение цепи из-за износа шарниров, что требует применения натяжных устройств;

6)скорость движения цепи, особенно при малых числах зубьев звездочек, не постоянна.

8.4. Детали цепных передач

Цепь является основным элементом, определяющим ее надежность и долговечность. Цепь состоят из шарнирно соединенных звеньев. Параметры цепей регламентированы стандартами. Характеристикой прочности цепи служит разрушающее усилие, величина которого устанавливается опытным путем на заводе-изготовителе.

Основными геометрическими характеристиками цепи является шаг «t» и ширина «b». По этим размерам и подбирают цепи.

Грузовые цепи (рис. 8.2, а, б) работают при малых скоростях (до 0,25 м/с) и больших нагрузках, их выполняют круглозвенными или простыми пластинчатыми и применяют для подвески, подъема и опускания груза в грузоподъемных устройствах.

Тяговые цепи (рис. 8.2, в) – работают при средних скоростях (до 2…4 м/с). Состоят из пластин простой формы и осей со втулками или без них. Эти цепи имеют большие шаги, т. к. Общая длина цепи значительна и их зубья взаимодействуют со звездочками, габариты которых нежестко ограничены. Применяются для перемещения грузов в транспортирующих устройствах.

Приводные цепи (рис. 8.2, г–л) – работают при значительных скоростях. Они выполняются с малым шагом для умень-

91

шения динамических нагрузок и с износоустойчивыми шарнирами для обеспечения необходимой долговечности цепи.

В настоящем разделе курса рассматриваются только

приводные цепи.

Рис. 8.2. Основные типы цепей [12]

92

Различают приводные роликовые (рис. 8.3) и втулочные цепи (ГОСТ 13568-75).

Приводная роликовая (ПР) цепь состоит из последовательно чередующихся внутренних (1) и внешних (2) пластин (3 звеньев), шарнирно соединенных между собой. Каждый шарнир состоит из валика (3) диаметром «d», впрессованного во внешние пластины и втулки (4), впрессованной в отверстие внутренних пластин (рис. 8.3). Ролик (5) свободно вращается на втулке и предназначен для уменьшения износа звеньев звездочки. Концы цепи соединяются с помощью разборного дополнительного звена.

Рис. 8.3. Конструкция роликовой цепи [12]

Приводная втулочная (ПВ) цепь отличается от роликовой тем, что не имеет роликов (5). Вес цепи меньше, но износ зубьев звездочки больше за счет скольжения между втулками и зубьями.

Длина цепи кратна числу соединительных пластин. При их чётном числе для соединения цепи в кольцо применяются нормальные соединительные звенья (рис. 8.4, а), а при нечётном специальные переходные звенья (рис. 8.4, б).

93

аб

Рис. 8.4. Соединительные звенья роликовой цепи: нормальные (а), переходные (специальные) (б) [12]

Для уменьшения размеров передачи при реализации больших усилий обычно применяют многорядные цепи с малым шагом. Их собирают из тех же элементов, за исключением валиков, длина которых равна общей ширине цепи. Чаще всего применяют 2-х (2ПР) и 3-х (3ПР) – рядные цепи.

Если передача работает в условиях ударной нагрузки, то применяют цепи с изогнутыми пластинами (ПРИ), благодаря чему в цепи возникают деформации изгиба и повышается податливость цепи (рис. 8.2, е). Деформирование пластин способствует гашению ударов.

Для пластин используется сталь 50 и 40Х, для втулок и валиков – сталь 20, 20Г, 20Х и др. при твердости HRC 47…55.

Зубчатая цепь (рис. 8.2, з, и) состоит из набора пластин, каждая из которых имеет по два зуба и впадину между ними для зуба звездочки. Цепи обеспечивают плавную и бесшумную работу. Для предотвращения смещения зубчатой цепи во время работы вдоль оси звездочки устанавливают направляю-

щие пластины.

Крючковые цепи (рис. 8.2, к) составляется из одних звеньев специальной формы без дополнительных деталей. Соединение звеньев производится при боковом перемещении их с наклоном звеньев друг к другу под углом 60°.

94

Втулочно-штырьевые цепи (рис. 8.2, л) собираются из чугунных звеньев с помощью стальных штырей, фиксируемых шплинтами. Эти цепи широко применяются в сельскохозяйственном машиностроении.

