Детали машин и основы конструирования.-1
.pdf
|
Окончание табл. 6.5 |
||
Условия работы передачи |
Коэффициент |
||
Обозначение |
Значение |
||
Положение передачи - наклон линии центров |
|||
|
|
||
звездочек к горизонту, град: |
|
|
|
0 = 0...40 |
|
1.15 |
|
0 = 40...90 |
Кв |
1,05 |
|
0 S 6 O |
1 ,0 |
||
|
|||
0>6О |
|
1,25 |
|
Способ смазывания: |
|
|
|
непрерывный (в масляной ванне или от на |
|
0 ,8 |
|
соса) |
1C |
||
|
|||
капельный |
Лс |
1 ,0 |
|
|
|||
периодический |
|
1,5 |
|
Режим работы: |
|
|
|
односменный |
к р |
1 ,0 |
|
двухсменный |
1,25 |
||
трехсменный |
|
1,5 |
|
|
Полученное значение шага округляют до ближайшего стандартного. |
|||||
|
Оптимальное межосевое расстояние передачи принимают из условия |
|||||
долговечности цепи а = (30...50)/?. |
|
|
||||
|
Длина цепи в шагах (или число звеньев цепи) |
|
||||
|
|
. |
2 a |
z\+ z2 |
\2 |
Р_ |
|
|
z2 ~ Z 1 |
||||
|
|
|
|
|
2 тс , |
а |
|
Полученное значение округляют до |
|
||||
целого четного числа. |
|
|
|
|
||
|
Межосевое |
расстояние |
передачи |
|
||
при окончательно выбранном числе ша |
|
|||||
гов |
|
|
|
, |
|
|
|
а |
z \ + z 2 |
|
|
||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
г1 + z 2 2 - 4 |
|
2 |
|
|
|
+ |
z 2 ~ z \ |
Рис. 6.8. Схема цепной передачи |
||||
|
2 |
|
2% |
|||
Для нормальной работы передачи ведомая ветвь должна иметь не большое провисание f для чего расчетное межосевое расстояние умень шают на (0,002...0,004)<з (рис. 6 .8 ).
Диаметры звездочек (мм):
- диаметр делительной окружности
d = |
Р ; |
. |
180° |
sin----- |
|
Z
- диаметр окружности выступов
da =p\ к + к 2
где К - коэффициент высоты зуба, К = 097\К2- коэффициент числа зубьев,
К„ = ctg-?-^-; X - геометрическая характеристика зацепления; X = -j - , здесь
Z |
и \ |
d\ - диаметр валика шарнира цепи; - диаметр окружности впадин
d f =</-(</, -0,1754d).
6 .6 . Силы в ветвях цепи Окружная сила, передаваемая цепью,
где d - делительный диаметр звездочки.
Предварительное натяжение цепи от провисания ведомой ветви
F„p = k/ qa g ,
7 где q - масса 1 м цепи, кг/м; а - межосевое расстояние, м; g = 9,81 м/с -
ускорение свободного падения; kf - коэффициент провисания (kf = 6 для горизонтальных передач; kf= 3 для передач, наклоненных к горизонту до 40°; kf - 1 для вертикальных передач).
Натяжение цепи от центробежных сил
F n - q v 2
Натяжение ведущей ветви работающей передачи
F\ = Ft + Fnp + Fu.
Натяжение ведомой ветви цепи Fi равно большему из натяжений Fnp и ^ ц.
Нагрузка на валы звездочек
/*ОП К Ъ * 'IFПр, |
|
|
где кв- коэффициент нагрузки вала: |
|
|
Наклон линии центров к горизонту |
0...400 |
40...90° |
кв при спокойной нагрузке |
М5 |
1,05 |
При ударной нагрузке кв увеличивают на 10...15 %. Направление силы Fon принимают по линии центров валов.
6.7. Критерии работоспособности и расчета цепной передачи
Отказ цепной передачи может наступить в результате износа шарнира цепи, разрушения пластин, а также недостаточной долговечности цепи, ес ли число ударов ее при входе в зацепление превысит допускаемое значе ние.
