Цепные передачи

Цепные передачи

Эти передачи состоят из ведущей и ведомой звездочек и гибкого звена – цепи (рис. 59). Цепные передачи применяют при средних и значительных межосевых расстояниях, когда применение зубчатых передач нерационально, а ременных – недостаточно надежно.

Различают цепи: 1) грузовые – для удержания груза при скорости цепи V<0,25м/с; 2) тяговые – для перемещения груза при V=2…4 м/с; 3) приводные – для передачи движения между валами при V< 15 (20) м/с.

Приводные цепи бывают разной конструкции, но чаще всего используются стандартные роликовые, втулочные и зубчатые цепи, а также однорядные и многорядные.

Передаточное отношение цепной передачи (от 1 до 7) равно

,

где - частота вращения, угловая скорость и число зубьев ведущей звездочки; - то же ведомой звездочки.

Скорость цепи в м/с определяется по формуле

,

где - частота вращения звездочки в мин ^-1; - число зубьев звездочки; - шаг цепи в мм.

Шаг цепи для стандартных цепей является основным параметром (мм) и стандартизован.

Оптимальное межосевое расстояние с точки зрения работоспособности цепной передачи является

.

Для нормальной работы цепной передачи необходимо провисание холостой ветви цепи, для чего расчетное межосевое расстояние уменьшают на (0,2…0,4)% и тогда стрела прогиба цепи должна быть (0,01…0,02).

Основной причиной отказов цепной передачи является износ шарниров цепи. В результате увеличивается шаг цепи, нарушается нормальное взаимодействие шарниров цепи со звездочкой, увеличиваются нагрузки на цепь и происходит разрыв цепи. Поэтому основным расчетом является проверка износостойкости цепи по условию

,

где - действующее и допустимое предельное давление в шарнире цепи.

Кроме того, стандартную цепь проверяют по её разрушающей нагрузке или допустимой передаваемой мощности. Все паспортные характеристики цепи приводятся в зависимости от шага цепи.

В соответствии с критерием работоспособности цепи – износостойкость – важным вопросом становится смазка цепи, для чего могут предусматриваться следующие способы смазки: капельная или консистентная смазка при скорости цепи V< 4м/с; смазка окунанием в масляной ванне при м/с; циркуляционная смазка под давлением или смазка разбрызгиванием при V>10 м/с.

Достоинства цепных передач: 1) возможны значительные межосевые расстояния; 2) меньшие, чем у ременных передач, габариты; 3) отсутствие проскальзывания между цепью и звездочкой.

Недостатки: 1) износ элементов цепи из-за плохих условий смазки; 2) сложнее, по сравнению с ременными, в монтаже и эксплуатации; 3) непостоянство скорости движения цепи, так как цепь на звездочке образует многоугольник, а не окружность (чем больше , тем меньше динамика).

Пример расчета цепной передачи.

1. Исходные данные

   1. Схема: цепная передача наклонена к горизонту под углом α=30˚

2. Крутящий момент на входном валу

T₁=578 H·м

3. Частота вращения входного вала

n₁=51 мин^-1

4. Передаточное отношение цепной передачи

u=3

5. Режим установившийся частореверсируемый при

6. Работа в одну смену, смазка периодическая, срок службы

T=2000 ч

2. Проектировочный расчет

   1. Числа зубьев ведущей и ведомой звездочек

Z₁=29-2 u =29-2·3=23 13≤ Z₁≤30

Принимаем Z₁ =23(если бы получилось не целое число, а дробное, то округлили бы до ближайшего нечетного)*

Чем меньше Z₁, тем меньше срок службы цепи и больше шум передачи (Z_1min=9). Желательно, чтобы Z₁ было простым числом или хотя бы нечетным. Тогда в сочетании с четным числом звеньев цепи обеспечивается более равномерный износ элементов цепи и зубьев звездочки.

Z₂= Z₁· u=23·3=69 Z₂≤120

Принимаем Z₂= 69 (если бы было не целое, а дробное число , то округлили бы до ближайшего целого лучше нечетного).

Максимальное число Z₂≤120 ограничивается условием допустимой вытяжки цепи не более 1,25%.

