5 Расчет цепной передачи

5.1 Примем однорядную роликовую цепь. Для расчёта приняты следующие исходные данные:

• вращающий момент на ведущей звёздочке Т₄ = 2254 Нм /см. пункт 2.3.6/;

• частота вращения ведущей звёздочки n₄ = 14,4 об/мин /см. пункт 2.3.6/;

• передаточное число передачи u_ц = i_ц = 3,59, поскольку передача понижающая /см. подраздел 2.2/;

• передача расположена с наклоном линии центров звёздочек менее 45;

• смазка цепи периодическая

• натяжение цепи регулируется периодически перемещением одной из звёздочек;

• кратковременные перегрузки достигают 200% от номинальной нагрузки /см. раздел 2/

• работа привода двухсменная.

5.2 Число зубьев ведущей звёздочки /2, с. 148/

.

Число зубьев ведомой звёздочки

.

5.3 Шаг роликовой цепи в миллиметрах ориентировочно вычисляется по формуле /2, с. 149/

, (5.1)

где	T1	–	вращающий момент на ведущей звёздочке, Нм;
	KЭ	–	расчётный коэффициент нагрузки /эксплуатационный коэффициент/;
	z1	–	число зубьев ведущей звездочки;
	[P]	–	допускаемое давление в шарнире цепи, Мпа;
	M	–	число рядов цепи.

Ранее уже определялись: T₁ = T₄ = 1127 Нм; z₁ = 24; m = 1.

Расчётный коэффициент нагрузки /2, с. 149/

, (7.2)

где	Кд	–	динамический коэффициент;
	Ка	–	коэффициент, учитывающий влияние межосевого расстояния;
	Кн	–	коэффициент, учитывающий влияние угла наклона линии центров передачи;
	Кр	–	коэффициент, учитывающий способ регулирования натяжения цепи;
	Ксм	–	коэффициент, учитывающий способ смазывания передачи;
	Кп	–	коэффициент, учитывающий периодичность работы передачи /коэффициент сменности/

С учётом кратковременно действующих перегрузок примем К_д = 1,25 /2, с. 149/. Возьмём К_а = 1, приняв межосевое расстояние а_ц = 40t /2, с. 150/. Для принятого в пункте 5.1 угла наклона линии центров передачи менее 60º возьмём К_н = 1 /2, с.150/.

Для принятого способа регулирования натяжения цепи /см. пункт 5.1/ коэффициент К_р=1,25 /2, с. 150/. Для периодической смазки возьмём К_см = 1,4 /2, с.150/. При работе в две смены К_п = 1,25.

Расчёт по формуле (7.2) даёт

.

Поскольку шаг цепи ещё неизвестен, то возьмём пока ориентировочно, руководствуясь лишь частотой вращения малой звёздочки n₄ = 14,4 об/мин, допускаемое давление в шарнирах цепи [P] = 36 Мпа /2, с. 150/. Число рядов цепи m = 1 принято ранее.

Расчётный шаг цепи по формуле (7.1)

мм.

5.4 Ближайшие по шагу стандартные однорядные роликовые цепи имеют нижеследующие характеристики /2, с. 147/:

Обозначение цепи по ГОСТ 13568-75	ПР–38,1–12700	ПР– 44,45–17240
Шаг t, мм	38,1	44,45
Разрушающая нагрузка Q не менее, кН	127,0	172,4
Масса одного метра цепи q, кг/м	5,5	7,5
Площадь шарнира /проекция опорной поверхности шарнира/ Аоп, мм2	394	473
Габаритная ширина цепи b, мм	58	62
Расстояние изнутри между пластинами одного ряда Ввн, мм	25,4	25,4

5.5 Проверим сначала цепь ПР–38,1–12700 по условию P ≤ [P].

Скорость цепи /2, с. 153/

м/с.

Окружная сила

Н.

