Методички / Курс деталей машин

F F Ft .

где q – масса 1 м цепи в кг/м.

F

1

ω1

где Kf – коэффициент провисания, зависящий от расположения привода и стрелы провисания f; Kf = 1…6;

а – межосевое расстояние в м;

g – ускорение свободного падения; g = 9,81 м/c.

Натяжение ведомой ветви F2 равно большему из натяжений F0 и Fυ. В

ведущей ветви основная составляющая Ft, а силы F0 и Fυ составляют несколько процентов от Ft. Для практических расчетов можно принимать:

18.7. Колебания цепи

Цепь огибает звёздочки не по дуге окружности, а по ломаной прямой, что является причиной неравномерности движения цепи. На рис. 18.7 рассмотрено движение шарниров по ведомой звёздочке. В момент, изображенный на рисунке,

резонансным разрушениям, однако при большинстве режимов работы

(тихоходных) резонансные колебания не наблюдаются.

18.8.Причины выхода из строя

1.Износ шарниров роликовой цепи – типичный вид повреждения. За один пробег цепи в каждом шарнире совершается 4 поворота: два на ведущей и два на ведомой звёздочках. Эти повороты вызывают износ втулок и валиков. При эксплуатации их центры расходятся на рц (рис. 18.9).

pц

Рис. 18.9. Изношенный шарнир

Срок службы цепи по износу зависит от межосевого расстояния а, числа зубьев малой звёздочки z1, давления в шарнирах р, износостойкости материала деталей шарниров, допускаемого относительного износа [рц/ рц]. Срок службы цепи увеличивается с увеличением межосевого расстояния а, так как при этом увеличивается длина цепи L и уменьшается число пробегов цепи в секунду W, то есть уменьшается число поворотов в каждом шарнире цепи.

С увеличением чисел зубьев звёздочек уменьшается угол поворота в шарнирах, что благоприятно сказывается на уменьшении износа. Одновременно повышается и плавность работы. Однако при этом увеличивается число звеньев цепи и её вытяжка. Поэтому число зубьев малой звёздочки z1 выбирают таким,

при котором цепь будет иметь максимальный срок службы при обеспечении её прочности и способности к зацеплению. Для передач с роликовой цепью оптимальное число зубьев:

Допускаемый износ [ рц/ рц] назначают для предотвращения вытяжки цепи,

приводящей к соскальзыванию цепи с большой звёздочки. Это вынуждает выбраковывать цепь, внешне не имеющую признаков разрушения. Для приводных цепей в машинах общего машиностроения:

[рц/ рц] = 2…2,5%.

Решающее значение на долговечность цепи по износу шарниров оказывает

давление в шарнирах р. Расчёт по давлению служит упрощённым расчётом на износостойкость, которая для цепи является основным критерием работоспособности и расчёта.

2.Усталостные разрушения элементов цепи проявляются в виде разрыва пластин, выкрашивания роликов и втулок.

3.Раскалывание роликов при ударных нагрузках

4.Износ зубьев звездочек.

5.Ослабление прессовых соединений валиков и втулок с пластинами.

NB 18.1. Основными критериями работоспособности и расчёта

роликовых цепных передач являются износостойкость и прочность.

18.9. Расчёты на износостойкость

Основной расчётный параметр – шаг цепи рц. Его определяют из расчёта шарниров роликовой цепи по давлению (напряжению смятия):

где А – условная площадь смятия – проекция опорной поверхности шарнира на

плоскость, проходящую через его ось.

[р0] – допускаемое давление типовой передачи, МПа (Н/мм2);

Кэ – коэффициент эксплуатации:

Кэ = КдКа КнКрегКсмКреж,

где Кд – коэффициент динамической нагрузки;

Ка – коэффициент межосевого расстояния, при а = (30…50)рц Ка = 1;

Кн – коэффициент наклона передачи к горизонту;

Крег – коэффициент способа регулировки натяжения цепи;

Ксм – коэффициент смазки;

Креж – коэффициент режима.

