Детали машин. Методички к курсовому проекту / РАСЧЕТ ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Детали машин и ТММ»

РАСЧЕТ ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ

Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Детали машин»

для студентов машиностроительных специальностей

Нижний Новгород

1999

Составители: А.А. Ульянов, Ю.П. Кисляков, В.В. Андреев

УДК 621.81 (075.5)

Расчет цепных передач: Метод. указания к курсовому проекту по дисциплине «Детали машин» для студентов машиностроительных спец./ НГТУ; Сост.: А.А. Ульянов, Ю.П. Кисляков, В.В. Андреев.– Н. Новгород, 1999. – 23 с.

Научный редактор Н.В. Дворянинов

Редактор И.И. Морозова

Подп. к печ. 08. 02.99. Формат 60х841/16. Бумага газетная.. .

Печать офсетная Печ. л. 1,5. Уч.- изд. л.1,3. Тираж 250 экз. Заказ 56. Нижегородский государственный технический университет. Типография НГТУ,. 603600, .Н. Новгород, ул. Минина, 24.

© Нижегородский государственный технический университет, 1999

2

1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.1.Целью данных методических указаний является пояснение методики выполнения расчета цепных передач в приводах машин на основе массовой учебной литературы [1, 2, 3]. При необходимости могут быть использованы дополнения из специальных источников [4, 5].

1.2.Рассмотрены только наиболее распространенные двухзвездные цепные передачи. Расчет многозвездных передач см. в [4].

1.3.В качестве приводных применяют роликовые, втулочные и зубчатые цепи (приложения 1, 2).

По ГОСТ 13568-75 роликовые и втулочные цепи изготавливают следующих типов:

ПВ – втулочные однорядные (2ПВ - двухрядные); ПРА – роликовые однорядные нормальной точности; ПР – роликовые однорядные повышенной точности (2ПР– двух, 3ПР – трех и 4ПР – четырехрядные); ПРД – роликовые длиннозвенные; ПРИ – роликовые с изогнутыми пластинами.

Втулочные цепи изготавливают только с шагом 9,525 мм и применяют, в частности, в мотоциклах и автомобилях.

Как правило, в приводах используют приводные роликовые цепи. Их не следует путать с тяговыми цепями по ГОСТ 588-81, предназначенными для рабочих органов подъемно-транспортных машин.

Во всех случаях предпочтительнее однорядные цепи даже с увеличением шага, если позволяют габариты передачи.

По возможности следует избегать цепей 3ПР, 4ПР, так как они очень чувствительны к загрязнению, требуют применения высокоточных звездочек, более тщательного монтажа и более строгого контроля в эксплуатации. Иногда при v < 2 м/с вместо многорядных ПР цепей используют однорядные цепи, установленные в несколько рядов на обычных звездочках. Такие цепные передачи называются параллельно-рядными.

Достоинствами зубчатых цепей (тип ПЗ; приложение 2) являются повышенная кинематическая точность, равномерность движения, надежность и меньший шум. Однако они сложнее в изготовлении, тяжелее и дороже. Их ис-

пользуют при больших скоростях (v5 м/c), нагрузках и в условиях ограниченных габаритов, например, в металлорежущих станках, автомобилях. В приводах общего назначения цепи ПЗ имеют ограниченное применение и вытесняются роликовыми цепями.

Зубчатые цепи по ГОСТ 13552-81 изготавливают двух типов.

Примеры обозначения цепей:

1)ЦЕПЬ ПРА – 25,4 – 6000 ГОСТ 13568-75,

где ПРА – тип цепи; 25,4 – шаг, мм; 60 кН – разрывное усилие;

3

2)ЦЕПЬ 3ПР – 19,05 – 9600 ГОСТ 13568-75,

где 3ПР – приводная роликовая трехрядная, шаг 19,05 мм, разрывное усилие не менее 96 кН.

3)ЦЕПЬ ПЗ – 1 - 19,05 – 74 - 45 ГОСТ 13552-81,

где ПЗ – приводная зубчатая; тип 1; шаг 19,05 мм, разрывное усилие не менее 74 кН, рабочая ширина 45 мм.

2. УКАЗАНИЯ К РАСЧЕТУ

Расчет цепной передачи включает следующие этапы:

1)Подготовка исходных данных

2)Выбор чисел зубьев или внешних диаметров звездочек

3)Определение шага, длины цепи и межосевого расстояния

4)Проверочный расчет

5)Определение сил на валах звездочек

2.1. Исходные данные

Для расчета необходимо иметь:

а) кинематическую схему передачи; б) ограничения, накладываемые условиями компоновки привода;

в) частоту вращения n1 ведущей звездочки и передаточное число u; г) вращающий момент Т1; д) условия эксплуатации;

2.1.1. Кинематическая схема и габариты цепной передачи определяются внешними диаметрами Dе звездочек, межосевым расстоянием a и распо-

ложением передачи в пространстве (углом наклона линии центров звездочек к горизонту).

Размеры рабочего органа машины, состав и компоновка привода могут накладывать ограничения на величины указанных параметров.

