15. Выбор конструкции устройства для контроля уровня смазочного материала в корпусе редуктора

Контроль уровня масла при его заправке в корпус редуктора и в процессе эксплуатации передачи производят с помощью маслоуказателей. Вид маслоуказателя выбирают с учётом удобства его обзора, величины возможного колебания уровня смазочного материала в картере и наличия вероятности повреждений маслоуказателя в процессе эксплуатации редуктора.

В условиях мелкосерийного производства проще реализовать сверление резьбы в горизонтальном направлении, чем делать резьбу под углом. Следовательно, наиболее приемлемый маслоуказатель в данном случае – трубчатый.

16. Расчет цепной передачи

В первом приближении определим ориентировочно ожидаемую величину расчетной (средней) скорости V^/ , м/с , движения цепи

V^/ 0,01n₁ ,

где n₁  частота вращения малой звездочки: n₁ = 301.29 мин^-1.

Получим V^/ = 3 м/с.

Так как к габаритам и весу пере-дачи не предъявляют жестких ограничений выберем приводную цепь типа (ГОСТ 13568-75) ПРЛ (приводная роликовая легкая). По сравнению с цепями этого типа приводные роликовые цепи нормальной серии ПР почти вдвое, а усиленные ПРУ еще более, дороже.

Учитывая, что ориентировочная скорость движения цепи V^/ = 3 м/с,в первом приближении выберем вид основного (торцового) профиля зубьев звездо чек передачи : прямолинейный( ГОСТ 59281) со скругленной головкой(при Р25,4 мм, позволяющий нарезать зубья звездочек меньшим комплектом режущего инструмента, причем имеющего более простую конфигурацию его режущей части).

Выбор способа смазки шарниров цепи.

Для среднескоростных ( 2 V< 6 м/с ) передач выберем периодическое (через 120...180 ч при V< 4м/с) пластичное внутришарнирное смазывание, осуществляемое погружением предварительно промытой в керосине цепи в подогретый до жидкого состояния пластичный смазочный материал.

Назначим величину коэффициента К_А [6,с.84,табл.3] , учитывающего динамичность приложения внешней нагрузки при установившемся движении передачи. При характере работы привода с ударами средней интенсивности К_А = 1.3 .

Определить величину коэффициента нестационарности режима внешнего нагружения передачи

Z_h = ,

где К  число режимов (блоков) внешнего нагружения передачи (см. п.1), K = 2.

Т_i; t_i; n_1i  параметры (крутящий момент, время его действия и частота вращения малой звездочки передачи) i-го режима внешнего нагружения.

.

Следует иметь ввиду, что при использовании в приводе асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором значения коэффициента Z_h можно определять по следующей упрощенной зависимости:

Z_h = .

Получим: .

Назначим максимально допустимые (по условию отсутствия при заданной частоте вращения малой звездочки n₁ выкрашивания или раскалывания роликов шарниров цепи и проворачивания осей (валиков) или втулок в местах их запрессовки в пластинах звеньев цепи) значения Р_mах шага цепи [1,табл.12.3]: Р_mах = 44.45 мм .

Выберем синфазное движения звездочек, обеспечивающее:

• более плавное движение цепи;

• меньшую неравномерность вращения ведомой звездочки передачи и пульсацию передаточного числа u;

• снижение внутренней динамичности приложения нагрузки;

• улучшение вибро-акустических характеристик работы передачи;

• повышение ресурсов цепи и зубьев звездочек.

Назначим по данным [6,с.84,табл.2]величину коэффициента динамичности Кд, учитывающего внутреннюю динамичность работы цепной передачи: Кд=1.25.

Назначим по данным [6,с.85,табл.4] значение коэффициента Ксп, учитывающего выбранный способ смазки шарниров цепи: Ксп = 1.5 .

Определим значение коэффициента эксплуатации

К_э=К_сп К К ,

где К_сп  принятое для дальнейших расчетов значение коэффициента способа смазки цепи;

К  коэффициент, учитывающий угол наклона, град, линии центров передачи к горизонтали;

К  коэффициент, учитывающий величину заданного температурного интервала эксплуатации передачи: К = 1.

Так как угол наклона цепи может быть в интервале от 0 до 60 градусов, то .Тогда

К_э=1.5·1.162·1 = 1.743.

Назначим предварительную величину а(р) относительного (к шагу цепи Р) межосевого расстояния передачи в следующих, рекомендуемых [6,с.72], пределах:

а_(р) = = 30...50,

обычно в первом приближении принимают

а_(р) =30.