Величины коэффициентов приведены в прил. 25. В формулу (18.9)

подставляют А из формулы (18.10), в формуле Ft = 2T1/d1 принимают d1 z1 pц /

и решают полученное выражение относительно шага:

где Т1 – крутящий момент на валу ведущей звёздочка в Н·мм.

Практический расчёт роликовой цепной передачи может быть выполнен двумя методами.

А) Ориентировочный метод.

Допускаемое давление [p0] зависит от параметров, которые неизвестны.

Необходимо задаться шагом цепи рц, рассчитать геометрические и силовые параметры и выполнить проверочные расчёты на износостойкость и прочность.

При невыполнении условий следует изменить шаг или число рядов цепи и расчёты повторить.

Б) Табличный метод.

Метод заключается в том, что цепь выбирают по расчётной мощности,

которая соответствует типовым цепным передачам с числом зубьев z01 = 25 и

частотами вращения n01 = 50, 200, 400 об/мин и т.д. Допускаемую расчётную мощность, приведенную в таблице (прил. 26), определяют из расчёта на износостойкость по следующей схеме.

Окружное усилие из формулы (18.9) и (18.10):

Ft [ p]Bвн d [ p0 ]Bвн d / Kэ.

Мощность на малой звёздочке:

рассматривать как расчётную мощность Рр, эквивалентную по своему влиянию на долговечность цепи мощности Р1, приложенной в условиях типовой передачи.

По расчётной мощности выбирают цепь по условию:

Pp [Pp ].

18.10. Расчёт на прочность

Выбранную из расчёта на износостойкость цепь проверяют по

коэффициенту запаса прочности:

Нормативный коэффициент запаса [s] определяют по справочнику [9].

Пример 18.1. Рассчитать роликовую цепную передачу по исходным данным примера 11.1: мощности на валах Р1 =10,52 кВт, Р2 =10 кВт; частоты вращения валов n1 = 182,2 об/мин, n2 = 35 об/мин; крутящие моменты на валах Т1

= 551,8 Н·м, Т2 = 2626 Н·м, передаточное число u = 5,2. Работа односменная.

Нагрузка с умеренными колебаниями. Смазка периодическая. Передача горизонтальная. Недостающими данными задаться.

Решение.

Коэффициенты эксплуатации:

Кд = 1,2 при переменной нагрузке;

Ка = 1 при а = (30…50)рц ;

Кн = 1 при горизонтальном расположении;

Крег = 1 при периодической регулировке натяжения цепи;

Ксм = 1,3 при периодической смазке;

Креж = 1 при односменной работе.

Коэффициент эксплуатации:

Кэ = Кд Ка Кн Крег Ксм Креж = 1,2·1·1·1·1,3·1 = 1,56.

Число зубьев ведущей звёздочки:

z1 29 2u 29 2 5, 2 18, 6.

Принимаем z1 =19 = [z1]. Число зубьев ведомой звёздочки: z2 = z1u = 19·5,2 = 98,8.

Принимаем z1 = 99. Уточняем передаточное число: u = z2/z1 = 99/19 = 5,21.

Коэффициент числа зубьев Кz = z01/z1 = 25/19 = 1,3; коэффициент частоты вращения Кn = n01/n1 = 200/182,2 = 1,1. Расчётная мощность:

характеристиками: шаг pц = 38,1 мм, разрушающая сила Fр = 127000 Н, диаметр валика d = 11,12 мм, длина втулки Ввн = 25,4 мм, масса 1 м цепи q = 5,5 кг/м,

проекция опорной поверхности шарнира А = 394 мм2.

Скорость цепи v = z1 pц n1/60000 = 19·38,1·182,2 = 2,2 м/с.

Делительные диаметры:

d1 pц / sin(360 / z1) 38,1/ sin(360 /19) 231, 48мм.

d2 38,1/ sin(360 / 99) 1200,83мм.

Диаметры наружных окружностей звёздочек:

da2 38,1 (ctg 18099 0, 7) 0,31 11,12 1223, 45мм.

Окружная сила Ft = 2T1/d1 = 2·551,8·103/231,48 = 4768 Н.

Расчётное давление:

p Ft Кэ / A 4768 1,56/ 394 18,88МПа [ p] 19МПа.