Давление в шарнирах цепи
где d\ и В - соответственно диаметр валика и ширина внутреннего звена цепи, мм.
Допускаемое давление в шарнирах цепи [рJ уточняют в соответствии с фактической скоростью цепи V:
К, м/с |
0,1 |
0,4 |
1 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
[pj, Н/мм2 |
32 |
28 |
25 |
21 |
17 |
14 |
12 |
10 |
Перегрузка (рц > [рц]) не допускается. В таких случаях можно взять цепь типа ПР с большим шагом р и повторить проверку давления рп в шарнире либо увеличить число зубьев ведущей звездочки Z\ и повторить расчет передачи.
Прочность цепи
F\ К* + ^пр +
где Q - разрушающая нагрузка цепи, Н.
Допускаемые |
коэффициенты |
запаса |
прочности |
представлены в |
||||||
табл. 6 .6 . |
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 6.6 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Допускаемый коэффициент запаса прочности [5] для роликовых |
||||||||||
|
|
(втулочных) цепей при z\ = 15...30 |
|
|
||||||
Шагр, |
Частота вращения меньшей твердости звездочки ль об/мин |
|||||||||
мм |
50 I |
10 0 |
2 0 0 |
300 |
400 |
500 |
600 |
800 |
10 0 0 |
|
12,7 |
||||||||||
7,1 |
7,3 |
7,6 |
7,9 |
8 ,2 |
8,5 |
8 ,8 |
9,4 |
1 0 ,0 |
||
15,875 |
7,2 |
7,4 |
7,8 |
8 ,2 |
8 ,6 |
8,9 |
9,3 |
1 0 ,1 |
10 ,8 |
|
19,05 |
7,2 |
7,8 |
8 ,0 |
8,4 |
8,9 |
9,4 |
9,7 |
1 0 ,8 |
11,7 |
|
25,4 |
7,3 |
7,6 |
8,3 |
8,9 |
9,5 |
1 0 ,2 |
1 0 ,8 |
1 2 ,0 |
13,3 |
|
31,75 |
7,4 |
7,8 |
8 ,6 |
9,4 |
1 0 ,2 |
1 1 , 0 |
1 1 , 8 |
13,4 |
- |
|
38,1 |
7,5 |
8 ,0 |
8,9 |
9,8 |
10 ,8 |
1 1 , 8 |
12,7 |
— |
— |
|
44,45 |
7,6 |
8 ,1 |
9,2 |
10,3 |
П,4 |
12,5 |
- |
- |
— |
|
50,8 |
7,7 |
8,3 |
9,5 |
10 ,8 |
1 2 ,0 |
- |
- |
- |
- |
|
Долговечность цепи (с ]) определяется по числу ударов
и = 4zi»i60L Ф 1
Ггг1 5°8
где ]U\ - — - допускаемое число ударов в секунду; р - в мм.
Р
6.8. Последовательность расчета цепной передачи роликовой (втулочной) цепью
1 . Определить шаг цепи и округлить его до стандартного значения. Выбрать стандартную цепь.
2.Рассчитать число зубьев ведущей звездочки.
3.Определить число зубьев ведомой звездочки.
4.Найти фактическое передаточное число передачи и его отклонение
Aw от заданного w, Aw < 4 %.
5. Рассчитать оптимальное межосевое расстояние.
6 . Определить число звеньев цепи.
7. Уточнить межосевое расстояние.
8 . Определить диаметры звездочек.
9. Проверить частоту вращения меньшей звездочки:
И) < [И |].
10. Проверить число ударов цепи о зубья звездочек:
ий[Ц].
11. Проверить давление в шарнирах цепи:
Ри £ [Рц]. 12. Проверить прочность цепи:
S>[S\.
13.Определить силу давления цепи на вал.
6.9.Последовательность расчета передачи зубчатой цепью
Для зубчатых цепей еще не разработана единая методика расчета, по этому при расчете передачи с зубчатыми цепями используют данные заво- да-изготовителя или ориентировочные зависимости.
