Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
658
Добавлен:
28.03.2015
Размер:
2.76 Mб
Скачать

2.5. Выбор способа натяжения цепи см. - [4, с. 122], [7, с. 333]; смазывание цепных передач - [4, с. 128], [7, с. 335]; конструирование звездочек – [1, с.

262], [4, с. 135], [5, с. 262], [6, с. 272], [7, с. 327, 329, 332].

3.ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ

3.1.Пример 1 (без ограничений условий компоновки)

Рассчитать цепную передачу 1-2

Редуктор

 

привода тяговых звездочек 3 (рис. 2)

 

цепного транспортера.

 

Расчет проведен для 3-х варианто

 

исходных данных, полученных из кине-

 

матического расчета привода,

 

в зависимости от различной разбивки

 

общего передаточного числа. При

 

этом n и Т звездочек 3 для всех ва-

 

риантов одни и те же. Исходные дан-

 

ные Т1, n1, u представлены в табл. 2.

 

Рис. 2 Схема привода

По условиям компоновки аmin= 650 мм. Диаметры вершин звездочек 3 Dзв= 420 мм.

Условия эксплуатации общие для всех вариантов (стр. 5):

1)нагрузка с легкими толчками - Кд = 1,2;

2)межосевое расстояние в пределах (30…50) Р - Ка = 1;

3)угол =0 - Кн = 1;

4)регулирование натяжения цепи перемещением оси звездочки – Крег = 1;

5)смазка периодическая – Ксм = 1,5;

6)работа двухсменная - Креж = 1,25;

7)рабочая температура 20 С – Кт = 1; коэффициент эксплуатации по формуле (1):

КЭ=1,2 1 1 1 1,5 1,25 1=2,25 < 3

Результаты расчета приведены в табл. 2.

Анализ результатов и выводы

1)Выбранные приводные цепи во всех вариантах удовлетворяют условиям износостойкости и прочности при базовой долговечности 10000-15000 ч.

2)Принятые ар = 30 и 40 удовлетворяют условиям компоновки:

а> аmin = 650 мм.

3)Расчеты показали, что округление Рв ближайшую по ГОСТ большую

сторону (в запас износостойкости) позволяет снизить z1 и z2 и получить меньшие диаметры звездочек.

11

Dе2/Dр

Например для сравнения, в 3-м варианте трехрядной цепи Р = 21 мм (поз.8, табл.2), после округления получим:

P, мм

z1

z2

u

dд1, мм Dе2, мм

ЦЕПЬ

р, МПа

19,05

27

119

4,41

164,1

730,9

3ПР-19,05-9600

34,5

25,4

15

66

4,4

122,2

545,9

3ПР-25,4-17100

27,2

Преимущества P = 25,4 мм очевидны

4) Основным критерием выбора передачи в данном примере является условие min{Dе2/Dзв} при меньшем числе рядов цепи (поз. 24, табл. 2). Судя по результатам, это передачи с цепями 2ПР. В 1-м варианте при u=2 и сравнительно небольшом превышении Dе2/Dзв =1,14 предпочтительной является передача с однорядной цепью нормальной точности ПРА-38,1-12700.

5) Окончательный вариант из 3-х заданных выбирается по совокупным критериям оптимизации всего привода в целом в технико – экономическом обосновании проекта.

3.2.Пример 2 (с ограничениями по условиям компоновки)

3.2.1.Исходные данные:

Т1 = 390 Н м; n1 = 51,8 мин-1; u = 1,85

Условия компоновки:

ах 600 мм; аy = 400 мм; диаметр приводного ролика Dр = 194 мм, допустимое превышение [ D] =

1,7 (т.е.Dе2 330 мм).

Условия эксплуатации - см. пример 1, КЭ = 2,25.

