Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Зиновьев, Владимир Андреевич. Детали машин учебник для немеханических специальностей высших технических учебных заведений

.pdf
Скачиваний:
14
Добавлен:
30.10.2023
Размер:
15.2 Mб
Скачать

$ 15. Ременные передачи

189

и по таблице определяется коэффициент к^.

а°..............................

180

170

160

150

140

130

120

110 100 90 80

.

1,00

0,98

0,95

0,92

0,89

0,86

0,83

0,79

0,74

0,68

0,62

10. Определяется по стандартной таблице коэффициент ki (в учеб­

ных расчетах можно

принимать

кг

0,7).

 

кет,

передаваемая

11. Определяется по табл.

9

мощность TVo в

ремнем в зависимости от сечения, скорости и диаметра DM меньшего

шкива.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 9

 

 

 

 

 

 

 

 

Мощность в кет, передаваемая клиновыми ремнями, в зависимости

от скорости и сечения ремня и величины диаметра

меньшего шкива

Сечение рем­

Диаметр DM

 

 

 

Скорость ремня

в м/сек

 

 

ня по ГОСТу

меньшего

 

2

3

*

5

10

25

1284-57

шкива в мм

1

О

71

0,08

0,15

0,21

0,27

0,33

0,66

1,09

80

0,09

0,17

0,24

0,31

0,38

0,74

1,27

 

90

0,10

0,19

0.26

0,34

0,42

0,82

1,38

 

90

0,13

0,24

0,36

0,47

0,59

1,04

1,20

А

100

0,15

0.28

0,41

0,54

0,66

1,18

1,56

112

0,17

0,32

0,46

0,60

0,74

1,32

1,88

 

 

125

0,20

0,36

0,52

0,67

0,81

1,47

2,21

 

125

__

0,43

0,63

0,83

1,02

1,84

2.29

Б

140

0,48

0,70

0,91

1,12

2,06

2.75

160

0,53

0,77

1,01

1.25

2,23

3,52

 

180

0,58

0,83

1,08

1,32

2,41

3,98

12.Определяется число ремней по формуле (139).

Пример 1. Рассчитать плоскоремепную передачу по следующим данным: ремень прорезиненный; передаваемая мощность N = 10 л. с.; число оборотов меньшего ведущего шкива п = 1450 об/мин; передаточное число i = 3 (сколь­ жения ремня пе учитывать); коэффициент Со = 1 (передача открытая); коэффи­

циент С3 = 0,7;

межосевое расстояние

I = 2,4 м:

Приняв d

1 (наибольшее допустимое), а = 25 кГ/см2 и W = 100 кГ^м2

(по справочным данным), получаем

 

 

1

= 22,5 .кГ* /см

 

к0 = 25 — 100

Производим вычисления, необходимые для определения величины попереч­ ного сечения ремня:

/V = Ю л. с. = 10 • 75 кГм/сек = 75 000 кГсм/сек\

л Dn л £>1450 ,

= .--------- =-------------= 761> см сек-. 60 60

190

Передачи вращательного

движения

 

 

п

75 000

990

,,

.

Р

=

990

=

63

 

“ к

~ 76-D22.5 • 1

■ С\С20,7

CxC2D

 

 

, д

Ъ

 

63

 

 

 

b D ~ 40

С\С2Рг СМ'

Необходимый для определения коэффициента Ci угол а охвата ремнем мень­

шего шкива можно определить по чертежу или по формулам

а = 180° — 60°

D, — D,

Z>2 — D,

—j—;

а = 2arccos----- —к .

Задаваясь стандартными толщинами 6,

составляем табл. 10.

Таблица 10

Варианты сечений ремня и диаметров меньшего шкива

Вариант

 

1

2

3

4

Толщина ремня б в мм.............................................

 

2,5

3,75

5

6,25

Диаметр меньшего шкива

в мм.....................

100

150

200

250

Угол охвата а в град........................................................

 

175

172

171

166

Скорость ремня в м/сек.............................................

 

7,6

11,4

15,2

19

Коэффициент Сг, учитывающий угол охвата . .

0,985

0,976

0,973

0,958

Коэффициент С2, учитывающий скорость ремня

1,017

0,988

0,942

0,896

Произведение коэффициентов С/Л..........................

1

0,95

0.91

0,86

Ширина ремня Ъ в см.................................................

