Цепные передачи
.docxЦепные передачи
Эти передачи состоят из ведущей и ведомой звездочек и гибкого звена – цепи (рис. 59). Цепные передачи применяют при средних и значительных межосевых расстояниях, когда применение зубчатых передач нерационально, а ременных – недостаточно надежно.
Различают цепи: 1) грузовые – для удержания груза при скорости цепи V<0,25м/с; 2) тяговые – для перемещения груза при V=2…4 м/с; 3) приводные – для передачи движения между валами при V< 15 (20) м/с.
Приводные цепи бывают разной конструкции, но чаще всего используются стандартные роликовые, втулочные и зубчатые цепи, а также однорядные и многорядные.
Передаточное отношение цепной передачи (от 1 до 7) равно
,
где - частота вращения, угловая скорость и число зубьев ведущей звездочки; - то же ведомой звездочки.
Скорость цепи в м/с определяется по формуле
,
где - частота вращения звездочки в мин -1; - число зубьев звездочки; - шаг цепи в мм.
Шаг цепи для стандартных цепей является основным параметром (мм) и стандартизован.
Оптимальное межосевое расстояние с точки зрения работоспособности цепной передачи является
.
Для нормальной работы цепной передачи необходимо провисание холостой ветви цепи, для чего расчетное межосевое расстояние уменьшают на (0,2…0,4)% и тогда стрела прогиба цепи должна быть (0,01…0,02).
Основной причиной отказов цепной передачи является износ шарниров цепи. В результате увеличивается шаг цепи, нарушается нормальное взаимодействие шарниров цепи со звездочкой, увеличиваются нагрузки на цепь и происходит разрыв цепи. Поэтому основным расчетом является проверка износостойкости цепи по условию
,
где - действующее и допустимое предельное давление в шарнире цепи.
Кроме того, стандартную цепь проверяют по её разрушающей нагрузке или допустимой передаваемой мощности. Все паспортные характеристики цепи приводятся в зависимости от шага цепи.
В соответствии с критерием работоспособности цепи – износостойкость – важным вопросом становится смазка цепи, для чего могут предусматриваться следующие способы смазки: капельная или консистентная смазка при скорости цепи V< 4м/с; смазка окунанием в масляной ванне при м/с; циркуляционная смазка под давлением или смазка разбрызгиванием при V>10 м/с.
Достоинства цепных передач: 1) возможны значительные межосевые расстояния; 2) меньшие, чем у ременных передач, габариты; 3) отсутствие проскальзывания между цепью и звездочкой.
Недостатки: 1) износ элементов цепи из-за плохих условий смазки; 2) сложнее, по сравнению с ременными, в монтаже и эксплуатации; 3) непостоянство скорости движения цепи, так как цепь на звездочке образует многоугольник, а не окружность (чем больше , тем меньше динамика).
Пример расчета цепной передачи.
-
Исходные данные
-
Схема: цепная передача наклонена к горизонту под углом α=30˚
-
-
Крутящий момент на входном валу
T1=578 H·м
-
Частота вращения входного вала
n1=51 мин-1
-
Передаточное отношение цепной передачи
u=3
-
Режим установившийся частореверсируемый при
-
Работа в одну смену, смазка периодическая, срок службы
T=2000 ч
-
Проектировочный расчет
-
Числа зубьев ведущей и ведомой звездочек
-
Z1=29-2 u =29-2·3=23 13≤ Z1≤30
Принимаем Z1 =23(если бы получилось не целое число, а дробное, то округлили бы до ближайшего нечетного)*
Чем меньше Z1, тем меньше срок службы цепи и больше шум передачи (Z1min=9). Желательно, чтобы Z1 было простым числом или хотя бы нечетным. Тогда в сочетании с четным числом звеньев цепи обеспечивается более равномерный износ элементов цепи и зубьев звездочки.
Z2= Z1· u=23·3=69 Z2≤120
Принимаем Z2= 69 (если бы было не целое, а дробное число , то округлили бы до ближайшего целого лучше нечетного).
Максимальное число Z2≤120 ограничивается условием допустимой вытяжки цепи не более 1,25%.
