МПа < 294 МПа – статическая изгибная прочность при перегрузках обеспечена

13 Проверяем передачу на теплостойкость.

Рабочая температура масла

.

где t₀=20⁰C; P₃=3,21 кВт; η=0,82;

- охлаждение искусственное обдувом воздухом (см. табл. 48);

;

.

.

50°С < 60°C – теплостойкость передачи обеспечена.

 

4 Цепные передачи

4.1 Общие сведения

 

Цепная передача (рис. 12) - передача зацеплением с промежуточной гибкой связью, основанная на зацеплении шарниров или зубьев цепи с зубьями звездочек. Применяется при больших межосевых расстояниях, а также для передачи движения от одного ведущего вала нескольким ведомым, когда применение зубчатых передач невозможно или нецелесообразно, а ременные передачи недостаточно надежны.

Рисунок 12 - Схема цепной передачи

Цепные передачи различают по типу приводной цепи: с роликовыми, втулочными или зубчатыми цепями. Наиболее широко распространены передачи с роликовыми цепями.

 

 

4.2 Конструкция приводных роликовых цепей

Конструкция приводной роликовой цепи представлена на рис. 13.

Основные размеры по ГОСТ 13568-97, мм: – шаг цепи; – диаметр валика; – диаметр ролика; – ширина внутреннего звена; – расстояние между пластинами внутреннего звена; – нагрузка разрушающая;

Стандарт регламентирует выпуск одно-, двух-, трех- и четырехрядных цепей с шагами от 12,7 до 50,8 мм.

Установлены следующие обозначения видов роликовых цепей:

ПРЛ - роликовые, однорядные, нормальной точности;

ПР - роликовые повышенной точности;

ПРД - роликовые длиннозвенные;

ПРИ - роликовые с изогнутыми пластинами.

В маркировке роликовых цепей указываются: число рядов (кроме однорядной), шаг, статическая разрушающая нагрузка (в килограммах).

Например:

ПР – 15,875 – 2270 ГОСТ 13568-97;

2ПР – 19,05 – 7200 ГОСТ 13568-97.

1-наружная пластина; 2-ролик; 3-валик; 4-втулка; 5-внутренняя пластина

Рисунок 13 - Конструкция приводной роликовой цепи

4.3 Звездочки приводных роликовых цепей

 

Зубья звездочек для роликовых цепей (рис. 14) профилируются по ГОСТ 591-69. Стандарт предусматривает нарезание их профилей без смещения - для реверсивных передач и со смещением - для нереверсивных передач. Оси шарниров звеньев цепи, находящиеся в зацеплении со звездочкой, располагаются на делительной окружности звездочки с диаметром

, (59)

 

где z – число зубьев звездочки.

Диаметр окружности, ограничивающей вершины зубьев, определяется по формуле

 

. (60)

 

Ширина зубчатого венца звездочек

 

. (61)

а - профиль зубьев без смещения; б - профиль зубьев со смещением ; в - ширина зубчатого венца звездочки однорядной цепи; г - ширина зубчатого венца звездочки двухрядной цепи

Рисунок 14 - Параметры венца звездочки

 

4.4 Геометрические параметры цепной передачи

 

4.4.1 Числа зубьев звездочек

Минимальное число зубьев ведущей звездочки ограничивается увеличением шага цепи вследствие износа шарниров, динамическими нагрузками на цепь и шумом работающей передачи. Оно назначается в пределах числа зубьев звездочек

15...17. (62)

Определять рекомендуется по формуле

. (63)

4.4.2 Шаг цепи

Целесообразно выбирать цепь с минимально допустимым для действующей нагрузки шагом. Шаг цепи можно уменьшить, увеличивая числа зубьев звездочек или количество рядов цепи. Предварительно шаг цепи можно назначить исходя из условия обеспечения износостойкости шарнира:

, (64)

где – коэффициент, учитывающий динамичность внешней нагрузки (табл. 54).

Таблица 54 – Коэффициент динамичности внешней нагрузки

Динамичность	Нагрузка спокойная	Умеренные колебания нагрузки	Резкие колебания нагрузки
КА		1,3	1,5

– коэффициент, учитывающий количество рядов цепи (табл. 55).

