5. Расчет открытой цепной передачи

Шаг цепи:

где [p] = 28 МПа – допускаемое давление в шарнирах.

К_э – коэффициент эксплуатации

К_э = К_дК_сК_К_регК_р,

где К_д = 1 – коэффициент динамической нагрузки,

К_с = 1,5 – смазка периодическая,

К_ = 1,0 – положение передачи горизонтальное,

К_рег = 1,25 – нерегулируемая передача,

К_р = 1,25 – работа в одну смену.

К_э = 1,51,25∙1,25 = 2,34.

z₁ – число зубьев малой звездочки,

z₁ = 29 – 2u = 29 – 23,11= 22,8,

принимаем ближайшее нечетное значение z₁ = 23

р = 2,8(96,210³2,34/2328)^1/3 = 19,7 мм

Принимаем ближайшее большее значение р= 25,40 мм:

- разрушающая нагрузка Q = 60,0 кН;

- масса одного метра цепи q = 2,6 кг/м;

- диаметр валика d₁ = 7,92 мм;

- ширина внутреннего звена b₃ = 15,88 мм

Уточняем разрушающую нагрузку [p] = 28,1 МПа [1c.91].

Число зубьев ведомой звездочки:

z₂ = z₁u = 233,11 = 71,5

Принимаем z₂ = 71

Фактическое передаточное число

u₂ = z₂/z₁ = 71/23 = 3,08

Отклонение фактического передаточного числа от номинального

|3,11 – 3,08|100/3,11 = 0,9%

Межосевое расстояние

а_р = 0,25{L_p-0,5z_c+[(L_p-0,5z_c)² – 8²]^0,5}

где L_p – число звеньев цепи,

z_c – суммарное число зубьев,

z_c =z₁+z₂ = 23+71 = 94,

 = (z₂ – z₁)/2 = (71 – 23)/2 = 7,64

L_p = 2a_p+0,5z_c+²/a_p = 240+0,594 + 7,64²/40 = 128,5

где а_р = 40 – межосевое расстояние в шагах (предварительно),

принимаем L_p = 128

а_р = 0,25{128 – 0,594 +[(128 – 0,594)² – 87,64²]^0,5} = 39,8

a = a_pp = 39,825,40 = 1010 мм.

Длина цепи

l = L_pp = 128·25,40 =3251 мм

Определяем диаметры звездочек

Делительные диаметры

d_д = t/[sin(180/z)]

ведущая звездочка:

d_д1 = 25,40/[sin(180/23)] = 186 мм,

ведомая звездочка:

d_д2 = 25,40/[sin(180/71)] = 574 мм.

Диаметры выступов

D_e = p(K+K_z – 0,31/)

где К = 0,7 – коэффициент высоты зуба

• – геометрическая характеристика зацепления,

К_z – коэффициент числа зубьев

 = р/d₁ = 25,40/7,92 = 3,21,

К_z1 = ctg180/z₁ = ctg180/23 = 7,28,

К_z2 = ctg180/z₂ = ctg180/71 = 22,59,

D_e1 = 25,40(0,7+7,28 – 0,31/3,21) = 200 мм,

D_e2 = 25,40(0,7+22,59 – 0,31/3,21) = 589 мм.

Диаметры впадин:

D_f = d_д – (d₁ – 0,175d_д^0,5)

D_f1= 186 – (7,92 – 0,175186^0,5) = 180 мм

D_f2= 574 – (7,92 – 0,175574^0,5) = 570 мм

Ширина зуба:

b = 0,93b₃ – 0,15 = 0,9315,88 – 0,15 = 14,62 мм

Толщина диска:

С = b+2r₄ = 14,62+21,6 = 17,8 мм

где r₄ = 1,6 мм при шаге < 35 мм

Допускаемая частота вращения меньшей звездочки

[n] = 1510³/p = 1510³/25,4 = 590 об/мин

Условие n = 302 < [n] = 590 об/мин выполняется.

Число ударов цепи

U = 4z₁n₂/60L_p = 423302/60128 = 3,62

Допускаемое число ударов цепи:

[U] = 508/p = 508/25,40 = 20

Условие U < [u] выполняется.

Фактическая скорость цепи

v = z₁pn₂/6010³ = 2325,40302/6010³ = 2,94 м/с

Окружная сила:

F_t = Р₂/v = 3,040·10³/2,94 =1034 H

Давление в шарнирах цепи

p = F_tK_э/А,

где А – площадь проекции опорной поверхности в шарнирах цепи.

А = d₁b₃ = 7,9215,88 = 126 мм³.

р =10342,34/126 = 19,2 МПа.

Условие р < [p] = 28,1 МПа выполняется.

Коэффициент запаса прочности

s = Q/(k_дF_t+F_v+F₀)

где F_v – центробежная сила

F₀ – натяжение от провисания цепи.

F_v = qv² = 2,62,94² = 22 H

F₀ = 9,8k_fqa = 9,82,02,61,010 = 51 H

где k_f = 2,0 – для передачи с углом к горизонту 60º

s = 60000/(11034+22+51) = 54,2 > [s] = 8,4 [1c.94].

Сила давления на вал

F_в = k_вF_t+2F₀ = 1,151034+251 = 1291 H.

где k_в = 1,15 – коэффициент нагрузки вала.

Так как условия р < [p] и s > [s] выполняются, то можно утверждать, что данная передача выдержит передаваемую нагрузку и будет стабильно работать в нормальных условиях весь срок службы.