1.6 Расчет цепной передачи

1.6.1 Исходные данные

Момент на ведущей звездочке Т₁ = 423,5 Н∙м; частота вращения ведущей звездочки n₁ = 88,2 мин^-1; передаточное число цепной передачи u = 1,54.

1.6.2 Компоновка передачи

По заданию (рисунок 1.4) высота Н = 650 мм, диаметр барабана D = 400 мм. Габариты двигателя d₃₀ = 240 мм, h₃₁ = 247 мм. Ориентировочно высота редуктора h_ред (без высот крышки люка и отдушины – на компоновку цепной передачи не влияют) в соответствии с рисунком 1.4 и таблицей 1.10: h_ред = h + 0,5d_а2Б +

+ a + δ_C1 = 175 + 0,5∙249,07 + 10 + 5 = 314,5 ≈ 315 мм.

Ширина лапы редуктора (рисунок 1.5) b_л = 60 мм. Лапы установлены на раму, сваренную из швеллеров, при условии ширины полки швеллера b_ш ≥ b_л. Отсюда принимаем [4, c. 441] швеллер № 16: b_ш = 64 мм, h_ш = 160 мм, s_ш =

= 5 мм, t_ш = 8,4 мм.

Размер (рисунок 1.4) h₂ = h_ред + h_ш = 315 + 160 = 475 мм больше, чем h₁ =

= H – 0,5D = 650 – 0,5∙400 = 450 мм на величину δ_у = 25 мм. Это значит, что между корпусом редуктора 4 и барабаном 5 конвейера следует обеспечить зазор δ_х. Принимаем δ_х = 50 мм.

Проекции межосевого расстояния цепной передачи на оси х и у: а_х = 0,5D +

+ δ_x + l, где l в соответствии с рисунком 1.3 и таблицей 1.10: l = 0,5d_а2Т + a + δ_C +

+ К₁ = 0,5∙238,33 + 10 + 5 + 28 ≈ 162,2 мм. Проекция а_х = 0,5∙400 + 50 + 162,2 =

= 412,2 мм. Принимаем а_х = 415 мм за счет увеличения δ_х до 52,8 мм. Вертикальная проекция а_y = H – (h + h_ш) = 650 – (175 + 160) = 315 мм.

Ограничения по вписанию диаметров вершин зубьев звездочек в габариты редуктора и барабана: D_e1  h_ред = 315 мм; D_e2  D = 400 мм.

1.6.3 Расчет передачи

1 Минимальное межосевое расстояние a_min по условиям компонови: a_min =

= (а_х² + а_y²)^1/2 = (415² + 315²)^1/2 = 521 мм.

2 Минимально допустимый диаметр вершин малой звездочки D_e1min [5, c. 6]:

D_e1min = 280[P₁ / (n₁²)^1/3]^1/3, где Р₁ = Т₁n₁ / 9550 = 423,5∙88,2 / 9550 = 3,91 кВт – передаваемая мощность; D_e1min = 280[3,91 / (88,2²)^1/3]^1/3 = 163 мм.

Наибольший диаметр D_e1max в зависимости от а и u [5, c. 6]: D_e1max = 1,66а /

/ (u + 1) = 1,66∙521 / (1,54 + 1) = 340,5 > h_ред = 315 мм.

Для увеличения надежности и долговечности передачи рекомендуют

D_e1 ≥ 1,15 D_e1min = 1,15∙163 = 187,5 мм; принимаем D_e1 = 188 мм, что меньше h_ред = 315 мм. Тогда ориентировочно D_e2 = uD_e1 = 1,54∙188 = 289,5 мм; принимаем D_e2 = 290 мм < D = 400 мм.

3 Цепь приводная роликовая – тип ПР.

Шаг цепи из условия износостойкости шарниров [5, c. 6]

Р′ = 28[T₁K_Э / (z₁m_p[p]₀]^1/3, (1.16) где К_Э = К_дК_аК_нК_регК_смК_режК_Т – коэффициент эксплуатации [5, c. 5],

здесь К_д – коэффициент динамичности нагрузки: нагрузка равномерная (ленточный конвейер) К_д = 1; К_а – коэффициент длины цепи: при а = (25…50)Р

К_а = 1; К_н – коэффициент угла ψ наклона передачи к горизонту: ψ = arctg(a_y/a_x) =

= arctg(315 / 415) = 37,2⁰ < 45⁰, поэтому К_н = 1; К_рег – коэффициент регулирования: при регулировании перемещением оси ведущей звездочки К_рег = 1; К_см – коэффициент способа смазки: при периодическом смазывании К_см = 1,5; К_реж – коэффициент режима работы К_реж = S^1/3, где S – число смен работы в сутки: при S = 1 К_реж = 1; К_Т – температурный коэффициент: при t⁰ < 150⁰ С К_Т =1;

К_Э = 1∙1∙1∙1∙1,5∙1∙1 = 1,5 < [2…3];

z₁ – число зубьев ведущей звездочки: предварительно рекомендуется принимать [5, c. 5] z_1min = 29 – 2u ≥ 13, т.е. z_1min = 29 – 2∙1,54 ≈ 26;

m_р – коэффициент рядности цепи [5, c. 6]: при числе рядов цепи r = 1 m_р =

= 1, r = 2 m_р = 1,7, r = 3 m_р = 2,5;

[p]₀ – допускаемое давление в шарнирах [5, c. 7]. Ориентируясь на интервал шагов Р = 12,7…38,1 мм и n₁ = 88,2 мин^-1, принимаем [p]₀ = 33 МПа.