Рис. 3. Схема привода

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2

 

 

 

 

 

Формуляр для расчета цепной передачи

 

 

 

 

 

 

Параметр

 

 

 

 

Результаты расчета по вариантам

 

 

Примечание

Наименование, обозначение

Фор-

 

1

 

 

2

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

мула

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

Т1 , Н м

---

 

730

 

 

500

 

 

330

 

Исходные дан-

2

 

n1, мин

-1

---

 

25,33

 

 

37

 

 

56

 

ные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

u

---

 

2,00

 

 

2,92

 

 

4,42

 

 

 

4

Число зубьев

z1

(2)

 

25

 

 

23

 

 

20

 

 

 

 

 

z2

 

 

50

 

 

67

 

 

88

 

 

 

5

Фактическое

u

 

 

2

 

 

2,91

 

 

4,4

 

 

 

6

Давление

[p]0, МПа

табл.1

 

35

 

 

35

 

 

35

 

n1

50

7

Число рядов цепи

 

 

1

2

3

1

2

3

1

2

3

 

 

 

Коэффициент

mр

 

1

1,7

2,5

1

1,7

2,5

1

1,7

2,5

cтр.7

 

8

Расчетный шаг

Р , мм

(9)

34,5

28,9

25,4

31,3

26,2

23,1

28,6

23,9

21

 

 

 

Р по ГОСТ 13568-75

 

 

38,1

31,75

25,4

31,75

31,75

25,4

31,75

25,4

19,05*

приложение

9

 

z1min

(3)

17

16

14

16

16

14

16

14

13

 

 

10

Уточнение

z

(10)

18,6

18,9

25,1

22

13

17,2

14,6

16,7

26,9

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

принято

z1

 

19

19

25

22

16

17

16

17

27

z1

z1min

 

 

z2

 

38

38

50

64

47

50

71

75

119

 

 

11

Окончательно

u

 

2

2

2

2,91

2,94

2,94

4,44

4,41

4,41

 

 

12

Диаметры , мм

dд1

(15)

231,48

192,9

202,7

223,1

162,75

138,23

162,75

138,23

164,1

 

**

 

 

dд2

 

463

385,8

405,4

649,2

478,5

406,4

722,6

609,6

723,7

 

 

 

 

Dе1

(16)

247,4

204,6

213,8

236,7

175,5

148,6

175,5

148,6

172,5

 

 

 

 

Dе2

(16)

478,9

399,1

416,4

662,2

490,2

416,4

733

618,7

730,9

 

 

13

Продолжение табл. 2

 

 

 

 

 

1

2

3

1

2

3

1

2

3

 

13

Межосевое расстояние

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

>amin=

 

оптимальное, мм

 

 

(20)

1140…

950…

760…

950…

950…

760…

950…

760…

570…

= 650 мм

 

 

 

 

 

1900

1590

1270

1590

1590

1270

1590

1270

950

 

 

принято

 

ар

 

30

30

40

30

30

40

30

40

40

 

14

Число звеньев

 

W

(21)

188,8

88,8

117,9

104,5

92,3

114,2

106

128,1

158,4

 

 

где

 

z

 

57

57

75

86

63

67

87

92

146

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

9,14

9,14

15,83

44,68

24,34

27,58

76,62

85,21

214,4

 

 

 

 

 

 

 

 

округление

 

W

 

88

88

118

104

92

114

106

128

158

до четного

15

длина цепи

L, м

(22)

3,35

2,79

3,0

3,3

2,92

2,9

3,37

3,25

3,0

 

16

Межосевое расстояние

а

(23)

1127,6

939,6

1017,3

944,5

947,5

1013,6

951,6

1014,3

758,3

 

 

 

а, мм

 

2,3…,5

2…4

2…4

2…4

2…4

2…4

2…4

2…4

1,5…3

 

 

окончательно

а, мм

 

1125

937

1015

942

945

1010

948

1010

756

 

17

ЦЕПЬ по ГОСТ 13568-75

 

ПРА-38,1- 12700

2ПР-31,75- 17700

 

ПРА-31,75- 8900

2ПР-31,75- 17700

 

ПРА-31,75- 8900

 

3ПР-19,05- 9600

приложение1

 

 

 

 

 

3ПР-25,4- 17100

3ПР-25,4- 17100

2ПР-25,4- 11400

 

 

 

Fразр, кН

 

127

177

171

89

177

171

89

114

96

 

 

 

q, кг/м

 

5,5

7,3

7,5

3,8

7,3

7,5

3,8

5,0

4,3

 

 

 

Аш, мм2

 

395

262

179

262

262

179

262

179

105

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

Давление в шарнирах р, МПа

(24)

35,9

38,2

36,2

38,5

31,0

36,4

34,8

35,3

34,5

 

 

 

 

р,%

 