Таблица 55 – Коэффициент, учитывающий число рядов цепи

Число рядов
		1,7	2,5

 

- частота вращения ведущей звездочки;

– допускаемое давление, гарантирующее износостойкость шарнира в течение заданного срока службы,

, (65)

где – коэффициент работоспособности передачи, при граничной норме износа (Δt/t)·100%=3 % =4·10⁶;

– срок службы передачи, ч,

; (66)

– время работы передачи в каждом из том режиме нагружения, ч;

– коэффициент, учитывающий частоту вращения ведущей звездочки при расчете из условия износостойкости шарниров цепи,

; (67)

– коэффициент, учитывающий параметры передачи,

, (68)

где – коэффициент, учитывающий число зубьев ведущей звездочки,

; (69)

– коэффициент, учитывающий длину ведущей ветви передачи (межосевое расстояние), выраженную в шагах,

; (70)

– межосевое расстояние, выраженное в шагах звеньев цепи, рекомендуется назначать =30...50;

– коэффициент, учитывающий влияние передаточного числа,

; (71)

– коэффициент, учитывающий условия эксплуатации передачи,

, (72)

где – коэффициент, учитывающий угол наклона линии центров передачи к горизонту (табл. 56).

Таблица 56 – Коэффициент, учитывающий угол наклона линии центров передачи к горизонту

g	До 70°	Свыше 70°
		1,25

 

– коэффициент, учитывающий способ компенсации вытяжки цепи вследствие износа шарниров (табл. 57).

Таблица 57 – Коэффициент, учитывающий способ компенсации вытяжки цепи вследствие износа шарниров

Способ компенсации	Перемещение опор валов передачи	Передача с натяжной звездочкой	Удаление пары звеньев цепи
Kр		1,15	1,25

 

– коэффициент, учитывающий способ смазки шарнира (табл. 58).

Таблица 58 – Коэффициент, учитывающий способ смазки шарнира

Способ смазки	Окунание ветви цепи в масляную ванну	Капельная смазка	Периодическая смазка шарниров	Периодическая смазка при работе в загрязненной среде
	0,9	1,5

 

4.4.3 Межосевое расстояние передачи

Оптимальное межосевое расстояние назначается по условию обеспечения нормальной жесткости ведущей ветви передачи. Его рекомендуется назначать в пределах

:

при - (30...50)мм;

при - ,

где - наружные диаметры ведущей и ведомой звездочек.

4.4.4 Число звеньев цепи

Число звеньев цепи рассчитывается в зависимости от ориентировочного, ранее назначенного межосевого расстояния передачи:

. (73)

Полученное значение округляется до ближайшего четного.

4.4.5 Уточнение межосевого расстояния передачи

Теоретическое (расчетное) межосевое расстояние определяется в зависимости от назначенного числа звеньев:

. (74)

Цепная передача работает нормально, если ее ведомая ветвь провисает. Для оптимального провисания расчетное межосевое расстояние уменьшается на (0,2...0,4)%:

.

4.5 Расчет передачи приводной роликовой цепью

 

4.5.1 Основные критерии работоспособности

Основными критериями работоспособности и расчета роликовой цепи являются:

износостойкость шарнира (увеличение шага вследствие износа шарнира нарушает зацепление цепи со звездочкой);

усталостное разрушение пластин и роликов;

разрушение цепи при кратковременном действии максимальных нагрузок.

4.5.2 Расчет износостойкости шарниров цепи

Расчетное условие -

.

Расчетная схема представлена на рис.15.

, (75)

где - расчетное давление в шарнире, МПа;

- коэффициент, учитывающий динамичность внешней нагрузки;

- коэффициент, учитывающий число рядов цепи (см. табл. 55);

- площадь опорной поверхности шарнира, мм² (табл. 59).

Рисунок 15 - Расчетная схема

Таблица 59 – Параметры приводных роликовых цепей по ГОСТ 13568-97

Обозначение цепи	p, мм	H, мм	Bвн, мм	Dр, мм	Aоп, мм2	Fразр, кН	q, кг/м
ПР-12,7-1820-2	12,7	13,92	7,75	8,51		18,2	0,75
2ПР-12,7-3180	31,8	1,40
ПР-15,875-2270	15,875	16,59	9,65	10,16		22,7	1,00
2ПР-15,875-4540	45,4	1,90
ПР-19,05-3180	19,05	22,78	12,70	11,91		31,8	1,90
2ПР-19,05-7200	72,0	3,50
ПР-25,4-5670	25,4	29,29	15,88	15,88		56,7	2,60
2ПР25,4-11340	113,4	5,00
ПР-31,75-8850	31,75	35,76	19,05	19,05		88,5	3,80
2ПР-31,75-17700	177,0	7,30
ПР-38,1-12700	38,1	45,44	25,4	22,23		127,0	5,50
2ПР-38,1-25400	254,0	11,00