 

25,2

10,35

6,92

4,7

Вариант 1 неприемлем из-за большой ширины ремня: ремни толщи­

ной 2,5 мм такой ширины не изготовляются.

Заменив в варианте 2 нестандартный диаметр 150 мм на стандартный 160 мм, можно принять к исполнению:

 

,$ 16. Цепные передачи

19t

по варианту 2

Di — 160 мм; Ъ — 100 мм; 6 — 3,75

мм;

по варианту 3 Di = 200 мм; b = 70 мм; 6 = 5 мм;

мм.

по варианту 4

Di = 250 мм; b = 50 мм; 6 = 6,25

Окончательный выбор варианта следует производить с учетом индивидуаль­

ных условий, не получивших в задании отражения.

Пример 2. Рассчитать клиноременную передачу от электродвигателя мощ­ ностью 2,8 кет. Число оборотов вала электродвигателя п = 970 в минуту; передаточное число i = 5; межосевое расстояние — наименьшее возможное;

коэффициент режима /с2 = 0,7; скольжение ремня не учитывать.

1)Так как по заданию межосевое расстояние должно быть получено наи­ меньшим возможным, то выбираем сечепие А.

2)По такой же причине принимаем Бм = 90 мм.

3)Бб = 90 ■ 5 = 450 мм (скольжение ремня не учитывается).

4)v = л 0,09 • 970 : 60 = 4,57 « 4,6 мЦек.

5)Zmin = 0,55 (450 + 90) + 8 = 305 мм.

6)

450 + 90

л = 850 мм;

W = ------- ------

£0 = 2 • 305 + 850

= 1566 мм.

Принимается стандартная длина L = 1633 мм.

7)I = 0,25 [(1633 — 850) + V(1633 — 850)2 -8-32 400 = 344,5 мм.

8) и = 4,6 м/сек : 1,633 м = 2,8 сев-1 < 15 сев-1.

9) а = 180° - 60° ( 4ао°,Г?0>) = 117°; /сх = 0,82.

\344,5 /

10)k2 = 0,7 (задано).

11)Путем интерполяции получаем N0 = 0,54 кет..

12)Число ремней

2,8

_

7. —

- —U

0,54-0,82-0,7

Принимается к исполнению комплект из девяти ремней сечением А и расчет­ ной длиной 1633 мм (внутренняя длина по ГОСТу 1284-57 1600 мм).

При увеличении Бм, но и при увеличении межосевого расстояния число ремней могло бы быть меньшим. Еще меньшее число ремней можно получить при выборе сечения Б, но в этом случае межосевое расстояние получилось бы значительно большим найденного выше по расчету.

§ 16. ЦЕПНЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Общие сведения

Цепная передача осуществляется между валами с параллель­ ными осями при помощи двух зубчатых колес, называемых звездоч­

ками, и охватывающей звездочки цепи. Этот вид передачи при­

192 Передачи вращательного движения

меняется, когда соблюдение точного передаточного отношения яв­ ляется необходимым и когда применение зубчатой передачи является нецелесообразным из-за слишком большого для такой передачи межосевого расстояния.

Цепная передача применяется при скоростях цепей до 25 м/сек и может быть применена при больших мощностях (до 5000 л. с.).

При тщательном изготовлении, тщательном монтаже и благоприятном соотношении размеров деталей передачи к. п. д. передачи может доходить до 0,98.

Так как натяжение ведущей ветви цепи близко к величине окруж­ ного усилия, а натяжение ведомой ветви близко к нулю, то давление

на валы в цепной передаче получается меньшим, чем при прочих равных условиях в ременной передаче.

Слабым местом цепной передачи является цепь. При больших межосевых расстояниях цепь значительно провисает, а при износе

настолько удлиняется, что начинает спадать со звездочек. Для избежания этого применяются натяжные приспособления, услож­ няющие передачу, или износившуюся цепь укорачивают путем удаления одного-двух звеньев.

Применяемые в машиностроении цепи делятся на три группы:

1)грузовые (для подъемных устройств);

2)тяговые (для транспортирующих устройств);

3)приводные (для передач).

Ниже рассматриваются только приводные цепи.

Приводные цепи и звездочки

Наибольшее распространение получили втулочно-роликовые и зубчатые цепи.

Фиг. 114.