Особенность выбора зубчатых цепей заключается в том, что для одно го шага р цепи существует пять или шесть стандартных ширин В цепи (см. табл. 6.3).
Шаг цепи р выбирают по табл. 6.4 в зависимости от максимально до пустимой частоты вращения или угловой скорости меньшей звездочки.
Число зубьев z\ меньшей звездочки вычисляется по формуле
zlmin ” |
2 м, |
где и - передаточное число передачи.
При этом учитывают, что с увеличением числа зубьев z\ давление в шарнире, шаг и ширина цепи уменьшаются, а долговечность цепи соответ ственно увеличивается.
Требуемую ширину цепи вычисляют исходя из критерия износостой кости шарнира цепи по формуле:
250 К э Рх
где Кэ = КА - коэффициент эксплуатации для зубчатых цепей; Р\ - мощ ность на ведущей звездочке, кВт; р - шаг цепи, мм; V - скорость цепи, м/с; К у - скоростной коэффициент,
Ку= 1-1,1 К2-10 3
Определить:
1.Число зубьев меньшей звездочки.
2.Число зубьев большой звездочки.
3.Шаг цепи.
4.Скорость цепи.
5.Ширину цепи В и подобрать стандартную цепь.
6.10.Примеры расчета цепных передач
Пример 1
Рассчитать цепную передачу в приводе ленточного транспортера. Мощность на ведущей звездочке Р\ = 4,1 кВт при угловой скорости со ] = = 24,8 рад/с. Передаточное число цепной передачи 5. Нагрузка постоянная, работа двухсменная. Смазывание цепей периодическое. Наклон линий центров звездочек к горизонту 0 =38°. Натяжение цепей регулируется пе ремещением вала звездочки.
Решение:
1. Учитывая большую передаваемую мощность при средней угло вой скорости малой звездочки, принимаем для передачи однорядную ро ликовую цепь.
2. Число зубьев малой звездочки
Zimin = 29 - 2и = 29 - 2 • 5 = 19.
Принимаем z\ = 21.
3 .Число зубьев большой звездочки
Z2 = zjw = 21 • 5 = 105.
4.Определяем шаг цепи.
Вращающий момент на малой звездочке
Тх = -5- = 4 ,7 -°- = 189,5 Нм. ш, 24,8
Удельное давление в шарнире согласно табл. 6 .6 [рц] = 27,3 Н/мм3
для заданной coj = 24,8 рад/с » 240 об/мин.
Согласно условиям работы принимаем поправочные коэффициенты
(см. табл. 6.5) |
|
|
|
|
|
Кй = 1; |
= 1,5; |
/Г0 = 1; Крег = \;К р = 1,25. |
|
Коэффициент эксплуатации |
|
|
||
Кэ = /Гд * с * 0 * реГ *р |
= 1 *1,5 • М • 1,25 = 1,8 8 . |
|||
Шаг цепи |
|
|
|
|
|
/ |
Т\ *ЛГЭ~ |
_о |
/189,5-1,88 |
р > 2,8 3/------------ |
^ 2,8*3/—-— -——= 24,1 мм, |
|||
^ |
vZj [рц] |
|
V I . 2 1 . 2 7 , 3 |
|
|
г г» 1 |
|
||
Принимаем |
цепь |
с шагом |
25,4 |
мм, |
для которой |
d = |
7,95 мм, |
||||||||
В = 22,61 мм, q = 2,6 кг/м (см. табл. 6.1). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Для выбранной цепи по табл. 6.4 п]пш = 700 |
об/мин, следовательно, |
||||||||||||||
условие п\ < п\тгх выполняется, т. к. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
30 щ |
30-24,8 |
w |
|
^ |
|
|
|
|
|
|||
|
|
П\ = ------- |
= ----------- |
л |
|
= 237 сэ/мин. |
|
|
|
||||||
|
|
|
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для |
принятого шага |
цепи |
р |
= |
25,4 |
мм по |
табл. |
6 .6 |
уточняем |
||||||
[рц] = 28,7 Н/мм2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Скорость цепи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
V _ PglgM. _ 0,0254 -_21 |