Примечание. Рекомендуется назначать цепь с ближайшим большим к расчетному шагом;

- допускаемое давление в шарнире, МПа;

- эквивалентная полезная нагрузка на цепь, Н,

,

где - коэффициент, учитывающий переменность нагрузки,

. (76)

 

4.5.3 Расчет усталостной прочности деталей цепи

Расчетное условие –

.

, (77)

где - допускаемое давление в шарнире, гарантирующее усталостную прочность пластин в течение заданного срока службы, МПа,

, (78)

где - коэффициент, учитывающий влияние числа зубьев ведущей звездочки,

; (79)

- коэффициент, учитывающий срок службы передачи,

; 80)

- коэффициент, учитывающий частоту вращения ведущей звездочки из условия усталостной прочности пластин цепи,

; (81)

- коэффициент, учитывающий шаг цепи:

- при p 25,4 мм; (82)

- при p>25,4 мм. (83)

 

4.5.4 Проверка статической прочности цепи

Расчетное условие –

S³[S],

где S - фактическое значение коэффициента безопасности;

[S] - допускаемая величина коэффициента безопасности, [S]=6...8.

, (84)

где - стандартное значение статической разрушающей нагрузки, Н (указано в стандартной маркировке цепи в килограммах);

- коэффициент перегрузки, при наличии настраиваемого предохранительного звена в кинематической цепи механизма (фрикционной муфты) задается настройкой и равен запасу сцепления , для остальных случаев можно рекомендовать:

; (85)

- сила удара шарнира о зуб звездочки при входе его в зацепление, H:

- ;

- ,

где m - число рядов цепи.

 

4.6 Последовательность расчета передачи приводной роликовой цепью

4.6.1 Исходные данные

Таблица 60- Исходные данные

Наименование величины	Обозна-чение	Единица величины
Мощность на ведущей звездочке	P1	кВт
Частоты вращения ведущей звездочки	n1 n2 n3 n4	мин-1 мин-1 мин-1 мин-1
Нагрузки в режимах	P1/Pmax P2/Pmax P3/Pmax P4/Pmax	- - - -
Время работы передачи в режимах	t1 t2 t3 t4	ч ч ч ч
Передаточное число		-
Характер смазки
Угол наклона линии центров передачи к горизонту	g	...0
Способ регулирования меж-осевого расстояния

4.6.2 Предварительный расчет передачи

 

Таблица 61 - Предварительный расчет передачи

Наименование величины	Обоз-начение	Метод определения
1 Число зубьев вед. звездочки (ориентировочное)		=31-2
2 Число зубьев ведущей звездочки (назначенное)		Округлить до ближайшего нечетного
3 Коэффициент работоспособности передачи	C	C=4·106
4 Коэффициент, учитывающий влияние частоты вращения ведущей звездочки на износ шарнира
5 Коэффициент, учитывающий влияние числа зубьев ведущей звездочки передачи
6 Межосевое расстояние передачи (в шагах)		Рекомендуется:

 

 

Продолжение таблицы 61

7 Коэффициент, учитывающий межосевое расстояние передачи
8 Коэффициент, учитывающий влияние передаточного числа
9 Коэффициент, учитывающий параметры передачи	KR	KR= Kz1 Ka Ku
10 Коэффициент, учитывающий угол наклона линии центров к горизонту	Kg	Табл. 56
11 Коэффициент, учитывающий способ компенсации вытяжки цепи	Kp	Табл. 57
12 Коэффициент, учитывающий способ смазки шарнира	Kсм	Табл. 58
13 Коэффициент, учитывающий условия эксплуатации передачи	Kэ	Kэ= Kγ Kр Kсм

 

Продолжение таблицы 61

14 Допускаемое давление для расчета износостойкости шарнира	, МПа
15 Желательное число рядов цепи	m	Рекомендуется: m=1
16 Коэффициент, учитывающий число рядов цепи	Km	Табл. 55
17 Расчетный шаг цепи	pop, мм
18 Типоразмер роликовой цепи для передачи	p, мм	Табл. 59

 