2. Коэффициент эксплуатации

К_э=К_д· К_а· К_н ·К_р ·К_см ·К_п ,

где К_д – коэффициент динамичности

К_д =

Выбираем К_д=1,25

К_а – коэффициент межосевого расстояния

К_а

где - шаг цепи

Выбираем К_а=1

К_н – коэффициент наклона передачи к горизонту

К_н=

Принимаем К_н=1

К_р- коэффициент способа регулирования натяжения цепи

К_р=

Принимаем К_р=1,25

К_см – коэффициент смазки и загрязнения цепи

К_см=

Принимаем К_см=1,5

К_п=

Принимаем К_п=1

К_э= 1,25· 1·1·1,25· 1,5·1=2,34

3. Выбираем допускаемое давление в шарнире цепи

Это давление зависит от частоты вращения малой звездочки n₁ и шага цепи P_ц. Так как шаг цепи ещё не известен, то либо им задаются и затем проверяют правильность выбора; либо определяют этот шаг по таблицам в зависимости от передаваемой мощности, частоты n₁ и числа зубьев z₁=25; либо ориентировочно определяют шаг цепи по формуле P_ц=4,5·, где в Н·м.

Воспользуемся последним способом:

P_ц=4,5·

Ближайшее стандартное значение шага цепи 38,1 мм и при n₁=51 мин^-1 допустимое давление в шарнире цепи равно =35 МПа.

4. Предварительное определение шага цепи.

P_ц=2,8·

Где m – число рядов цепи.

Принимаем m=1

P_ц=2,8·

Ближайшее стандартное значение шага цепи P_ц=31,75 мм. Выбираем цепь ПР-31,75-88,5 ГОСТ 13568-77

С параметрами: диаметр валика d=9,55 мм, диаметр ролика d₁=19,05мм, расстояние между внутренними пластинами В_вн=19,05мм, разрывное усилие (допустимая статическая нагрузка)Q=88,5 кН, допустимая передаваемая мощность =5,83 кВт (при n=50 мин^-1), масса цепи q=3,73 кг/м, допустимая частота вращения мин^-1, площадь опорной поверхности шарнира А=262 мм².

3. Проверочный расчет

   1. По частоте вращения

n₁ ; 51

2. По давлению в шарнире

P

Где P среднее действующее и допускаемое давление в шарнире.

1. Полезная окружная сила, передаваемая цепью

F_t=

Где N₁ – мощность на ведущей звездочке,

V_ц – скорость цепи

N₁=Т₁₁=

V_ц==

F_t=

2. Среднее давление в шарнире на единицу опорной поверхности

Р=,

Где F_t - окружная сила,

К_э – коэффициент эксплуатации

А – проекция площади опорной поверхности (либо берут из соответствующей таблицы, либо А= d·B, где d – диаметр валика цепи, В=(1,4…1,7)В_вн, В_вн – длина втулки (ширина внутреннего звена цепи)

Р=

3. Допускаемое давление в шарнире цепи

Допускаемое давление находят интерполяцией из соответствующей таблицы при известных n₁ и Р_ц. строим график для нашего случая и находим из подобия треугольников.

; х=

Так как условие P не выполняется, то выбираем другую цепь с шагом P_ц=38,1 мм, т.е. цепь ПР-38,1-127 по ГОСТ 13568-97 с d=11,12 мм, В_вн=25.4 мм, d₁=22,23 мм, q=5,5 кг/м, Q=127 кН, =550 мин^-1 и А=394 мм²

Тогда окружное усилие равно

F_t===

Среднее давление в шарнире цепи равно

Р=

Допустимое давление для цепи с шагом 31,75 мм и 38,1 мм одинаковое, т.е. =34,96 МПа, что больше, чем действующее в шарнире.

Отличие Р от достаточно большое и можно уменьшить числа зубьев ведущей звездочки в раз, т.е. Z₁^'=Z₁·

Это значение округляем в большую сторону Z₁^'=17

Определяем минимальное допустимое число зубьев

Z_1min=9+0,2Р_ц=9+0,2·38,1=16,6≈17

Таким образом, принимаем Z₁=17

Тогда окружное усилие равно

F_t===

13