По требованию заказчика звездочка не должна вылезать за габариты редуктора. Имея стесненные габариты передачи в диаметральном направлении, то число зубьев Z₁ малой звездочки выбираем из следующего числового ряда: 11; 13; 17; 19; 23; 29. Примем Z₁ = 17.

Назначим число зубьев Z₂ бόльшей звездочки передачи, руководствуясь следующим условием :

Z₂ = uZ₁  Z₂max ,

где Z₂max  максимальное (при котором еще гарантируется надежность сохранения правильного зацепления изношенной цепи с зубьями звездочек ) значение числа зубьев у звездочек цепных передач, назначаемое по следующим рекомендации:

для звездочек с прямолинейным профилем (ГОСТ 59281) со скругленной головкой зубьев, принимают

Z₂max = 80…53 .

u – передаточное число цепной передачи, u = 2.01 .

Z₂ = 2.01·17 = 34.17 .

Полученное значение Z₂ также необходимо округлить до ближайшего целого нечетного числа.

Окончательно Z₂ = 35.

Определение фактического значения передаточного числа передачи u_ф = Z₂ / Z₁ и его относительное отклонение u, %, от необходимого значения u, величина которого должна удовлетворять следующему условию

u_ф = Z₂ / Z₁ = 35/17 = 2.059 . Тогда

Условие выполнено, следовательно нет необходимости в коррекции принятых значений чисел зубьев звездочек. В дальнейшем расчете можно использовать необходимое значение передаточного числа u.

Определение необходимого значения относительного увеличения шага цепи (относительного износа цепи) %

Так как число зубьев большей звездочки передачи Z₂ 50,то величину относительного износа цепи ,%, назначают независимо от вида основного профиля зубьев звездочек (исходя из условия обеспечения статической прочности изношенной цепи) в следующих пределах:

= (2…3) .

Определение значения коэффициента К_рц, учитывающего принятую для дальнейших расчетов разновидность цепи

К_рц = К_m К_ц ,

где К_m  коэффициент, учитывающий рядность m_р принятой цепи, назначаемый по[6,с.98] К_m = 1;

К_ц  коэффициент, учитывающий принятый тип цепи, назначаемый по [6,с.98], причем при определении значения К_рц следует иметь ввиду, что в первом приближении принята однорядная (m_р=1) цепь типа ПРЛ, К_ц = 1.

Определение значения вспомогательной геометрической характеристики цепи f₁(Р)=А_оп , мм²мм^1/6 (где А_оп  площадь проекции опорной поверхности шарнира цепи на его диаметральную плоскость, мм² ; Р  шаг цепи, мм) определяют по следующей зависимости:

По ГОСТ 1356875 (Основные параметры приводных роликовых цепей) в соответствии с найденной величиной f₁ (Р), выберем необходимый (имеющий равное или ближайшее большее значение f₁ (Р) и шаг звеньев Р<Р_max) типоразмер приводной цепи, отдавая предпочтение в первую очередь однорядным цепям типа ПРЛ. Выбранная цепь ПРЛ-25,4 -5000.

Определение расчетного (среднего) значения V, м/с , скорости движения цепи будем вести по зависимости

м/с.

Найденные значения шага и скорости говорят от том, что принятые ранее вид основного профиля зубьев звездочек, способ смазки шарниров цепи и правильность предварительного выбора конструктивного исполнения передачи в корректировке не нуждаются.

Определение делительных диаметров звездочек (диаметры окружностей, на которых располагаются центры шарниров неизношенной цепи при их нормальном зацеплении с зубьями звездочек)

d = P/sin .

мм.

мм.

При найденных значениях диаметров звездочки не будут вылезать за габариты редуктора. Другими словами требования, которые поставил заказчик выполнены.

Определение предварительного значения W_пр числа звеньев цепи:

Проверим принятое значение числа звеньев цепи W по следующему условию, ограничивающему число , с^1, ударов в еди-ницу времени шарниров цепи о зубья малой звездочки передачи:

 = =3 .

,с^-1.

Определение номинального ( при котором отсутствует провисание цепи) значение а_ном межосевого расстояния передачи и номинальное значение а_мон монтажного межосевого расстояния, представляющее собой округленное до ближайшего меньшего целого числа N_min расчетное значение а_ном :

а_ном = ;

а_мон = N_min { а_ном } .

мм.

