5.5 Критерии работоспособности цепных передач

Основные причины выхода из строя цепных передач:

• Износ шарниров цепи, приводящий к удлинению цепи и нарушению зацепления со звездочками – основной критерий работоспособности для большинства передач;

• Усталостное разрушение пластин цепи по проушинам – основной критерий для быстроходных тяжелонагруженных роликовых цепей, работающих в закрытых картерах с хорошим смазыванием;

• Проворачивание валиков и втулок в пластинах в местах запрессовки – распространенная причина выхода из строя цепей, связанная с недостаточно высоким качеством изготовления;

• Выкрашивание и разрушение роликов цепи;

• Достижение предельного провисания ведомой ветви – один из критериев для передач с нерегулируемым межосевым расстоянием, работающих при отсутствии натяжных устройств и стесненных габаритах;

• Износ зубьев звездочки.

В соответствии с приведенными причинами выхода их строя цепных передач видно, что срок службы чаще всего ограничивается долговечностью цепи, которая зависит от износостойкости шарниров. Поэтому основной критерий работоспособности цепной передачи – допускаемое давление в шарнирах цепи , зависящее от типа и шага цепи, скорости и условий работы.

Ресурс цепных передач в стационарных машинах должен составлять 10000…15000 часов.

5.6 Основные геометрические и кинематические характеристики цепных передач

Основной кинематической характеристикой цепной передачи является передаточное число :

,

где , – частота вращения ведущей и ведомой звездочки, об/мин;

, – число зубьев ведущей и ведомой звездочки.

Скорость цепи v рассчитывается по формуле:

, м/сек.

Рис. 5.8. Геометрические параметры цепной передачи

Число зубьев ведущей звездочки принимается в зависимости от передаточного отношения u: минимальное значение (для низкоскоростных передач) (но не меньше 13); рекомендуемое значение .

Излишне большие значения способствуют повышенному износу шарниров и увеличению шага цепи («вытяжке» цепи). При слишком маленьких значениях возрастает неравномерность движения цепи (пульсация цепи) и увеличиваются динамические нагрузки.

Число зубьев ведомой звездочки .

Оптимальное межосевое расстояние .

Максимальное межосевое расстояние .

Длина цепи, выраженная в ее шагах (число звеньев цепи):

.

Делительный диаметр звездочек .

Диаметр окружности выступов звездочек .

5.7 Проектировочный расчет цепных передач

5.7.1 Исходные данные для проектирования:

• вращающий момент на быстроходном валу передачи ;

• передаточное отношение u;

• частота вращения на быстроходном валу передачи , об/мин;

• компоновка передачи и условия работы.

5.7.2 Расчет параметров передачи

Проектирование начинают с выбора типа цепи. В цепных передачах приводов применяются роликовые и втулочные цепи по ГОСТ 13568-97:

• ПР – роликовые;

• ПВ – втулочные;

Для общепромышленных приводов рекомендуется применять цепи ПР.

Число зубьев ведущей звездочки принимается по рекомендациям п. 5.6 из ряда (по ГОСТ 591): 9, 10, 11, 12, (13), 14, (15), 16, (17), 18, (19), 20, (22), 25, (28), 32, (36), 40, (45), 50, (56), 63, (71), 80. При выборе числа зубьев следует отдавать предпочтение числам без скобок.

Число зубьев ведомой звездочки .

Результат округляют до ближайшего целого значения. Во избежание соскакивания цепи ограничивают не более 120. Для более равномерного износа цепи желательно применять нечетное число зубьев на малой звездочке и четное число зубьев на большой звездочке.

Шаг цепи t рассчитывается по формуле:

,

где – вращающий момент на быстроходном валу передачи, Н∙мм;

– коэффициент, учитывающий конкретные условия монтажа и эксплуатации цепной передачи;

– число зубьев ведущей звездочки;

– допускаемое давление в шарнирах; при расчете шага цепи t в первом приближении берется среднее значение 20МПа, при расчете во втором приближении берется из таблицы 5.2.

– число рядов цепи.

Полученное значение t округляют до ближайшего большего стандартного значения по ГОСТ13568-97 (см. табл. 5.4).

Коэффициент представляет собой произведение шести множителей:

.

Значения выбираются по рекомендациям таблицы 5.1.

Таблица 5.1

Значения поправочных коэффициентов

Коэффициент динамичности нагрузки	При нагрузках близких к постоянным, без резких колебаний	=1
	При переменной или толчкообразной нагрузке	=1,251,5
	При ударной нагрузке	=23
Коэффициент , учитывающий влияние межосевого расстояния	При оптимальном межосевом расстоянии	=1
	При	=1,25
	При ,	уменьшают на 0,1 на каждые
Коэффициент , зависящий от угла наклона передачи к горизонту	При угле наклона меньше 60 к горизонту	=1
	При вертикальном расположении	=1,3
	Для передач с автоматической регулировкой натяжения цепи при любом угле наклона	=1
Коэффициент учитывающий способ регулиро­вания натяжения	Автоматическая регулировка натяжения	=1
	Периодическая регулировка натяжения	=1,25
Коэффициент , учитывающий способ смазывания цепной передачи	Непрерывная смазка (в масляной ванне или от насоса)	=0,81,0
	Капельная	=1,2
	Периодическая	=1,5
Коэффициент , учитывающий режим работы	Односменная работа	=1
	Двухсменная работа	=1,25
	Трехсменная работа	=1,5

Таблица 5.2

Допускаемое давление в шарнирах для цепей типа ПР нормальной точности при расчетной долговечности 10000 часов по нормам DIN 8195

v цепи, м/с	0,1	0,4	1,0	2,0	4,0	6,0	8,0	10
, МПа	32	28	25	21	17	14	12	10

Скорость цепи v, м/сек:

.

Скорость цепи v для приводов общего назначения нормальной точности не должна превышать 10 м/сек, так как, с увеличением скорости цепи возрастают динамические нагрузки (примерно пропорционально квадрату скорости) и ускоряется износ шарниров (примерно пропорционально кубу скорости). В случае, когда скорость цепи будет больше 10 м/сек, ее можно уменьшить, применив многорядные цепи с меньшим шагом.

После этого уточняется допускаемое давление , рассчитывается шаг цепи t во втором приближении и, при необходимости, скорость цепи v.

Проверяется расчетное давление в шарнирах:

.

Делительный диаметр звездочек .

Диаметр окружности выступов звездочек .

Оптимальное межосевое расстояние .

Максимальное межосевое расстояние .

Большое межосевое расстояние приводит к слишком большим нагрузкам на валы и опоры из-за большого веса цепи.

Окончательное межосевое расстояние выбирают исходя из главного критерия – получения минимальных габаритов привода. Для этого делают прорисовку привода в масштабе.

Длина цепи, выраженная в ее шагах:

.

Полученную длину цепи округляют до целого значения, при этом желательно, чтобы число звеньев цепи было четным, чтобы избежать применения переходного звена.

Далее уточняется межосевое расстояние :

.

Для обеспечения свободного провисания цепи следует предусмотреть уменьшение межцентрового расстояния на 0,4%.