Фиг. 115.

Звено втулочно-роликовой цепи

(фиг. 114) состоит или из двух

наружных пластин 1, запрессованных на валике 5, или двух внутрен­ них пластин 2, запрессованных на втулке 4. Втулка может свободно поворачиваться на валике. Для уменьшения износа зубьев звездочек

$ 16. Цепные передачи

193

на втулку 4 также свободно надевается ролик 5. Цепь на звездочке удерживается внутренними пластинами.

Для передачи больших усилий применяются многорядные цепи

из двух, трех и более однорядных ветвей, соединенных в поперечном направлении удлиненным валиком.

Зубчатая цепь (фиг.115) состоит из пластин 1 зубообразной

формы, соединенных попарно запрессованной в них втулкой 2. Валик 3, шарнирно (под­ вижно) сопрягаясь со втул­ ками 2, соединяет пла­

стины в цепь. Изготов­ ляются цепи и с более сложным устройством шарнира. Соскакивание

зубчатой цепи со звез­

дочки устраняется или боковыми пластинками 4, или направляющими пла­ стинами посередине цепи.

Преимущества зубча­ тых цепей — плавность

(передача без толчков и вибраций) и бесшумность

работы.

Цри больших ско­

 

ростях зубчатые цепи ра­

Фиг. 116.

ботают

более надежно,

и дороже втулочно-ролико­

однако

они конструктивно сложнее

вых.

Материал подвижных элементов приводных цепей должен обла­ дать высокой износостойкостью и прочностью, что достигается приме­ нением термообработанных качественных или легированных сталей.

Звездочки отличаются от зубчатых колес лишь профилями зубьев. Методы расчета размеров и построения профилей фрезерованных зубьев (фиг. 116) звездочек для приводных втулочно-роликовых цепей указаны в ГОСТе 591-55.

Если шаг t выбранной цепи и число z зубьев звездочки, то из треугольника ОВОх получаем

.£= A>sin36o:

2 2 2г

откуда диаметр делительной окружности звездочки Do (основной размер) получается равным

<14°)

sin-------

 

Остальные указанные на фиг. 116 величины определяются по

ГОСТу 591-55.

13 Заказ 45.

194 Передачи вращательного движения

На фиг. 117 изображен профиль зубьев звездочки для зубчатой цепи. Диаметры делительной окружности и окружности выступов определяются по формуле (140).

На фиг. 118 показаны в разрезе ободы звездочек для цепей с боко­ выми направляющими пластинами (фиг. 118, а) и для цепей с внутрен­

Фиг. 117.

Фиг. 118.

ними направляющими пластинами (фиг. 118, б), для которых в зубьях предусмотрена щель.

Основы расчета цепных передач

Цепные передачи выходят из строя из-за износа шарниров звеньев

цепи и износа зубьев звездочек. Влияние на износ разных факторов изучено еще недостаточно. В настоящее время расчет цепных передач производится по эмпирическим формулам и таблицам, обобщающим опыт эксплуатации цепных передач. Из расчета определяют наи­ меньшее число зубьев Zmin, передаточное число г и межосевое рас­ стояние А. Как показывает опыт, передача становится достаточно износостойкой, если угол охвата малой звездочки (фиг. 119) не меньше 120° и не меньше пяти-шести звеньев цепи с зубьями звездоч­

ки находятся

в зацеплении. В соответствии с этим можно считать

Zmm =15-4- 18.

Такие условия обеспечиваются при любых межосе­

вых расстояниях,

если i < 3,5, а при i > 3,5, если А > Лщщ. При

i = 3,5

4- 7 наименьшее допустимое межосевое расстояние Лт1П =

.

.г,

^1нар +-®2нар

= (1,1

4-1,5)

-------- 2--------

Осуществление цепной передачи является возможным при числе зубьев, равном 7 для втулочно-роликовой цепи и 13 для зубчатой.

16. Цепные передачи

195

Однако такими числами зубьев надежная работа передачи не обеспе­ чивается, и с такими числами зубьев в исключительных случаях

могут осуществляться лишь маломощные и тихоходные передачи.

Действительное число зубьев. Увеличение числа зубьев zx мень­ шей звездочки уменьшает износ цепи, так как при этом уменьшается

угол

поворота

звена

цепи

при посадке его

на

звездочку, равный

[3

= — (фиг.