2 4 ,8 _ 2 1 1 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
2л |
|
|
2л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 . Окружная сила, передаваемая цепью, |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
= |
_ 4,7 • 1Q3 |
= 2 2 2 5 |
н |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
' |
К |
2 ,1 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
7. Расчетное давление в шарнирах цепи |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Кэ |
2225 • 1,88 |
__ х тт/ |
2 |
Г |
1 |
|
п тт/ |
2 |
||||||
|
Рц = —— - = |
--------------= 23,4Н/мм |
<|г?п |
|
=28,7H/MMZ |
||||||||||
|
|
|
7,95-22,61 |
|
|
|
|
|
LFuJ |
|
|
|
|||
Износостойкость цепи обеспечивается. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
8 . |
Определяем длину цепи. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Ориентировочное межосевое расстояние. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
а = 40р = 40 -25,4 = 1016 мм. |
|
|
|
|
||||||||
Длина цепи в шагах |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
; _ 2 а |
[ zl + z2 |
| f z 2 - z ^ |
2 |
р _ 2-1016 f |
2 1 + 105 |
( |
||||||||
|
р _ р |
+ |
2 |
+[ |
2п |
) |
а ~ |
25,4 |
|
+ |
2 |
+ |
|||
|
|
|
1 0 5 -2 Л 2 25,4 |
147,5. |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
2п |
) |
|
1016 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Принимаем /р =148 шагов.
9. Межосевое расстояние, соответствующее окончательно принятой длине цепи,
. 25,4 Ш _*1±1£1 +Jh48 |
21 + 105^ |
„ |
( 105-21 |
= 1023 мм. |
4 |
2 ~ |
- 8 1 |
“ а Г |
|
10). Предварительное натяжение цепи от провисания ведомой ветви при Kf= 3
^0 = ^ п р = * / q a g =3-2,5 7 -1 ,0 2 3 -9 ,8 1 = 77 Н.
11. Сила, действующая на валы звездочек,
Fon = к в F , + 2 F0 = 1,1 5 .2 2 2 5 + 2 • 77 = 2713 Н .
1 2 . Число ударов
Пa l £ U ? U |
4 -21 -237 |
|
60/р |
60-148 ~ |
’ |
[с/] = 508= 508 =
25,4
и< [и].
Долговечность цепи обеспечивается.
13.Прочность цепи
S = F<*M+Fn p + F u *[S].
Q = 56700 H (см. табл. 6.1),
F, =2225 Н(см. п. 6 ),
Ka = 1 |
(см. п. 4 ), |
||
Fnp =77 Н(см. п. 10), |
|||
Fu = qV 2 |
= 2,57-2 ,1 1 2 |
=11,44 Н, |
|
[5] = 8,6 (см. табл. 6.7), |
|||
56700 |
“ — |
-24,5>М -8.6. |
|
5 = |
|||
'2225-1 + 77 + 11,44 |
2313,44 |
||
Прочность цепи обеспечивается.
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ
Приведены три группы задач. В первой группе представлены задачи по сварным и резьбовым соединениям; во второй - по соединениям с натя гом, шпоночным и шлицевым соединениям; в третьей - по передачам гиб кой связью (ременным и цепным).
При составлении сборника использованы М.Я. Романов, В.А. Кон стантинов, Н.А. Покровский. Сборник задач по деталям машин. - М.: Ма шиностроение, 1984, 240 с.; С.П. Фадеев. Расчеты деталей машин. - М.: Высшая школа, 1984, 181 с.
Каждый студент решает по одной задаче из каждой группы. Номер за дачи соответствует последней цифре номера зачетной книжки, номер ва рианта - предпоследней цифре.
1. Сварные и резьбовые соединения
Задача Ns 1
1
Блок 1 для каната вращается на оси 2, которая приварена к фланцу 3. Фланец шпильками 4 крепится к стальной плите 5.
Требуется определить: 1 ) диаметр шпилек d ;
2 ) напряжения в сварном шве.