-
Коэффициент эксплуатации
Кэ=Кд· Ка· Кн ·Кр ·Ксм ·Кп ,
где Кд – коэффициент динамичности
Кд =
Выбираем Кд=1,25
Ка – коэффициент межосевого расстояния
Ка
где - шаг цепи
Выбираем Ка=1
Кн – коэффициент наклона передачи к горизонту
Кн=
Принимаем Кн=1
Кр- коэффициент способа регулирования натяжения цепи
Кр=
Принимаем Кр=1,25
Ксм – коэффициент смазки и загрязнения цепи
Ксм=
Принимаем Ксм=1,5
Кп=
Принимаем Кп=1
Кэ= 1,25· 1·1·1,25· 1,5·1=2,34
-
Выбираем допускаемое давление в шарнире цепи
Это давление зависит от частоты вращения малой звездочки n1 и шага цепи Pц. Так как шаг цепи ещё не известен, то либо им задаются и затем проверяют правильность выбора; либо определяют этот шаг по таблицам в зависимости от передаваемой мощности, частоты n1 и числа зубьев z1=25; либо ориентировочно определяют шаг цепи по формуле Pц=4,5·, где в Н·м.
Воспользуемся последним способом:
Pц=4,5·
Ближайшее стандартное значение шага цепи 38,1 мм и при n1=51 мин-1 допустимое давление в шарнире цепи равно =35 МПа.
-
Предварительное определение шага цепи.
Pц=2,8·
Где m – число рядов цепи.
Принимаем m=1
Pц=2,8·
Ближайшее стандартное значение шага цепи Pц=31,75 мм. Выбираем цепь ПР-31,75-88,5 ГОСТ 13568-77
С параметрами: диаметр валика d=9,55 мм, диаметр ролика d1=19,05мм, расстояние между внутренними пластинами Ввн=19,05мм, разрывное усилие (допустимая статическая нагрузка)Q=88,5 кН, допустимая передаваемая мощность =5,83 кВт (при n=50 мин-1), масса цепи q=3,73 кг/м, допустимая частота вращения мин-1, площадь опорной поверхности шарнира А=262 мм2.
-
Проверочный расчет
-
По частоте вращения
-
n1 ; 51
-
По давлению в шарнире
P
Где P среднее действующее и допускаемое давление в шарнире.
-
Полезная окружная сила, передаваемая цепью
Ft=
Где N1 – мощность на ведущей звездочке,
Vц – скорость цепи
N1=Т11=
Vц==
Ft=
-
Среднее давление в шарнире на единицу опорной поверхности
Р=,
Где Ft - окружная сила,
Кэ – коэффициент эксплуатации
А – проекция площади опорной поверхности (либо берут из соответствующей таблицы, либо А= d·B, где d – диаметр валика цепи, В=(1,4…1,7)Ввн, Ввн – длина втулки (ширина внутреннего звена цепи)
Р=
-
Допускаемое давление в шарнире цепи
Допускаемое давление находят интерполяцией из соответствующей таблицы при известных n1 и Рц. строим график для нашего случая и находим из подобия треугольников.
; х=
Так как условие P не выполняется, то выбираем другую цепь с шагом Pц=38,1 мм, т.е. цепь ПР-38,1-127 по ГОСТ 13568-97 с d=11,12 мм, Ввн=25.4 мм, d1=22,23 мм, q=5,5 кг/м, Q=127 кН, =550 мин-1 и А=394 мм2
Тогда окружное усилие равно
Ft===
Среднее давление в шарнире цепи равно
Р=
Допустимое давление для цепи с шагом 31,75 мм и 38,1 мм одинаковое, т.е. =34,96 МПа, что больше, чем действующее в шарнире.
Отличие Р от достаточно большое и можно уменьшить числа зубьев ведущей звездочки в раз, т.е. Z1'=Z1·
Это значение округляем в большую сторону Z1'=17
Определяем минимальное допустимое число зубьев
Z1min=9+0,2Рц=9+0,2·38,1=16,6≈17
Таким образом, принимаем Z1=17
Тогда окружное усилие равно
Ft===