120),

и усилие Р. При шаге

t в

мм, мощности N,

в

л.

zi

 

 

в мину-

 

 

с. и числе оборотов

 

 

Однако

при этом

увеличиваются

фигцд.

размеры

передачи

и сокращается

с течением времени вслед­

срок службы цепи.

Дело в том, что

ствие износа и вытяжки цепи ее шарниры располагаются на окруж­ ности большего диаметра, чем в начале работы передачи (фиг. 121).

Смещение шарниров по радиусу ведомой звездочки в направле­

нии к вершинам зубьев по аналогии с равенством (140) запишется так:

Л Do

Л t

(141)

2

. 180° ’

 

2 sm------

 

 

z2

 

Из равенства (141) видно, что чем больше число зубьев на ведомой звездочке, тем при меньшем износе (меньшем A t) наступает такое

расположение ее звеньев относительно вершины зубьев, при кото­ ром цепь может спадать с зубьев звездочки (предельное состояние

эксплуатационной годности цепи).

Исходя из этих соображений, число

зубьев

большей звездочки

z2 = zii

рекомендуется

принимать

не

больше

 

100.

 

Изложенные выше соображения потребовали

оправданных прак­

тикой рекомендаций

по

минимально допустимому числу зубьев z

меньшей

звездочки

(табл. 11).

 

 

 

 

Таблица 11

 

 

 

 

 

 

 

 

Рекомендуемые минимально-допустимые числа зубьев z2 в зависимости

 

 

от

передаточного числа

 

 

 

Цепь

 

 

Передаточное число

 

1—2

2-3

3-4

4-5

 

5—6

6

 

 

 

Втулочно-ролико­

 

 

 

 

 

 

 

вая ..................30—27

27—25

25—23

32—21

21—17 17-15

Зубчатая

.... 35—32

32—30

30—27

27—23

23—19

19—17

13*

196 Передачи вращательного движения

Шаг цепи является одним из исходных параметров при выборе ■цепи. Рассмотрение равенства (140) показывает целесообразность выбора меньшего шага цепи, так как при этом уменьшается износ цепи и размеры звездочки. Кроме того, меньшему шагу соответ­ ствует меньшая масса звена и, стало быть, при заданном числе оборо­ тов меньшая сила удара между зубом звездочки и шарниром цепи.

Таким образом число зубьев и число оборотов меньшей звездочки

и

шаг цепи взаимно

связаны. Эта связь установлена эмпирически

в

виде следующих

зависимостей:

 

Фиг.

120.

 

 

Фиг. 121.

для

втулочно-роликовой

цепи

 

 

 

 

t <

4760 мм;

(142)

для

зубчатой

цепи

 

 

 

 

 

 

^800

мм.

(143)

 

 

 

 

В тихоходных передачах, рассчитанных по формулам (142) и (143), шаг получается значительным по величине. Для уменьшения

шага и, следовательно, габаритов передачи можно в этом случае применить многорядную втулочно-роликовую или более широкую

зубчатую цепи.

Допускаемая разрушающая нагрузка. Вторым параметром для выбора цепи является допускаемая разрушающая нагрузка, опре­ деляемая зависимостью

So = Рп'к9 кГ,

(144)

 

$ 16.

Цепные передачи

 

197

п

75

нагрузка в кГ;

 

 

где Р

=——- — полезная

 

 

 

п — допускаемый

коэффициент

безопасности

(выби­

 

рается из таблиц в зависимости от шага

и числа

 

оборотов

ведущей звездочки);

 

 

 

ка — коэффициент эксплуатации, учитывающий наиболее

 

характерные условия применения цепи, отражаю­

 

щиеся на ее

износостойкости

(берется из

таблиц).

Поверочный расчет цепи на износ. Выбранная по шагу и допу­ скаемой разрушающей нагрузке цепь подвергается поверочному

расчету па износ по удельному давлению.

При этом используются следующие формулы: для втулочно-роликовой цепи

p =

(145>

для зубчатой цепи

 

В этих формулах:

 

 

 

 

 

<146>

удельное

давление

в

шарнире

звена цепи

[р] — допускаемое

в кГ/мм2;

втулки в

мм (см.

фиг. 114);

 

I = Св + 2 s — длина

 

d — диаметр валика

в

мм (см.