2,6

9,1

3,4

10

---

4

---

0,9

---

 

 

 

 

z1

 

 

20

 

23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Окончание табл.2

 

 

 

 

 

 

1

2

3

1

2

3

1

2

3

 

 

 

 

z2

 

 

 

40

 

67

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

2

 

2,91

 

 

 

 

 

 

 

 

dд1, мм

 

 

 

202,96

 

233,17

 

 

 

 

 

 

 

 

dд2, мм

 

 

 

405,92

 

678,52

 

 

 

 

 

 

 

 

Dе1, мм

 

 

 

216,3

 

246,9

 

 

 

 

 

 

 

 

Dе2, мм

 

 

 

419,3

 

692,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W

 

 

 

90

 

106

 

 

 

 

 

 

 

 

а, мм

 

 

 

944

 

940

 

 

 

 

 

 

 

 

р, МПа

 

 

 

36,3

 

36,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р, %

 

 

 

3,7

 

5,4

 

 

 

 

 

допустимо

19

Скорость цепи

v, м/с

 

(27)

0,3

0,27

0,27

0,45

0,31

0,27

0,47

0,4

0,48

 

20

Натяжение цепи, Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ft

 

 

6307

7194

7203

4289

6144

7234

4055

4775

4022

 

 

 

 

Fq

 

 

371

413

456

214

414

455

216

303

195

 

 

 

 

Fv

 

 

0,53

0,53

0,55

0,77

0,7

0,55

0,84

0,8

1,0

 

 

 

F1max

 

(26)

7940

9050

9100

5360

7790

9140

5080

6030

5020

 

21

Коэффициент

 

S

 

(25)

16

19,6

18,8

16,6

22,7

18,7

17,5

18,9

19,1

 

 

допускаемый

 

[S]

 

(28)

7,53

7,4

7,3

7,4

7,4

7,3

7,4

7,3

7,2

S > [S]

22

Число ударов цепи

 

w, с-1

 

(30)

0,36

0,38

0,36

0,54

0,43

0,37

0,56

0,5

0,64

 

 

допускаемое

 

[w]

 

 

13,3

16

20

16

16

20

16

20

26,7

w < [w]

23

Силы на валах по осям x, y, H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F2, Н

 

(33)

372

414

457

215

415

456

217

304

196

 

 

 

, град

 

(32)

11,8

12,3

11,4

27,1

19,1

15,2

33,8

26,7

42,4

 

 

 

 

Fвx

 

(31)

8270

9410

9510

5420

8090

9510

5070

6160

4860

= 0

 

 

 

Fвy

 

 

780

930

860

1210

1220

1150

1410

1320

1740

 

24

Отношение

D

/D

 

 

1,14

0,95

0,99

1,58

1,17

0,99

1,75

1,47

1,74/1,3**

 

 

 

е2

зв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

Примечания к табл. 2:

1)* - шаг Р =21 мм округлен до Р=19,05 мм в ближайшую сторону для сравнения при анализе результатов;

2)** - при шаге Р=25,4 мм

3.2.2.Решение

1) Минимальное межосевое расстояние по условию компоновки:

amin ax2 ay2 6002 4002 720 мм

2) Минимально допустимый Dе1 по формуле (4):

Dе1min 280 3

 

2,1

 

 

149 мм

 

 

 

 

 

 

3 51,82

где N = 390 51,8 / 9550 = 2,1 кВт.

 

Наибольший Dе1max по формуле (5):

 

при 1 u 4 Dе1max = 1,66 720 / (1,85 + 1)

= 419 мм

Для увеличения надежности и долговечности передачи принимаем:

Dе1= 1,15Dе1min = 1,15 149 170 мм, тогда

Dе2 = 170 1,85 = 314,5 мм < 330 мм – допускаемого по заданию.

3)Предварительный шаг цепи по формуле (7):

Р = 720/(30…50) = 24..14мм.

Стандартные шаги в этом интервале: Р=15,875; 19,05; 25,4 мм, так как а может быть больше аmin = 720 мм, то добавим еще Р = 31,75 мм.