Таблица 62 - Расчет геометрических параметров передачи

Наименование величины	Обозначение	Метод определения
1 Расчетное число зубьев ведомой звездочки
2 Число зубьев ведомой звездочки /назначенное/		Полученное округлить до ближайшего целого
3 Расчетное число звеньев цепи

Продолжение таблицы 62

4 Число звеньев цепи /назначенное/		Полученное округлить до ближайшего четного
5 Расчетное межосевое расстояние передачи	, мм
6 Межосевое расстояние, обеспечивающее провисание цепи	, мм
7 Диаметр делительной окружности ведущей звездочки	, мм
8 Диаметр делительной окружности ведомой звездочки	, мм
9 Наружный диаметр ведущей звездочки	, мм
10 Наружный диаметр ведомой звездочки	, мм
11 Диаметр ролика	, мм	Табл. 59
12 Радиус впадины	, мм
13 Диаметр окружности впадин ведущей звездочки	, мм
14 Диаметр окружности впадин ведомой звездочки	, мм

 

Продолжение таблицы 62

15 Расстояние между пластинами внутреннего звена	, мм	Табл. 59
16 Ширина зубчатого венца звездочек	, мм	Для однорядной цепи . Для многорядной цепи
17 Радиус боковой поверхности зубьев звездочек	, мм
18 Координата центра кривизны боковой поверхности зуба	, мм

 

4.6.3 Проверочные расчеты передачи

Таблица 63 - Проверка износостойкости шарнира цепи

Наименование величины	Обозначе-ние	Метод определения
1 Скорость цепи в передаче	, м/с
2 Окружная сила на ведущей звездочке (полезное натяжение цепи)	, Н
3 Коэффициент, учитывающий переменность нагрузки

 

Продолжение таблицы 63

 

4 Эквивалентная полезная нагрузка на цепь	, Н
5 Коэффициент, учитывающий динамичность внешней нагрузки		Табл. 54
6 Площадь опорной поверхности шарнира	, мм2	Табл. 59
7 Коэффициент, учитывающий число рядов цепи		Табл. 55
8 Расчетное давление в шарнире	, МПа
9 Допустимое давление в шарнире, обеспечивающее его износостойкость	, МПа
10 Заключение о работоспособности цепи	При износостойкость шарнира обеспечена. При необходимо увеличить число рядов или увеличить шаг цепи

 

Таблица 64 – Проверка усталостной прочности пластин цепи

Наименование величины	Обозначение	Метод определения
1 Коэффициент, учитывающий число зубьев ведущей звездочки
2 Коэффициент, учитывающий срок службы передачи
3 Коэффициент, учитывающий величину шага цепи		при p 25,4мм; при p>25,4 мм
4 Коэффициент, учитывающий частоту вращения ведущей звездочки
5 Допускаемое давление, обеспечивающее усталостную прочность пластин
6 Расчетное давление в шарнире
7 Заключение о работоспособности цепи		При усталостная прочность пластин обеспечена; при необходимо увеличить число рядов или шаг цепи

 

Таблица 65 - Проверка статической прочности цепи

 

Наименование величины	Обозначе-ние	Метод определения
1 Окружная сила	, H
2 Коэффициент возможной перегрузки		При наличии настра-иваемого предохранитель-ного звена задается настройкой: , в остальных случаях
3 Сила удара шарнира о зуб звездочки	, Н	При V<10 м/с - Fу=0. При V=10 м/с - Fу=1,36n1pm
4 Стандартная статическая разрушающая нагрузка	, Н	Табл. 59
5 Расчетный коэффициент безопасности
6 Допускаемый коэффициент безопасности	[S]	Рекомендуется: [S]=6...8
7 Заключение о работоспособности передачи	При S [S] статическая прочность цепи обеспечивается. При S<[S] необходимо увеличить рядноcть или шаг цепи

 

4.7 Пример расчета

 

Выполнить расчет цепной передачи по приведенной схеме и исходным данным (см. рис.2).

Исходные данные выбираем из результатов кинематического расчета табл.13, задания на курсовое проектирование и общих соображений по анализу назначения привода:

;

;

;

.

Передача расположена под углом 30⁰ к горизонту. Работа односменная, смазка регулярная окунанием ветви цепи в масляную ванну. Натяжение цепи регулируется перемещением опор одного из валов. Возможная перегрузка соответствует (см. расчет зубчатых передач – пара 1-2).