5. Расчет открытой цепной передачи (рис.5.1)

Шаг цепи

где [p] = 25 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.

Рис.5.1 Геометрические и силовые параметры цепной передачи

z₁ – число зубьев малой звездочки

z₁ = 29 – 2u = 29 – 24,37= 20,3,

принимаем ближайшее нечетное значение z₁ = 21

р = 2,8(75,510³2,34/2125)^1/3 = 19,5 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] = 25,5 МПа [1c.91].

Число зубьев ведомой звездочки:

z₂ = z₁u = 214,37 = 91,7

Принимаем z₂ = 91

Фактическое передаточное число

u₂ = z₂/z₁ = 91/21 = 4,33

Отклонение фактического передаточного числа от номинального

4,37 – 4,33|100/4,37 = 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 = 21+91 =112,

 = (z₂ – z₁)/2 = (91 – 21)/2 =11,14

L_p = 2a_p+0,5z_c+²/a_p = 240+0,5112+11,14²/40 = 139,1

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

принимаем L_p = 140

а_р = 0,25{140 – 0,5112+[(140 – 0,5112)² – 811,14²]^0,5} = 40,5

a = a_pp = 40,525,40 = 1028 мм.

Длина цепи

l = L_pp = 140·25,40 =3556 мм

Определяем диаметры звездочек

Делительные диаметры

d_д = t/[sin(180/z)]

ведущая звездочка:

d_д1 = 25,40/[sin(180/21)] = 170 мм,

ведомая звездочка:

d_д2 = 25,40/[sin(180/91)] = 736 мм.

Диаметры выступов

D_e = p(K+K_z – 0,31/)

где К = 0,7 – коэффициент высоты зуба

λ– геометрическая характеристика зацепления,

К_z – коэффициент числа зубьев

 = р/d₁ = 25,40/7,92 = 3,21,

К_z1 = ctg180/z₁ = ctg180/21 = 6,63,

К_z2 = ctg180/z₂ = ctg180/91 = 28,95,

D_e1 = 25,40(0,7+6,63 – 0,31/3,21) = 184 мм,

D_e2 = 25,40(0,7+28,95 – 0,31/3,21) = 750 мм.

Диаметры впадин:

D_f = d_д – (d₁ – 0,175d_д^0,5)

D_f1= 170 – (7,92 – 0,175170^0,5) = 160 мм

D_f2= 736 – (7,92 – 0,175736^0,5) = 732 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 = 462 < [n] = 590 об/мин выполняется.

Число ударов цепи

U = 4z₁n₂/60L_p = 421454/60140 = 4,54

Допускаемое число ударов цепи:

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

Условие U < [u] выполняется.

Фактическая скорость цепи

v = z₁pn₂/6010³ = 2125,40454/6010³ = 4,04 м/с

Окружная сила:

F_t = Р₂/v = 3,586·10³/4,04 = 888 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 = 8882,34/126 = 16,5 МПа.

Условие р < [p] = 25,5 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4,04² = 42 H

F₀ = 9,8k_fqa = 9,83,52,61,028 = 90 H

где k_f = 3,5 – для передачи с углом к горизонту 30º

s = 60000/(1888+42+90) = 58,8 > [s] = 9,9 [1c.94].

Сила давления на вал

F_в = k_вF_t+2F₀ = 1,15888 +290 = 1201 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.