Проверим полученное значение а_ном по условию

а_(р) = ,

т.к. при а_ном 80Р (Р  шаг цепи) работа передачи становится неспокойной, вследствие чего необходимо принимать специальные меры для направления цепи и предупреждения ее чрезмерного провисания (от собственного веса) и колебаний (устанавливать направляющие башмаки, поддерживающие звездочки или ролики, демпферы колебаний ветвей цепи).

.

Определение числа звеньев W_вв , содержащихся в ведущей ветви цепи :

.

Уточнение характера движения звездочек, первоначально принятого синфазным , по условию: если величина W_вв отличается от ближайшего целого числа менее , чем на ± 0,5, то движение звездочек еще можно считать синфазным:

Следовательно, движение звездочек можно считать синфазным.

Определение номинального значения F_t, Н, тягового усилия передачи:

H.

. Определение для каждой рабочей звездочки передачи значение коэффициента снижения натяжения звеньев цепи :

,

где угловой шаг зубьев звездочки =360^o/Z;

 угол заострения основного профиля зубьев звездочек ,град,

определяемый по следующей зависимости: ,

где _вn  угол впадины профиля зубьев звездочек , град , определяемый по( ГОСТ 59281).

  угол трения в контакте "шарнир цепи  зуб звездочки", принимаемый для втулочно-роликовых цепей и стальных зубьев звездочек в пределах = 4…6 ^o .

Для малой звездочки:

Для большой звездочки:

Определение для каждой рабочей звездочки передачи значение m числа шарниров цепи, находящихся в зацеплении со звездочкой :

m = Z/360^o ,

где   угол обхвата звездочки цепью , град , определяемый по зависимостям:

для малой звездочки

для бόльшей звездочки

Назначим расчетное значение параметра а^m по условию

а^m = max { а₁^m1 ; а₂^m2 }.

Определение натяжения звеньев цепи F_v , Н , вызываемое центробежной нагрузкой. Так как скорость цепи < 5 м/с, то центробежная сила не будет вызывать натяжение цепи: F_v = 0.

Определение номинального значения рабочего усилия натяжения звеньев ведущей ветви цепи: Н,

ведомой ветви цепи: Н.

Определение расчетной (средней) величины q_р, МПа, давления в шарнирах цепи

q_p = ,

где А_оп – площадь проекции опорной поверхности шарнира выбранной цепи на его диаметральную плоскость ,мм ², назначаемая по ГОСТ 13568-75 : А_оп = 161.2 мм².

МПа.

Проверим полученное значение q_р на отсутствие возможности наступления в процессе эксплуатации передачи значительного (до 200⁰ С и выше) нагрева цепи

q_pV [qV] = (25…30) МПам/с

МПа·м/с, что допустимо.

Проверим передачу на износостойкость, определяя прогнозируемый ресурс L_h выбранного к этому моменту расчета передачи типоразмера цепи

L_h =

Очевидно, что ресурс обеспечен.

Проверим выбранную цепь на отсутствие ее статического разрушения (разрыва) при действии пиковых нагрузок. Назначить величину К_AS коэффициента динамичности приложения пиковой нагрузки. Для асинхронных электродвигателей, включаемых в сеть без пусковой аппаратуры, и 4-тактных двигателей внутреннего сгорания без гидропередачи  1,5…2,0.

Выбранное из указанного диапазона конкретное значение коэффициента К_AS должно удовлетворять еще и следующему условию:

К_AS > К_A ,

Учитывая вышесказанное К_AS = 1.5 .

Определим тяговое усилие передачи F_{t пик},Н, возникающее при действии пиковой нагрузки :

F_{t пик} = F_t = Н.

Определим величину рабочего натяжения ведущей ветви цепи F_1max ,Н, возникающего при действии пиковой нагрузки :

F_1max = +F_v = Н.

Определим расчетное значение S коэффициента запаса статической прочности выбранной цепи и сопоставить его с допускаемым (необходимым) его значением [S] по условию

S = [S] ,

где Q – статическая нагрузка, разрушающая (разрывающая) новую (неизношенную) цепь, определяемая по данным ГОСТ 13568-75 в зависимости от типоразмера цепи.

Допускаемое (необходимое) значение коэффициента запаса статической прочности цепи [S] назначают по справочным данным [5,табл.9.7]. в зависимости от шага цепи Р и частоты вращения малой звездочки передачи n₁.