2.1.2. Исходные величины n1, u, T1 определяются в кинематическом расчете привода.

Максимально допустимые u цепных передач [5, с.252]: при v < 2 м/с – тихоходные передачи: u до 10;

при 2 < v < 6 м/с – среднескоростные передачи: u до 6; при v > 6 м/с – быстроходные передачи: u до 3

С целью получения рациональных габаритов цепной передачи (особенно Dе2) при разбивке общего передаточного числа привода следует уменьшать u цепной передачи за счет увеличения (в допускаемых пределах) передаточного числа редуктора.

2.1.3. Условия эксплуатации при расчете цепных передач учитываются коэффициентом эксплуатации KЭ [1, с.256]:

4

где Кд – коэффициент динамичности нагрузки:

плавная работа, равномерная нагрузка (например, ленточные, цепные транспортеры) Кд = 1; при нагрузке с толчками, ударами (конвейеры с колебаниями нагрузки, металлорежущие станки, строительные машины, судовые двигатели и т.д.) Кд = 1,2…1,5; при нагрузке с сильными ударами (прессы, дробилки, прокатные станы и т.д.) Кд = 1,5…1,8;

Ка - коэффициент длины цепи (межосевого расстояния а): при а = (30…50)Р, где Р – шаг цепи, Ка = 1;

Крег– коэффициент регулирования (для нормального натяжения цепи): при регулировании положения оси одной из звездочек Крег= 1;

при регулировании оттяжными или нажимными звездочками (роликами)

Крег = 1,1;

для передач с нерегулируемыми осями звездочек Крег = 1,25; Ксм – коэффициент способа смазывания:

при непрерывной смазке в масляной ванне или от насоса Ксм = 0,8; при регулярных капельной или внутришарнирной смазках Ксм = 1; при периодическом смазывании Ксм = 1,5;

Креж – коэффициент режима работы: Креж = 3 S , где S – число смен работы в сутки;

Кт – температурный коэффициент:

при -25 < T < 150 C Кт = 1

Если по расчету получается КЭ > 2…3, то следует принять меры по улучшению работы передачи.

2.2. Выбор основных параметров 2.2.1. Число зубьев звездочек

Если по габаритам передачи ограничения отсутствуют, то предварительно

z1 'min 29 2u 13; z2 ' uz1 'min 120 (2)

Далее определяют расчетный шаг цепи P , округляют его по стандарту, уточняют z1 , z2 и фактическое u (см. пример 1, стр. 11).

Минимальное число зубьев [5, с.255]

5

Если по условиям компоновки привода имеются ограничения по Dе или а (см. пример 2, стр. 16), то по величине момента Т1 и частоте вращения n1 для цепей типа ПРА и ПР по ГОСТ 13568-75 определяют De1 min [4, с.82]:

где N =T1n1/9550 (кВт) – передаваемая мощность.

Наибольший допускаемый диаметр De1 max в зависимости от а и u [4, с.82]

Диаметр De2 = De1u ( в предварительных расчетах, так как u=z2/z1).

Если задано а, то по условию оптимальности предварительно принимают шаг цепи в пределах

В передачах зубчатыми цепями z принимают больше на 20…30%, при

этом z1min = 17, z2max = 140.

Рекомендуется выбирать нечетное z (особенно z1), что в сочетании с четным числом звеньев W цепи способствует равномерному износу.

2.2.2. Шаг приводной роликовой цепи

В проектировочном расчете шаг Р цепи определяют по основному критерию работоспособности – износостойкости шарниров [1, с. 257], [2, с. 284]:

где [р]о – допускаемое давление в шарнирах (МПа) для средних условий эксплуатации (табл. 1);

6

Таблица 1 Допускаемое давление в шарнирах ПВ и ПР цепей [1, с. 257], [5, с. 260]

Расчетное значение Рокругляется в ближайшую большую сторону до стандартного Р.

После округления Р производят пересчет z1 c уточнением [р]о по формуле:

z2 = z1 u.

2.2.3. Выбор шага и ширины зубчатой цепи

Особенность применения зубчатых цепей заключается в том, что для одного и того же шага Р по ГОСТ 13552-81 существуют пять или шесть стандартных ширин b цепи.

Шаг цепи выбирают в зависимости от n1max [4, с. 105]:

7

Окончательное межосевое расстояние [1, с. 255]:

8

Для зубчатой цепи [w]:

2.4. Нагрузка на валы звездочек

Рис. 1. Силы на валах звездочек

На рис.1 показаны натяжения F1 и F2 ведущей и ведомой ветвей цепи при левом вращении звездочек (верхняя ветвь – ведущая).

Формулы для определения составляющих сил по осям х и у на валах О1 и

О2:

Верхние знаки в формулах (31) - для верхней ведущей ветви (как показано на рис.1); нижние знаки – для нижней ведущей ветви (при правом вращении звездочек); проекции Fвy изменят направление).

Силы Fвx и Fвy используются при расчете на прочность валов, как консольные нагрузки, приложенные посередине ступиц звездочек.

10