5. Расчет цепной передачи

На рис. 1 показана кинематическая схема цепной передачи. Для расчета передачи необходимы исходные данные, которые приведены ниже.

Рис. 1

Исходные данные: назначение привода, вращающий момент на ведущей звездочке Т₁, мощность на валу ведущей звездочки Р₁, частота вращения n₁, передаточное число u, особенности конструкции передачи (открытая или закрытая), способ регулирования провисания цепи, угол наклона прямой, на которой расположены оси звездочек, режим работы (число смен).

1. Определяются числа зубьев звездочек, ведущей и ведомой .

Число зубьев ведущей звездочки принимается нечетным, что способствует более равномерному износу шарниров цепи, в зависимости от передаточного числа по таблице 21, или определяется по формуле

Таблица 1

u	1...2	2...3	3...4	4...5	5...6
z1	30...27	27...25	25...23	23...21	21...17

Минимальное число зубьев звездочки можно определить по формуле

,

при этом, можно уменьшить габариты передачи, окружную скорость, но с уменьшением числа зубьев увеличивается угол поворота шарниров цепи, что приводит к увеличению интенсивности изнашивания шарниров.

Число зубьев ведомой звездочки также рекомендуется принимать нечетным

.

Во избежание нарушения зацепления цепи с зубьями звездочки максимальное число зубьев рекомендуется принимать не более 120. Для быстроходных цепных передач число зубьев z₂, рекомендуется принимать чётным, для того, чтобы исключить колебания цепи.

2. Коэффициент эксплуатации, учитывающий конкретные условия монтажа и эксплуатации цепной передачи

,

где коэффициент динамической нагрузки, принимается по таблице 2,

коэффициент, учитывающий влияние межосевого расстояния, таблица 23,

коэффициент, учитывающий угол наклона передачи к горизонту, таблица 4,

коэффициент, учитывающий способ регулирования натяжения цепи, таблица 5,

коэффициент, учитывающий влияние способа смазывания цепной передачи, таблица 6,

коэффициент режима или продолжительности работы передачи в течение суток, таблица 7.

Таблица 2

Характер нагрузки	Спокойная	Умеренные колебания	Значительные колебания
Кд	1,0	1,25...1,5	1,6...2,5

Таблица 3

	а = (30...50)t	a < 25t	a > (60...80)t
Ка	1,0	1,25	0,8

Таблица 4

Угол наклона, град.	0...60	более 60
Кн	1	1,25

Таблица 5

Способ регулирования	Автоматически	Натяжными звездочкой или роликом	Периодическое, перемещением одной из звездочек
Крег	1,0	1,1	1,25

Таблица 6

Способ смазки	Картерная, окунанием	Непрерывная капельная	Периодическая
Ксм	0,8	1,0	1,3...1,5

Таблица 7

Режим работы	Односменный	Двухсменный	Трехсменный
Креж	1,0	1,25	1,45...1,5

3. Определяется шаг цепи

, мм

где: Т₁ вращающий момент на валу ведущей звездочки, Нм,

р допускаемое давление в шарнирах цепи, Н/мм², принимается предварительно по таблице 11 в зависимости от частоты вращения ведущей звездочки n₁, выбирается среднее значение,

m число рядов цепи, предварительно можно принять m=1.

Значение шага цепи t следует выбрать по ГОСТ, таблица 8.

Таблица 8

Цепи приводные роликовые однорядные серии ПР (ГОСТ 13568-97)

t, мм	Fразр, H	q, кг/м	А, мм2
12,7	18200	0,65	39,6
15,875	22700	0,80	54,8
19,05	31800	1,5	105,8
25,4	56700	2,6	179,7
31,75	88500	3,8	262
38,1	127000	5,5	394
44,45	172400	7,5	473
50,8	226800	9,7	646

Примечание: F_разр разрушающая нагрузка, q масса 1 м длины цепи, А площадь опорной поверхности шарнира. Пример условного обозначения роликовой однорядной цепи с шагом t=19,05 мм: Цепь ПР-19,05-31800 ГОСТ 13568-97.

Таблица 9

Цепи приводные роликовые двухрядные 2ПР (ГОСТ 13568-97)

t, мм	Fразр, H	q, кг/м	А, мм2
12,7	31800	1,4	105
15,875	45400	1,9	140
19,05	72000	3,5	211
25,4	113400	5,0	359
31,75	177000	7,3	524
38,1	254000	11,0	788
44,45	344100	14,4	946
50,8	453800	19,1	1292

Примечание: пример условного обозначения роликовой двухрядной цепи с шагом t=19,05 мм: Цепь 2 ПР-19,05-7200 ГОСТ 13568-97.

4. Определяется окружная скорость

, м/с

Для уменьшения динамических нагрузок на цепь и звездочки в открытых передачах окружную скорость рекомендуется ограничивать V  7 м/с, допускаемые значения частот вращения меньшей звездочки n₁ приведены в таблице 10.

Таблица 10

Допускаемое значение частоты вращения звездочки [n₁], мин ^-1

Шаг, t, мм	[n1] ,мин -1	Шаг , t, мм	[n1] ,мин -1
12,7	1250	31,75	630
15,875	1000	38,1	500
19,05	900	44,45	400
25,4	800	50,8	300

Для того, чтобы уменьшить окружную скорость, следует уменьшить число зубьев z₁ или шаг цепи t, однако это может привести к увеличению давления в шарнирах цепи. В этом случае следует выбрать двухрядную цепь.

5. Окружное усилие

, H

где: Р₁ мощность на валу ведущей звездочки, кВт

6. Среднее давление в шарнирах цепи

, Н/мм²

где: А площадь опорной поверхности шарнира, мм².

Проверяется условие: , где р следует уточнить по выбранной стандартной величине шага t и частоте вращения n₁, с учетом числа зубьев звездочки z₁, умножив [p] на коэффициент к_z = 1+0,01(z₁-17), таблица 11.

Таблица 11

Допускаемое среднее давление в шарнирах цепи [p], Н/мм² , при z₁ = 17

	Шаг цепи, t, мм
n1,мин	12,7	15,875	19,05	25,4	31,75	38,1	44,45	50,8
50	46	43	39	36	34	31	29	27
100	37	34	31	29	27	25	23	22
200	29	27	25	23	22	19	18	17
300	26	24	22	20	19	17	16	15
500	22	20	18	17	16	14	13	12
750	19	17	16	15	14	13	-	-
1000	17	16	14	13	13	-	-	-
1250	16	15	13	12	-	-	-	-

Если давление превышает допускаемое значение, следует выбрать цепь с большим шагом или двухрядную цепь с тем же шагом.

7. Определяется предварительно межосевое расстояние в общем виде , если нет определенных требований к габаритам передачи, то рекомендуется использовать зависимость

8. Число звеньев цепи

Число звеньев следует округлить до целого четного числа, чтобы избежать установки переходного соединительного звена.

9. Уточняется межосевое расстояние

Для свободного провисания цепи расчетное межосевое расстояние следует уменьшить на 0,2…0,4%, округлив его до целого числа.

10. Силы, действующие на цепь.

Суммарная сила, действующая в ведущей ветви цепи, складывается из окружной, F_t, центробежной F_v, и силы от провисания цепи F_f

,

где k_d коэффициент динамичности,

,

,

где q масса 1 м цепи, таблицы 8, 9,

k_f коэффициент провисания, зависящий от расположения привода и стрелы провисания цепи, приближенно можно принимать при горизонтальном расположении передачи k_f = 6, при расположении передачи под углом 40^о …45^о к горизонту k_f = 3, при вертикальном расположении k_f = 1.

11. Нагрузка, действующая на валы и подшипники, Н

,

Величина этой силы в дальнейшем может быть использована при определении опорных реакций, расчете валов, определении долговечности подшипников.

12. Коэффициент запаса прочности на разрыв

проверяется условие s[s], значения [s] приведены в таблице 12.

Таблица 12

Значения нормативного коэффициента запаса прочности [s] приводных роликовых цепей нормальной серии

n1, мин-1	Шаг цепи, мм
	12,7	15,875	19,05	25,4	31,75	38,1	44,45	50,8
50	7,1	7,2	7,2	7,3	7,4	7,5	7,6	7,6
100	7,3	7,4	7,5	7,6	7,8	8,0	8,1	8,3
300	7,9	8,2	8,4	8,9	9,4	9,8	10,3	10,8
500	8,5	8,9	9,4	10,2	11,0	11,8	12,5	-
750	9,3	10,0	10,7	12,0	13,0	14,0	-	-
1000	10,0	10,8	11,7	13,3	15,0	-	-	-

13. Делительные диаметры звездочек, мм

14. Наружные диаметры звездочек

при z30:

при z>30:

15. Определяются размеры звездочек, выбирается их конструкция. Примеры конструкции звёздочек даны в Приложении.