Результаты расчета шага Р цепи по формуле (1.16) и основных параметров передачи для трех вариантов Р даны в таблице 1.11.

Таблица 1.11 – Параметры цепной передачи

Параметры	Формула	Число рядов цепи r				Примечание
		1	2	3
1. Шаг цепи Р′, мм; Р, мм	(1.16) округление	25,3 25,4	21,2 25,4	18,66 19,05		ГОСТ 13568-97
2. Уточнение чисел зубьев z1min	9 + 0,2 Р	14	14	13		[5, c.5]
z1′	22∙103Т1КЭ / / (Р3mp[p]0) ≥ z1min	25,8	14,9	24,5
z1	округление *	25	15	25
z2′	u′ z1	38,5	23,1	38,5		u′ = 1,54
z2	округление	39	23	39
3. Фактическое переда- точное число u	z2 / z1	1,56	1,53	1,56
4. Диаметр делительной окружности dд1, мм	P / sin(1800/ z1)	202,66	122,17	151,99		[5, c. 8]
dд2, мм	P / sin(1800/ z2)	316,15	186,92	237,1
5. Диаметр окружности вершин зубьев De1, мм	Р[0,5 + ctg(1800 / z1)]	213,8	132,2	159,9		[5, c. 8]
Окончание таблицы 1.11
Параметры	Формула	Число рядов цепи r					Примечание
		1	2	3
Диаметр окружности вершин зубьев De2, мм	Р[0,5 + ctg(1800 / z2)]	327,3	197,5	245,5
Проверка ограничений	De1 / hред	0,68	0,42	0,51			< 1
	De2 / D	0,82	0,49	0,61			< 1
6. Межосевое расстоя- ние, мм: минимальное аmin	0,6 De1(u + 1)	328	201	246
максимальное аmax	80Р	2032			1534
оптимальное аopt	(25…50)Р	635…1270			476…952
Примечание – * Выбрано нечетное z1 для равномерного износа шарниров цепи и зубьев звездочек.

4 Из сравнения вариантов следует:

а) для всех трех вариантов условия ограничения размеров звездочек по вписанию в габариты сборочных единиц привода выполняются;

б) только в первом варианте диаметры D_e1 = 213,8 мм и D_e2 = 327,3 мм больше ориентировочно принятых (п. 2) по условиям надежности и долговечности передачи минимальных диаметров D_e1 = 188 мм и D_e2 = 290 мм, а также в первом варианте z_1min = 25, что почти соответствует рекомендуемому z_1min = 26;

в) кроме указанных преимуществ, в первом варианте однорядная цепь.

Исходя из этого, выбираем первый вариант расчета:

. ЦЕПЬ ПР – 25,4 – 60 ГОСТ 13568-97.

5 Принимая из условия оптимальности межосевого расстояния отношение а_Р = а / Р = 30, будем иметь а = 30∙25,4 = 762 мм, что больше а_min = 328 мм и меньше а_max =2032 мм.

Число звеньев цепи [5, c. 8] W′ = 2a_P + 0,5z_c + ²/ a_P, где z_c = z₁ + z₂ = 25 +

+ 39 = 64;  = (z₂ – z₁) / (2π) = (39 – 25) / (2π) = 2,23. Тогда W′ = 2∙30 + 0,5∙64 + + 2,23² / 30 = 92,17; принимаем W = 92.

Длина цепи L = WP = 92∙25,4 = 2337 мм.

Фактическое межосевое расстояние [5, c. 9] a = 0.25P{(W – 0,5z_c) + [(W –

– 0,5z_c)² – 8²]^1/2} = 0,25∙25,4{(92 – 0,5∙64) + [(92 – 0,5∙64)² – 8∙2,23²]^1/2} = 760 мм. Уменьшение а на провисание цепи для нормальной работы а = (0,002…0,004)а =

= 1,52…3,04 мм; принимаем а = 2 мм. Тогда окончательно межосевое расстояние а_ц = а – а = 758 мм.

В соответствии с рисунком 1.4 проекция а_y – const и а_ц должно быть увеличено за счет изменения горизонтальной проекции а_х = (а_ц² – а_y²)^1/2 = (758² –

– 315²)^1/2 = 689 мм. Первоначально принятое расстояние между редуктором и приводным барабаном δ_х = 52,8 мм должно быть увеличено до δ_х = 326,8 ≈ 327 мм, т.е. на 274 мм. По условиям размещения привода в данной задаче это ограничение не оговаривается, следовательно, допустимо.