Q = 50 кН, [S] = 8.6, тогда:

S =

Проверим передачу на отсутствие резонанса цепи при любом режиме ее нагружения

0,7 n_{1 кр} n₁ 1,3 n_{1 кр} ,

где n₁  заданная (п.1) частота вращения малой звездочки

передачи, мин^-1;

n_{1 кр} – критическая частота вращения ,мин ^–1, малой звездочки, величину которой можно определить по следующей упрощенной зависимости , основанной на уравнении колебаний струны :

n_{1 кр} = .

Здесь Z₁ – число зубьев малой звездочки;

а  номинальное значение межосевого расстояния передачи, м;

F₁  натяжение ведущей ветви цепи, Н;

q_ц – погонная масса принятой цепи, кг/м

q_ц = 2.6 кг/м, имеем:

мин^-1

Выполнение данного условия говорит о отсутствии резонанса в цепи.

Определение необходимого значения начального (монтажного) усилия S_{fн ,} Н, натяжения звеньев цепи

S_fн = 0,5 (F₁ + F₂) = 0.5·(2158+85) = 1121 Н.

Определим величину f_н стрелы начального (монтажного) провисания верхней ветви цепи и ее предельное отклонение , обеспечивающее найденное необходимое значение S_fн начального усилия натяжения звеньев цепи.

Определить угол наклона , град , ветвей цепи к линии центров рабочих звездочек передачи

= arc sin =arcsin ,

определим длину l пролета подвеса верхней ветви цепи:

l= а_мон / cos =758/cos5.5 = 762 мм;

определим угол наклона , град, верхней ветви цепи к горизонтали

= + = 60+5.5=65.5

определим номинальное значение f_н начальной (монтажной) стрелы провисания верхней ветви цепи:

,

где g = 9,81 м/с – ускорение свободного падения тел;

мм.

Назначим предельное отклонение ,мм, стрелы начального провисания верхней ветви цепи по условию

δ_fн + (0,1…0,2) f_н

где знак "+" принимают для тихоходных (V<8 м/с) цепных передач.

Отрегулируем величину провисания f₂ ведомой ветви це-пи при эксплуатации передачи. Определим величину относительного износа (относительного увеличения шага цепи)

_рег , получаемую при возрастании стрелы

провисания ведомой ветви цепи f₂ от f₂=f_н до f₂= 0,1 а_мон , при которой уже необходима регулировка натяжения цепи, по следующей зависимости:

_рег = = =10970.

Сопоставить полученное значение _рег со значением , так как _рег ,то регулировку натяжения цепи в процессе эксплуатации передачи можно не производить , но в этом случае отклонения монтажного межосевого расстояния необходимо назначать по данным [6,с.249,табл.8]

Выбор марки смазочного материала шарниров цепи.

Так как для смазывания шарниров цепи выбран пластичный смазочный материал, то его марку можно назначить по рекомендациям [6,с.130,табл.19] в зависимости от условий работы цепи. При работе с температурой +110⁰С примем марку смазочного пластичного материала: Консталин жировой УТ-1 и УТ-2 по ГОСТ 1957-73 .

Определим величину радиальной нагрузки F_rц, Н,

передающейся на валы от цепной передачи :

F_rц= b К_д F_t ,

где b  коэффициент, учитывающий расположение передачи относительно горизонтали.

В связи с тем, что цепь может составлять с горизонтом угол от 0 до 60⁰ рассмотрим два случая:

( 30⁰ ) b =1,2; F_rц = 1.2·1.25·1658 = 2487 H

(30⁰ < 60⁰ ) b =1,15; F_rц = 1.15·1.25·1658 = 2383 H.

Выбор группы точности изготовления звездочек.

Группа точности изготовления звездочек V, так как скорость цепи меньше 3 м/с, которая соответствует 2 степени точности звездочек с профилем зубьев по ГОСТ 59281.

Определение предельных значений монтажных погрешностей:

непараллельность _n валов звездочек в горизонтальной и вертикальной плоскостях _n=0.12…0.19 мм на 100 мм длины;

радиальные _{r в} биения валов звёздочек, _{r в}=0,15мм;

торцовые _т и радиальные _r биения зубчатых венцов звездочек равны 0,06 = мм.

В условиях единичного или мелкосерийного характера производства передачи обычно применяют объемную закалку звездочек;

Для объемно или поверхностно закаливаемых звездочек применяют среднеуглеродистые стали марок 45; 50; 65; 50Г

С целью унификации производства выберем материал из которого будут изготавливать звездочки, такой же как и материал валов и зубчатых колес – сталь 45.

Выбор конструкции звездочки производим по рекомендациям [4 или 6 с.197213].