фиг. 114 и 115);

b — ширина зубчатой цепи (фиг.

115).

 

Величины [р], Св,

s, d и Ъ выбираются по таблицам.

Нагрузка на валы определяется по формуле

 

 

Рв = Ркв,

 

 

(147)

где кв — коэффициент нагрузки

вала, зависящей от расположения

передачи и

характера

нагрузки

(берется

из таблиц).

Выражение (147) не учитывает величины предварительного натяжения цепи ввиду ее малости.

Пример. Произвести расчет и выбор элементов цепной передачи с зубчатой цепью от электродвигателя к редуктору по следующим данным: передаваемая мощность Л1 = 13,6 л. с.; т= 970 об/мин; передаточное число i = 2,8; меж­ осевое расстояние А = 600 мм; работа цепи спокойная, односменная, преду­ смотрена регулировка межосевого расстояния с помощью салазок электродви­ гателя; смазка цепи капельная (регулярная); угол наклона цепи около 40°.

1) При i = 2,8 по табл. 7 принимаем число зубьев ведущей звездочки zi =

= 30.

Число зубьев ведомой звездочки получаем равным z2= zi z = 30 • 2,8 = 84.

2)

Шаг цепи по формуле (143)

 

3”

 

5800

5800

= 19,05

 

 

У970г30

мм = —у— ,

 

У п z

 

4

 

 

 

 

ЧТО по справочной таблице [4 ] может быть принято. 3) Диаметр ведущей звездочки по формуле (140)

°01= .

t

19,05

= 182

мм.

180°

.

180°

Sln

zx

Sm

30

 

 

198

 

Передачи вращательного

движения

Диаметр ведомой звездочки

 

 

 

 

 

Dn

= ~

84 • 19,05 = 510 мм.

 

 

°2

Л

3,14

 

 

4)

Наименьшее допускаемое межосевое расстояние (по справочным данным)

Лт1п = 2)1 нар + °2 нар

4- (30 4- 50) мм = 182 + 510 + 50 = 396 мм,

что значительно меньше заданного межосевого расстояния А = 600 мм.

5)

Скорость движения

цепи

 

 

 

 

60 •1000

30 • 19,05 • 970

— 9,24 м/сек,

 

 

60 • 1000

 

 

что значительно меньше наибольшей допустимой скорости 22 м/сек

6) Полезное усилие в цепи

 

 

 

 

 

Р.

,

75/У:

75-13,6

...

р

 

 

 

 

V

“924“ = 111

КГ-

 

 

 

 

 

 

 

7)

Коэффициент кэ,

учитывающий условия эксплуатации, равен

 

 

 

 

к& — кхк2к3к^к3к3.

 

где ку

= 1

(спокойная нагрузка);

 

 

к2

= 1

(регулировка натяжения цепи перемещением двигателя на салазках);

к3

= 1

(принимается по таблице в зависимости от отношения числа звеньев

к,

= 1

в цепи к сумме зубьев звездочек);

 

под углом, меньшим 60°);

(линия центров наклонена к горизонту

к5

= 1 (смазка капельная);

 

 

 

ks

= 1

(односменная работа).

 

 

Следовательно, кэ = 1.

8)Коэффициент п.' безопасности принимается в зависимости от шага цепи и числа оборотов ведущей звездочки в минуту. В данном случае по справочной таблице п' = 36,8.

9)Допускаемая разрушающая нагрузка

So = Рпкэ = 11136,8 • 1 = 4100 кГ.

10) По шагу t = 19,05 мм выбираем цепь типа В с внутренней направляю­ щей пластиной (нагрузка спокойная) шириной Ъ = 33 мм.

Для такой цепи разрушающая нагрузка Sp = 4900 кГ.

И) Проверяем величину удельного давления в шарнире цепи по фор

муле (146).

Диаметр валика d при t — 19,05 мм по справочной таблице принимается

равным 5 мм. Удельное давление

Р0,76 db k0,76 • 5 • 33 — 0,88 кГ1мм‘!‘-

Допускаемое удельное давление определяется по справочной таблице в за­ висимости от шага цепи, числа зубьев и числа оборотов меньшей звездочки в ми­ нуту. В данном случае допускаемое удельное давление равно 1,1 кГ/мм2.

Расчет втулочно-роликовой цепи производится аналогично расчету зубча­ той цепи.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