4)Числа зубьев звездочек по формуле (8):

Параметры

 

Шаг цепи Р, мм

 

 

15,785

19,05

25,4

31,75

Dе1/Р

10,71

8,924

6,693

5,35

z1

32,17

26,6

19,6

15,45

z1

32

27

20

16

z2

59

50

37

30

u=z2/z1

1,84

1,85

1,85

1,88

dд1 (15)

162

164,1

162,4

162,7

5) Проверка износостойкости шарниров по удельному давлению р < [р]0, где при, n 50 мин-1 (табл. 1) для всех Р [р]0 = 35 МПа,

Давление р, МПа: по формуле (24) (где Аш – по приложению 1):

16

Шаг цепи Р, мм

Аш, мм2

Число рядов

1

2

3

4

 

 

mp

1

1,7

2,5

3

15,875

67

 

161,7

95,1

64,7

53,9

19,05

105

 

101,9

59,9

40,7

34

25,4

179

 

60,4

35,5

24,1

20,1

31,75

262

 

41,2

24,2

16,5

13,7

Условие p

[p]0 выполняется для ЦЕПИ 2ПР-25,4-1140 ГОСТ 13568-75

(приложение 1), р = 1,4% < 5%. Ее рассматриваем в дальнейшем.

6)Диаметры по формулам (15), (16):

dд1 = 25,4/sin(180 /20) = 162,37 мм; dд2=25,4/sin(180 /37) = 299,5 мм; Dе1=25,4 [0,5 + ctg(180 /20)] = 173,1 мм; Dе2=25,4 [0,5 + ctg(180 /37)] = 311,1 мм;

Проверка условия [ D]:

Dе2/Dр = 311,1/194 = 1,6 < [1,7] – условие компоновки выполняется.

7)Число звеньев цепи W по формуле (21) при а р=36 или

а' = 36 25,4

= 914,4 мм > 720 мм: W ' = 2 36 + 0,5 57 + 7,32/ 36 = 100,7,

где z = 57;

2 = 7,32.

Принимаем W = 100

Длина цепи в м: L = 25,4 100 10-3 = 2,54 м.

8)Фактическое межосевое расстояние по формуле (23):

a' = 0,25 25,4 [100 - 0,5 57+

(100 0,5 57)2 8 7,32 ] = 905,4 мм;

а = 1,8…3,6 мм, тогда а = 903 мм.

Угол наклона к горизонту

= arcsin(400/ 903) = 26,29

9)Проверочный расчет

Средняя скорость цепи v 162,3751,8 / 60000 0,44 м/с Натяжение ветвей цепи: Ft = 2000 390/ 162,37 = 4800 Н;

для цепи 2ПР-25,4-11400 (приложение 1) q = 5 кг/м; Fразр = 114 кН;

Fq = 60 5 0,903 сos26,29 = 243 Н;

Fv= 5 0,442 = 0,97 Н;

F1max = 1,2 4800 + 243 + 0,97 6000 Н;

F2 = 243+0,97 = 244 Н;

Запас прочности по формуле (25): S = 114/6 = 19 > [S] = 7,3

где [S] = 7+0,25 10-3 25,4 51,8 = 7,3.

Условие прочности выполняется Число ударов цепи о зубья звездочек по формуле (30):

w = 20 51,8/ (15 100) = 0,69 < [w] = 508/ 25,4 = 20 с-1.

Динамическое условие выполняется 10) Нагрузка на валы звездочек

17

Угол = 57,3 (299,5 - 162,37)/ 903 = 8,7 .

Составляющие силы по осям х и у (вращение звездочек – правое, ведущая ветвь - нижняя, в формулах (31) приняты нижние знаки):

Fвx = 6000 cos(4,35 - 26,29)

+ 244 cos(4,35 + 26,29)

5780 Н;

Fву = 6000 sin(26,29 - 4,35)

+ 244 sin(26,29 + 4,35)

2370 Н;

3.3. Пример 3 (передача с зубчатой цепью)

3.3.1. Исходные данные:

Передаваемая мощность N = 7 кВт, n = 1500 мин-1; u = 2,5; а = 500 мм;

 

1

Dе1 100 мм;

= 35 . Ведущая ветвь – верхняя.

3.3.2.

Решение

1) По формуле (5) Dе1 max = 1,66 500/

(2,5 + 1) = 237 мм.

Из условия (13) и Dе1 100 мм (по заданию)

принимаем Dе1 = 120 мм

2) Скорость цепи v

120 1500/ 60000

9,4 м/с, поэтому скоростной

коэффициент Кv = 1.

