Критерії роботоздатності та розрахунок ланцюгових передач

Вихід із ладу ланцюгових передач може бути обумовленим такими причинами:

— спрацюванням шарнірів, яке спричинює порушення зачеплення ланцюга з зірочками через збільшення кроку ланок (допустиме збіль­шення середнього кроку 2,5—3,0 %);

— втомним руйнуванням пластин та роликів; руйнування роли­ків пов'язане з ударами шарнірів ланцюга при вході їх у зачеплення з зубцями зірочок;

— ослабленням з'єднань деталей ланцюга у місцях їх запресову­вання;

— руйнуванням ланцюга при дії великих короткочасних переван­тажень;

— спрацюванням зубців зірочок.

На основі вказаних причин виходу з ладу ланцюгових передач формулюються і відповідні критерії роботоздатності, тобто стійкість проти спрацювання шарнірів ланцюга та зубців зірочок, стійкість проти втомного руйнування пластин та роликів ланцюга і достатня міцність деталей ланцюга та їхніх з'єднань під дією максимального-навантаження.

Розглянемо розрахунки передачі на забезпечення стійкості проти спрацювання шарнірів, деталей на втому та на міцність під час дії максимальних навантажень. За основний розрахунковий параметр візьмемо тиск р у шарнірі ланцюга.

Розрахунок шарнірів ланцюга на стійкість проти спрацювання виконують за умови, що

р = F_{f Εсп} К_Д /(А_оп K_m) ≤ [р]_сп. (29.10)

Тут F_fΕсп = K_EcпF_t - еквівалентне корисне навантаження лан­цюга при розрахунку на спрацювання шарнірів, яке визначається із врахуванням коефіцієнта K_Ecп інтенсивності режиму навантаження (табл. 29.4); К_Д - коефіцієнт динамічного навантаження (К_Д=1 - іпри спокійному навантаженні; К_Д=1,3-при помірних змінах на­вантаження; К_Д = 1,5 - при різких змінах навантаження); А_сп - площа опорної поверхні шарніра ланцюга (див. табл. 29.1); К_m- коефіцієнт, що враховує число рядів ланцюга (для однорядного ланцюга К_m = 1; для дворядного - К_m = 1,7; для трирядного - К_m = 2,5 і для чотирирядного -К_m = 3); [р]_сп- допустимий тиск у шарні­рі за умови стійкості його проти спрацювання.

При невиконанні умови (29.10) слід брати ланцюг більшого кроку або того самого кроку але дво- чи трирядний.

Розрахунок пластин ланок ланцюга на втому здійснюють за форму­лою

р_вт = F_{f Εвт} К_Д /(А_оп K_m) ≤ [р] _вт. (29.11)

де F_fΕвт = K_EвтF_t — еквівалентне корисне навантаження ланцюга при розрахунку пластин на втому, яке визначається з врахуванням кое­фіцієнта F_Εвт впливу інтенсивності режиму навантаження на втомну міцність (за таблицею); [р]_вт — допустимий тиск у шарнірі за умо­ви втомної міцності, пластин.

Розрахунок ланцюга на міцність при дії максимальних коротко­часних перевантажень виконують за умови, що

S = F_р.н/F_tmax ≥ S_mіn, (29.12)

де F_р.н — руйнівне навантаження, яке задається у стандарті на при­водні ланцюги (див. табл 29.1); F_tmax —максимальне короткочасно діюче навантаження ланцюга, яке може виникнути при роботі пере­дачі протягом її строку служби; S_min = 5 - запас міцності ланцюга.

Максимальне короткочасно діюче навантаження F_tmax визначають із врахуванням коефіцієнта К_п можливих перевантажень [див. форму­лу (19.12)] за такими залежностями:

для тихохідних передач

F_tmax ⁼ К_п F_t

для швидкохідних передач, v > 10 м/с,

F_tmax ⁼ К_п F_t +F_у

Тут F_у — сила удару, що виникає вздовж вітки ланцюга при вході шарніра у зачеплення із зубцем зірочки. Силу F_у, Н, дістають за фор­мулою

F_у = 13 ·10^-6 ω₁·Ρ·m (29.13)

де m — число рядів ланцюга.

Допустимий тиск у шарнірах ланцюга за умови стійкості проти спрацювання рекомендують визначати за співвідношенням (граничне значення [р]_сп ≤ 40 МПа)

[p]_cn = C/(hK_VK_RK_е). (29.14)

Тут С = 1,33·10⁶ ∆Р/Р— коефіцієнт роботоздатності передачі, а ∆Р/Р — допустиме збільшення середнього кроку ланцюга у проце­сі експлуатації передачі, %;

при ∆Р/Р = 3 % (гранична норма спра­цювання для ланцюгів закритих передач)

С = 4·10⁴; h - строк служби передачі, год - коефіцієнт, шо враховує вплив кутової швидкості ведучої зірочки на спрацювання шарнірів; K_R= К_z1·K _а ·К_u — коефіцієнт параметрів передачі, де К_z1= 25/z₁, і — часткові коефіцієнти, що враховують вплив числа зубців ведучої зірочки, міжосьової відстані, вираженої у кроках ланцюга, і передаточного числа відповідно; K_е= К_в К_р К_зм — коефіцієнт експлуатації, де К_в, К_р, К_зм — коефіцієнти, що врахову­ють умови роботи передачі та її конструкцію (табл. 29.5).

Допустимий тиск у шарнірах, що гарантує для вибраного строку служби ланцюга втомну міцність пластин його ланок,

[p]_cn = 270К_zК_u / К_в К_р (29.15)

Передачі із зубчастими ланцюгами розраховують та проектують у більшості випадків за рекомендаціями заводів, що виготовляють лан­цюги, або використовують наближені залежності, які наведені у від­повідних довідниках.