Зубчатые ремни изготавливают из резины, армированной стальными тросиками (0,3…0,8) мм. Основные размеры выбираются по нормали ОН6-07-5-63 в зависимости от моду-

ля m = 2, 3, 4, 5, 7, 10 мм.

8.5. Основные параметры цепных передач

Скорость цепи с частотой вращения звездочек ограни-

чивается износом цепи. Средняя скорость цепи определяется по формуле:

V Z U t м/с,

60 1000

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

U n1 Z2 n2 Z1

95

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: Zmin = 19…23; при средних Zmin = 17…19; при низких

Zmin = 13…15.

В передачах зубчатыми цепями Zmin 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. Ми-

нимальное межосевое расстояние определяется из условия, при котором угол обхвата цепью малой звездочки должен быть δ ≥ 120°.

При U ≤ 3.

При U > 3

amin De1 De2 9 U , мм

2 10

Оптимальное межосевое расстояние

a =(30…50)t

Максимальное межосевое расстояние

аmax = 80t

96

Количество звеньев цепи определяют по предварительно выбранному межосевому расстоянию amin; 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)аW 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.

97

9. ОСИ И ВАЛЫ

9.1. Общие сведения

Вращающиеся детали (шкивы, зубчатые колеса) машин устанавливаются на осях и валах, которые обеспечивают постоянное положение их оси вращения.

Оси – детали машин, которые служат для поддержания вращающихся вместе с ними или на них различных деталей. Вращение оси вместе с установленной на ней деталью производится относительно ее опор, называемых подшипниками. Оси не передают крутящего момента. В любом случае оси работают только на изгиб.

Валы – детали машин, которые не только поддерживают вращающиеся детали, но и передают по всей длине или на отдельных его участках крутящий момент. В связи с тем, что передача крутящего момента связана с возникновением сил, передающихся на валы (например, сил на зубьях зубчатых колес, сил натяжения ремней и др.), то они подвержены дейст-

вию не только крутящих моментов, но также поперечных сил и изгибающих моментов.

Некоторые валы не поддерживают вращающиеся детали (карданные валы автомобилей, валки прокатных станов и др.) и поэтому работают только на кручение.

9.2.Проектный расчет валов и осей

9.2.1.Составление расчетных схем

Проектный расчет валов и осей начинается с установления расчетной схемы и определения внешних нагрузок.

Валы и оси рассматриваются как балки, лежащие на шарнирных опорах. Прежде всего, должны быть установлены расстояния между опорами и места расположения насаживаемых на вал или ось деталей.

98

Для валов, вращающихся в радиальных подшипниках качения, установленных в опорах по одному, центр опорного шарнира совмещается с серединой подшипника.

Силы на валы (оси) передаются через насаженные на них детали: шкивы, звездочки, зубчатые колёса, блоки и т.д.

При этом принимают, что насаженные на вал (ось) детали передают силы и моменты валу (оси) на середине длины посадочной поверхности. Величина и направление действующих нагрузок определяются характером работы и расположением сидящих на валу или оси деталей. Нагрузками от собственного веса вала (оси) и расположенных на нем деталей в проектном расчете обычно пренебрегают, хотя принципиально их учёт и не представляет трудностей.

9.2.2. Расчёт опасного сечения

Для расчета валов и осей необходимо вычислить изгибающие и крутящие моменты в опасных сечениях. Поскольку действующие на вал нагрузки в общем случае расположены в различных плоскостях, их следует разложить на составляющие, лежащие в двух заранее выбранных взаимно перпендикулярных плоскостях. Причем за одну из таких плоскостей целесообразно выбрать плоскость, в которой уже лежат несколько или хотя бы одна из действующих сил. После этого можно найти составляющие реакции опор и построить эпюры изгибающих и крутящего моментов.

Поясним это на примере расчёта промежуточного вала двухступенчатого трехосного редуктора. На рисунке представлены аксонометрическая схема этого вала и действую-

щих на него нагрузок схема нагружения и эпюры соответствующих моментов (рис. 9.1).

Для определения результирующего изгибающего момента моменты во взаимно перпендикулярных плоскостях складываются геометрически:

M и Мх2 Му2 .

99

100