5 Расчет открытой цепной передачи

Шаг цепи

где [p] = 33 МПа – допускаемое давление в шарнирах.

К_э – коэффициент эксплуатации

К_э = К_дК_сК_К_регК_р,

где К_д = 1 – коэффициент динамической нагрузки,

К_с = 1,5 – смазка периодическая,

К_ = 1,0 – положение передачи горизонтальное,

К_рег = 1,25 – нерегулируемая передача,

К_р = 1,0 – работа в одну смену.

К_э = 1,51,25 = 1,88.

z₁ – число зубьев малой звездочки,

z₁ = 29 – 2u = 29 – 24,47= 20,1,

принимаем ближайшее нечетное значение z₁ = 21

р = 2,8(325,110³1,88/2133)^1/3 = 26,9 мм

Принимаем ближайшее большее значение р= 31,75 мм:

- разрушающая нагрузка Q = 89,0 кН;

- масса одного метра цепи q = 3,8 кг/м;

- диаметр валика d₁ = 9,53 мм;

- ширина внутреннего звена b₃ = 19,05 мм

Уточняем разрушающую нагрузку [p] = 33,4 МПа [1c.91].

Число зубьев ведомой звездочки:

z₂ = z₁u = 214,47 = 93,87

Принимаем z₂ = 93

Фактическое передаточное число

u₂ = z₂/z₁ = 93/21 = 4,43

Отклонение фактического передаточного числа от номинального

|4,47 – 4,43|100/4,47 = 0,93% < 5%

Межосевое расстояние

а_р = 0,25{L_p-0,5z_c+[(L_p-0,5z_c)² – 8²]^0,5}

где L_p – число звеньев цепи,

z_c – суммарное число зубьев,

z_c =z₁+z₂ = 21+93 =114,

 = (z₂ – z₁)/2 = (93 – 21)/2 =11,46

L_p = 2a_p+0,5z_c+²/a_p = 240+0,5114+11,46²/40 = 140,2

где а_р = 40 – межосевое расстояние в шагах (предварительно),

принимаем L_p = 140

а_р = 0,25{140 – 0,5114+[(140 – 0,5114)² – 811,46²]^0,5} = 40,0

a = a_pp = 40,031,75 = 1270 мм.

Длина цепи

l = L_pp = 140·31,75 =4445 мм

Определяем диаметры звездочек

Делительные диаметры

d_д = t/[sin(180/z)]

ведущая звездочка:

d_д1 = 31,75/[sin(180/21)] = 213 мм,

ведомая звездочка:

d_д2 = 31,75/[sin(180/93)] = 940 мм.

Диаметры выступов

D_e = p(K+K_z – 0,31/)

где К = 0,7 – коэффициент высоты зуба

 – геометрическая характеристика зацепления,

К_z – коэффициент числа зубьев

 = р/d₁ = 31,75/9,53 = 3,33,

К_z1 = ctg180/z₁ = ctg180/21 = 6,63,

К_z2 = ctg180/z₂ = ctg180/93 = 29,59,

D_e1 = 31,75(0,7+6,63 – 0,31/3,33) = 230 мм,

D_e2 = 31,75(0,7+29,59 – 0,31/3,33) = 958 мм.

Диаметры впадин:

D_f = d_д – (d₁ – 0,175d_д^0,5)

D_f1= 213 – (9,53 – 0,175213^0,5) = 206 мм

D_f2= 940 – (9,53 – 0,175940^0,5) = 936 мм

Ширина зуба:

b = 0,93b₃ – 0,15 = 0,9319,05 – 0,15 = 17,57 мм

Толщина диска:

С = b+2r₄ = 17,57+21,6 = 20,8 мм

где r₄ = 1,6 мм при шаге < 35 мм

Допускаемая частота вращения меньшей звездочки

[n] = 1510³/p = 1510³/31,75 = 472 об/мин

Условие n = 89 < [n] = 472 об/мин выполняется.

Число ударов цепи

U = 4z₁n₂/60L_p = 42189/60140 = 0,9

Допускаемое число ударов цепи:

[U] = 508/p = 508/31,75 = 16

Условие U < [u] выполняется.

Фактическая скорость цепи

v = z₁pn₂/6010³ = 2131,7589/6010³ = 0,99 м/с

Окружная сила:

F_t = Р₂/v = 3,043·10³/0,99 = 3074 H

Давление в шарнирах цепи

p = F_tK_э/А,

где А – площадь проекции опорной поверхности в шарнирах цепи.

А = d₁b₃ = 9,5319,05 = 182 мм³.

р = 30741,88/182 = 31,8 МПа.

Условие р < [p] = 33,4 МПа выполняется.

Коэффициент запаса прочности

s = Q/(k_дF_t+F_v+F₀)

где F_v – центробежная сила

F₀ – натяжение от провисания цепи.

F_v = qv² = 3,80,99² = 4 H

F₀ = 9,8k_fqa = 9,83,53,81,270 = 165 H

где k_f = 3,5 – для наклонной передачи (θ = 45º)

s = 89000/(13074+165+ 4) = 27,4 > [s] = 7,6 [1c.94].

Сила давления на вал

F_в = k_вF_t+2F₀ = 1,153074+2165 = 3865 H.

где k_в = 1,15 – коэффициент нагрузки вала.

Так как условия р < [p] и s > [s] выполняются, то можно утверждать, что данная передача выдержит передаваемую нагрузку и будет стабильно работать в нормальных условиях весь срок службы.