13.6. Расчетцепных передач

где T1 — вращающий момент на ведущей звездочке, Н · м; d1 — делительный диаметр ведущей звездочки, мм; P1 — мощность на ведущейзвездочке, кВт;V 1 — скоростьцепи , м/с.

13.6. Расчет цепных передач

Предварительный расчет. Определяют статическую разрушающуюсилу проектиру емойцепи

где S — коэффициент безопасности, зависящий от степени ответственности передачи, точности определения действующих нагрузок и коррозионного воздействия на передачу. Минимальные значения коэффициента безопасности: при отсутствии коррозии S 6 10, при активной коррозии S 18 50.

По найденному значению Fр в стандартах на приводные цепи

находят несколько вариантов цепи, для которых разрушающая сила несколько больше требуемой ( Fp Fр ). Найденные варианты

различаются шагом, числом рядов и типом цепи. Предварительный расчет, как правило, не позволяет выбрать оптимальный вари-

ант, алишь определяетобластьвозможных решений.

Основной расчет. Проводят по условию износостойкости шар-

нировцепи . Давление в шарнирахне должно превышать допускаемо - го в данных условиях эксплуатации. Давление p в шарнирах и путь трения S f связаныэмпирической зависимость ю

где C— некоторая постоянная величина для конкретных условий эксплуатации; m — показатель степени, зависящий от вида трения в шарнирах( при обильном смазывании m 3, при недостаточном

смазыванииm = 1…2).

Условное давление в шарнирах цепи в предположении нулевого зазора между валиком и втулкой и равномерного распределениядавления в шарнире

315

Глава 13. Цепныепередачи

где Kэ — коэффициент эксплуатации; Ft — окружная сила на звездочках, Н; A— площадь проекции шарнира на диаметральное сечение, мм2;p][— допускаемоедавление, МПа.

Площадьпроекцшарниира

где d— диаметр валика; b— длина втулки (см. рис. 13.3). Для стандартных цепей A определяют по таблицам в зависимости от шагаP.

Коэксплуатацииффициент

Здесь коэффициент Kд учитывает динамичность внешней нагрузки: при спокойной нагрузке Kд = 1, при нагрузке с толчками Kд = = 1,2…1,5, при сильных ударах Kд = 1,8. Коэффициент Ka учитываетвлияние межосевого расстояния : чембольшеa, темреже каждое звено входит в зацепление со звездочкой и тем меньше износ в

звеньев цепи; P— шаг цепи; L— длина рассчитываемой цепи). Коэффициент Kн учитывает влияние наклона линии, соединяющей оси звездочек передачи к горизонту: чем больше наклон передачи, тем меньше допустимый суммарный износ цепи; при угле наклона

45 Kн = 1, при 45 Kн 0,15 . Коэффициент Kрег учитывает влияние регулирования цепи: для передач с регулируемым положением оси одной из звездочек Kрег = 1, для передач с нерегулируемым положением звездочек Kрег = 1,25. Коэффициент Kсм учитывает влияние характера смазывания: при непрерывном смазывании в масляной ваннеили от насоса Kсм = 0,8, прирегулярном капельном иливну тришарнирном смазывании Kсм = 1, при нерегулярном смазывании Kсм 1,5. Коэффициент Kреж учитывает влия-

316

13.7. Силы, действующие в ветвях передачи

учитывает влияние температуры окружающейсреды (при –25 °C < < T< 150 °C принимают KT = 1, при экстремальных условиях

KT > 1).

Если расчетом получено значение коэффициента Kэ > 3, следует принять конструктивные меры по улучшению условий работыпередачи .

Проверочные расчеты. Проводят при значительных отличиях реальных условий эксплуатации от средних. Проверку на прочность при пиковых перегрузках выполняют для передач землеройных, сельскохозяйственных и других машин, при работе которых возникают неучитываемые предельные состояния( встреча с непрогнозируемымпрепятствием ). Услпровиечности

гдеk п — кратностькратковременнойперегрузки.

