3. Пример расчета

Расчет цепной передачи выполнен в двух вариантах: с использованием однорядной и двухрядной цепи для одних исходных данных, что также позволяет сделать сравнительный анализ и дать оценку каждого решения.

Исходные данные: цепная передача входит в привод цепного конвейера, вращающий момент на ведущей звездочке Т₁=420 Нм, мощность на валу ведущей звездочки Р₁=11 кВт, частота вращения n₁=250 мин^-1, передаточное число u=2,8, передача открытая, нагрузка в приводе с умеренными колебаниями, угол наклона прямой, на которой расположены оси звездочек равен 0^о, способ смазывания цепи периодический, регулирование провисания цепи периодическое, передвижением одной из звездочек, режим работы 2-х сменный. Кинематическая схема приведена на рис. 2.

Рис. 2

1. Определяются числа зубьев звездочек, ведущей и ведомой .

Если к габаритам цепной передачи не предъявляются определенные требования, то число зубьев ведущей звездочки принимается нечетным в зависимости от передаточного числа по таблице 1, или определяется по формуле

,

примем z₁=25.

Число зубьев ведомой звездочки также рекомендуется принимать нечетным

,

примем z₂=71.

При этом передаточное число изменится u=z₂/z₁=71/25=2,84. Отклонение от заданного составляет 1,4%, что допустимо.

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

,

где коэффициент динамической нагрузки, принимается по таблице 2, =1,3, умеренные колебания нагрузки,

коэффициент, учитывающий влияние межосевого расстояния, таблица 3, =1, межосевое расстояние предполагается определять по формуле a=(30…50)t,

коэффициент, учитывающий угол наклона передачи к горизонту, таблица 4, =1, угол наклона равен 0^о,

коэффициент, учитывающий способ регулирования натяжения цепи, таблица 5, =1,25, регулирование периодическое,

коэффициент, учитывающий влияние способа смазывания цепной передачи, таблица 6, =1,3, смазывание периодическое,

коэффициент режима или продолжительности работы передачи в течение суток, таблица 7, =1,25, режим работы двухсменный.

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.

Примем шаг цепи t по ГОСТ, таблица 28, t=38,1 мм. В этой таблице приведены параметры цепи, необходимые для дальнейшего расчета: F_разр=127 кН, разрушающая нагрузка, q=5,5 кг/м, масса 1 м длины цепи, А=394 мм², площадь опорной поверхности шарнира.

Условное обозначение роликовой однорядной цепи с шагом t=38,1 мм:

Цепь ПР-38,1-12700 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.

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.

m коэффициент рядности цепи, для однорядной цепи, m = 1.

Допустимое давление в шарнирах р следует уточнить по выбранной стандартной величине шага t и частоте вращения n₁, с учетом числа зубьев звездочки z₁, умножив табличное значение [p] на коэффициент к_z = 1+0,01(z₁-17)=1+0,01(25-17)=1,08, таблица 11.

Уточненное значение [p]=18·k_z=18·1,08=19,4 Н/мм². Условие выполняется.

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. Примем =130.

9. Определяется межосевое расстояние, мм

Для свободного провисания цепи расчетное межосевое расстояние следует уменьшить на 0,2…0,4%, округлив его до целого числа. Примем =1554 мм.

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

, Н

где k_d коэффициент динамичности, k_d=1,3,

, Н,

, Н

где q масса 1 м цепи, q=5,5 кг/м,

k_f коэффициент провисания, зависящий от расположения привода и стрелы провисания цепи. Величину k_f 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

, н.

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

12. Коэффициент запаса прочности

,

значение [s]=9,4, таблица 12. Условие s[s] выполняется.

13. Делительные диаметры звездочек, мм

, мм,

, мм

14. Наружные диаметры звездочек

при z30: , мм,

при z>30: ,мм

15. Определяются размеры звездочек, выбирается их конструкция.

Основные размеры однорядных и двухрядных цепей приведены в Приложении 1.

Формулы для вычисления размеров зуба и венца звездочки в поперечном сечении приведены в Приложении 2.

Метод расчета и построения профиля зубьев звёздочек для приводных роликовых цепей достаточно подробно представлены в литературе [2,3,4].

Для уменьшения габаритов передачи можно выбрать 2-х рядную цепь с меньшим шагом и уменьшить число зубьев звездочек.

Вариант расчета передачи с уменьшенными габаритами при тех же исходных данных приведен ниже.