 

 

3) Коэффициент эксплуатации КЭ= Кн /Кv,

где Кн = 1, так как < 45 :

КЭ = 1 1 = 1.

4) При n1 = 1500 мин-1 принимаем шаги цепи (стр.7) Р = 25,4 и 31,75 мм Условия:

плавности работы по формуле (11)

Р 0,185 120 = 22,2 мм - не выполняется; долговечности по формуле (12)

0,125 500

Р 0,04 500

 

 

6,25 Р

20 мм - не выполняется.

Поэтому уменьшим шаг цепи: Р = 19,05 мм.

5) Число зубьев звездочек по формуле (17):

z = 180 /arctg(P/Dе1) = 180 /arctg(19,05/120) = 19,95.

Принимаем z1 = 20 > z1min = 17;

z2 = 20 2,5 = 50; u = 2,5

6) Ширина цепи по формуле (14):

b = 1570 45 1 3

 

/(20 19,052) = 20,54 мм,

9,4

где Т1 = 9550 N/n1 = 9550 7/1500

45 Н м

Выбираем (приложение 2) ЦЕПЬ ПЗ-1-19,05-74-45 ГОСТ 13552-81, у которой

b = 45 мм, Fразр = 74кН, q = 3,9 кг/м

7) Диаметры окружностей по формулам (15), (17): dд1 = 19,05/sin(180 /20) = 121,78 мм; dд2 = 19,05/sin(180 /50) = 303,39 мм; Dе1 = 19,05/ tg(180 /20) = 120,3 мм; Dе2 = 19,05/tg(180 /50) = 302,8 мм;

8) Число звеньев цепи по формуле (21):

W= 2 26,25 + 0,5 70 + 22,8/26,25 = 88,4,

18

где ар = 500/19,05 = 26,25; z = 70;

2 = [(50-20)/2 ]2 = 22,8.

Принимаем W = 88.

 

Длина цепи в метрах:

 

L = 19,05 88 10-3 = 1,68 м.

 

9) Фактическое межосевое расстояние по формуле (23): a' 0,25 19,05 [88 35 (88 35)2 8 22,8] = 496,5 мм;

а= 1…2 мм, окончательно а = 495 мм

10)Проверочный расчет:

Ft= 2000 45/121,78 = 739 Н;

Fq = 60 3,9 0,495 сos35 95 Н; Fv = 3,9 9,42

345 Н;

F1max = 1,2 739 + 95 + 345

1330 Н; F2= 95+345 = 440 Н;

 

Запас прочности S = 74/1,33 = 55,6 > [S] = 42,9,

 

где [S] = 20 + 0,8 19,05 1500 10-3 = 42,9

 

 

Условие прочности выполняется

 

 

Число ударов цепи по формуле (30):

 

 

w = 20 1500/ (15 88) = 22,7 < [w] = 40 c –1

 

Условие динамичности выполняется.

 

 

11) Нагрузка на валах звездочек

 

 

Угол = 57,3 (303,39 - 121,78) / 495 = 21

 

 

Силы по осям х, у по формуле (31):

 

 

Fвx = 1330 cos (10,5 + 35) + 440 cos (10,5 - 35)

1330 Н;

 

Fву = 1330 sin(35 + 10,5) + 440 sin(35 - 10,5)

1130 Н.

 

4.ЛИТЕРАТУРА

1.Решетов Д.Н. Детали машин: Учебник.- М.: Машиностроение, 1989.

2.Проектирование механических передач: Учебно-справочное пособие для втузов/ С.А. Чернавский и др.- М.: Машиностроение, 1984.

3.Детали машин в примерах и задачах: Учеб. пособие / Под общ. ред.

С.Н. Ничипорчика. – Мн.: Высш. шк., 1981.

4.Готовцев А.А., Котенок И.П. Проектирование цепных передач: Справочник.- М.: Машиностроение, 1982.- (Б-ка конструктора)

5.Приводы машин: Справочник / В.В. Длоугий, Т.И. Муха и др.-Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982.

6.Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие.- М.: Высш. шк., 1985.

7.Детали машин: Атлас конструкций. В 2-х ч. Ч.1 / Под общ. ред. Д.Н. Решетова.- М.: Машиностроение, 1992.

19

20