Давление в шарнире цепи /2, с. 150/ при площади сечения шарнира А_оп = 394 мм² /см. пункт 5.4/

Мпа.

Уточнённое допускаемое давление в шарнире цепи при шаге t = 38,1 мм, числе зубьев малой звёздочки Z_4ц = 24 и её частоте вращения п₄ = 14,4 об/мин /2, с. 150/

МПа.

Результат расчета показывает, что условие P ≤ [P] не выполняется.

5.6 Проверим поэтому на выполнение этого условия цепь ПР–44,45–17240, имеющую больший шаг.

Скорость цепи

м/с.

Окружная сила

Н.

Давление в шарнире цепи /2, с. 150/ при площади сечения шарнира А_оп = 473 мм² /см. пункт 5.4/

Мпа.

Уточнённое допускаемое давление в шарнире цепи при шаге t = 44,45 мм, числе зубьев малой звёздочки Z_4ц = 24 и её частоте вращения п₄ = 14,4 об/мин /2, с. 150/

МПа.

Результат расчета показывает, что условие P ≤ [P] не выполняется и при данном шаге.

5.7 В таком случае примем для цепи ПР–44,45–17240 число зубьев на ведущей звёздочке z_4ц = 30, тогда . Проверим теперь данную цепь условию P ≤ [P].

Скорость цепи

м/с.

Окружная сила

Н.

Давление в шарнире цепи /2, с. 150/ при площади сечения шарнира А_оп = 473 мм² /см. пункт 5.4/

МПа.

Уточнённое допускаемое давление в шарнире цепи при шаге t = 44,45 мм, числе зубьев малой звёздочки Z_4ц = 30 и её частоте вращения п₄ = 14,4 об/мин /2, с. 150/

МПа.

Результат расчета показывает, что условие P ≤ [P] выполняется при данном шаге и числе зубьев, причём недогрузка составляет .

Поэтому окончательно принимаем однорядную роликовую цепь ПР– 44,45–17240 по ГОСТ 13568-75.

5.8 Число звеньев при принятом ранее /см. пункт 5.2/ межосевом расстоянии а_ц=40t /2, с. 148/

, (5.3)

где ; ; .

Расчёт величин, входящих в формулу (7.3) даёт

; ; .

Расчётом по формуле (7.3) получим

.

Результат округляем до чётного числа L_t = 132.

Уточнённое межосевое расстояние /2, с. 149/ при суммарном числе зубьев звёздочек Z_ = 138

мм.

Для свободного провисания цепи в конструкции передачи должна быть предусмотрена возможность уменьшения межосевого расстояния на 0,4%, то есть на мм. Округлим это значение до 10 мм.

Для восстановления натяжения цепи по мере её износа конструкция должна предусматривать также увеличение межосевого расстояния на 3%, то есть на мм. Округлим эту цифру до 60 мм.

5.9 Диаметры делительных окружностей звёздочек /2, с. 148/

мм;

мм.

Диаметры внешних окружностей звёздочек /2, с. 148/ при диаметре ролика цепи d₁=25,4 /2, с. 147/

мм;

мм;

5.10 На цепь действуют следующие силы:

• окружная F_tц = 5281 Н. Она была определена в пункте 5.7;

• центробежная /2, с. 151/. Эта сила при массе одного метра цепи q = 7,5 кг/м /см. пункт 5.4/ и скорости цепи v_ц = 0,320 /см. пункт 5.7/ имеет величину Н;

• сила от провисания цепи /2, с. 151/. При максимально возможном коэффициенте K_f = 6 /горизонтальное расположение линии центров звёздочек/ сила имеет величину Н.

5.11 Расчётная нагрузка, действующая на валы цепной передачи /2, с. 154/,

Н.

5.12 Коэффициент запаса прочности цепи /2, с. 151/ при разрушающей нагрузке Q=172,4 кН /см. пункт 7.4/

.

Это значительно больше допускаемой величины [S]  7,6 /2, с. 151/.