Для тяжело нагруженных быстроходных передач (при скорости цепи V> 20 м/c) проводят расчет деталей на сопротивление усталости. По этому критерию разрушающую силу определяют раздельно для пластин Fу1 , валиков Fу2 , втулок Fу3 и роликов Fу4 . Допускаемая окружная сила на звездочках по условию сопротивленияуста лости

Точное определение ресурса цепи по износу шарниров весьма за-

труднительно. Интенсивность изнашивания шарниров цепей при изменении конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов в пределах, характерных для реальных машин, изменяется от 0,00001 до 1000 мкм на 1 м пути трения. Поэтому расчет приводныхцепей на износ поединой зависимостипока невозможен .

13.7.Силы, действующие в ветвях передачи

Введущей ветви цепи в процессе стационарной работы передачи действует постоянная сила F 1, состоящая из окружной силы

Ft и силы натяжения ведомой ветви F2:

317

Глава 13. Цепныепередачи

Силанатяженведомойветвия

F2 F0 Fц ,

где F0 , Fц — силы натяжения цепи от силы тяжести и от центро-

бежныхсил .

Натяжение от силы тяжести при горизонтальном( и близком к нему) положении линии, соединяющей оси звездочек, определяетсякак для гибкойнераснити: яжимой

дачи, из треугольника ОАВ (см. рис. 14.9). Расчетная сила, действующаянавалы передачи ,

F kвFt,

где kв — коэффициент, учитывающий массу цепи (для горизонтальнойпереда чиk в = 1,15, для вертикальной — kв = 1,05).

13.8. Переменность скорости цепи

При работе цепной передачи движение цепи определяется движением шарнира звена, вошедшего последним в зацепление с ведущей звездочкой( рис. 13.6). Скорость шарнира Vш, м/с, при постоянной угловой скорости ведущей звездочки 1, с–1:

318

13.8. Переменностьскорос тицепи

Vш 500 1d1,

щий шарнир повернут относительно перпендикуляра к ведущей ветвицепипод углом , скорость цепи

V Vш cos .

где d2 — делительный диаметр большой( ведомой) звездочки, мм;— угол поворота шарнира на ведомой звездочке (относительно перпендикуляра к ведущей ветви цепи), угол изменяется в пределахот 0 до z2 .

Мгновенноепередаточное отношение

319

Глава 13. Цепныепередачи

число зубьев звездочек (тогда cos и cos ближе к единице, основное влияние оказывает увеличение числа зубьев малой звездочки).

Непостоянство скорости цепи вызывает динамические нагрузки и удары, что не позволяет использовать цепные передачи в приводах с высокими требованиями по кинематической точности вращениявалов .

Пример. Рассчитать передачу роликовой цепью от тихоходного вала редуктора к приводному валу конвейера. Вращающий момент на ведущей звездочке, расположенной на тихоходном валу редуктора, T1 420 Н м.

Частота вращения ведущей звездочки n1 60 мин 1. Передаточное отношение u 3. Межосевое расстояние a 1200 мм.

Передача расположенапод углом 40° к горизонту, смазывание периодическое, работа односменная, положение валов передачи не регулируется.

Решение.1. Предварительное значение шага однорядной цепи определяем по эмпирической формуле, основанной на геометрическом и силовомподоб ииразмерного ряда цепей по ГОСТ 13568–97:

P 4,5 3 T1 4,5 3 420 33,7 мм.

Ближайшее значение шага и соответствующую ему площадь проекциишарнира находим изта бл. 13.1: P 31, 75 мм, A 260 мм2 .

320

Обозначения: A — площадь проекции шарнира; Bвн — расстояние между внутреннимипластинам ицепи .

2. Рассчитываем минимально допустимого числа зубьев малой (ведущей) ибольшой (ведомой) звездочек:

z1 min 29 2u 23; z2 z1u 69.

3. Вычисляем коэффициент эксплуатациисм( . формулу (13.16)):

A260

где [ p] 34,6 МПа —допускаемое давлен ие в шарнирах (табл. 13.2).

321

Глава13. Цепныепередачи

Таблица 13.2

7. Находим делительный диаметр большой звездочки: