Карнаух С.Г. Детали машин

Подождите немного. Документ загружается.

101

14 ЦЕПНЫЕ ПЕРЕДАЧИ

14.1 Устройство, назначение, достоинства, недостатки

Цепная передача - передача зацеплением с промежуточной

гибкой связью, основанная на зацеплении шарниров или зубьев

цепи с зубьями звездочек. Цепные передачи применяются 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.

Цепные передачи различают по типу приводной цепи: с ро-

ликовыми, втулочными или зубчатыми цепями. Наиболее широко

распространены передачи с роликовыми приводными цепями.

Цепная передача состоит из ведущей и ведомой звездочек,

размещенных на соответствующих валах, и цепи в виде замкнутого

контура, которая находится в зацеплении со звездочками. Свобод-

ный отрезок цепи, который набегает на ведущую звездочку, назы-

вается ведущей ветвью, а другой свободный участок цепи – ведо-

мой (рис. 48) [1-8]. Области использования: в различных станках,

сельскохозяйственных и транспортных машинах, приводах конвей-

еров и т.д. Преимущества и недостатки цепных передач по сравне-

нию с зубчатыми и ременными передачами приведены в табл. 21.

Таблица 21 - Достоинства и недостатки цепных

передач

Достоинства

По сравнению с зубчатыми пере-

дачами

По сравнению c ременными пере-

дачами

Большой диапазон межосевых рас-

стояний

constU =

В зацеплении много зубьев Большой КПД

Большой диапазон передаточных

отношений

Меньше нагружают валы

Недостатки

Износ (вытяжка) цепи и необходимость регулировки межосевого рас-

стояния

Большая вну тренняя динамика: ограничение скорости V и

min

Соединяются только параллельные валы одностороннего вращения

102

Рисунок 48 – Схема цепной передачи

14.2 Краткие сведения об элементах передачи. Цепи

• Приводные роликовые (например,

ПР-25,4-5670-ГОСТ13568-75; 2ПР-25,4-11340);

• Приводные втулочные (например, ПВ-9,525...1200…);

• Приводные зубчатые (например, З-31...17,1).

14.2.1 Устройство втулочных и роли-

ковых цепей, характерные размеры.

Основные размеры по ГОСТ 13568-75, мм:

– шаг цепи;

d – диаметр валика;

D – диаметр ролика; B – ширина внутрен-

него звена;

вн

B – расстояние между пластинами внутреннего звена;

Q– нагрузка разрушающая;

втул

t – 9,525 (1-,2 - рядные);

103

рол

t – 12,7...50,8 (1-,2-,3-,4-

рядные).

Стандарт регламентирует выпуск одно-, двух-, трех- и че-

тырехрядных цепей с шагами от 12,7 до 50,8 мм. Установлены сле-

дующие 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 13568-75.

2ПР – 19,05 – 7200 ГОСТ 13568-75.

14.2.2 Основные размеры.

Зубья звездочек для роликовых цепей профилируются по

ГОСТ 591-69. Стандарт предусматривает нарезание их профилей

без смещения для реверсивных передач и со смещением - для нере-

версивных передач. Оси шарниров звеньев цепи, находящиеся в

зацеплении со звездочкой, располагаются на делительной окруж-

ности звездочки с диаметром

()

180sin

, (103)

где z – число зубьев звездочки.

Диаметр окружности, ограничивающей вершины зубьев,

определяется по формуле

























ctgtd

180

5,0 . (104)

Ширина зубчатого венца звездочек

15,093,0 −=

вн

Bb . (105)

104

14.3 Геометрические параметры контура цепной

передачи. Кинематика

14.3.1 Параметры передач

• Рекомендации по расчету передаточного числа:

U =

- до 4 (7).

• Минимальное число зубьев ведущей звездочки ограни-

чивается увеличением шага цепи вследствие износа шарниров, ди-

намическими нагрузками на цепь и шумом работающей передачи.

Оно назначается в пределах числа зубьев звездочек:

min

≥

15...17 (для роликовых); U]-[z 219

min

= ;

min

≥

17...19 (для зубчатых);

U]-[z 225

min

;

[]

UU 231z;229z

−=−≅ –для роликовых цепей;

U237z

−≅ - для приводных зубчатых цепей;

120

max

– из условия допустимого износа.

• Шаг цепи. Целесообразно выбирать цепь с минимально

допустимым для действующей нагрузки шагом. Шаг цепи можно

уменьшить, увеличивая числа зубьев звездочек или количество ря-

дов цепи. Предварительно шаг цепи можно назначить исходя из

условия обеспечения износостойкости шарнира:

# для роликовых цепей -

][

600

изнm

pKzn

t ≥

; (106)

# для зубчатых -

dt 0125,0(155,0

−

≅≤

...0,04), (107)

где

K – коэффициент, учитывающий динамичность внеш-

ней нагрузки (табл. 29);

K – коэффициент, учитывающий количество рядов цепи

(табл. 27);

[]

изн

p – допускаемое давление, гарантирующее износостой-

кость шарнира в течение заданного срока службы;

n - частота вращения ведущей звездочки.

105

ЭRV

изн

KKKh

=][ , (108)

где

С – коэффициент работоспособности передачи, при

граничной норме износа (∆t/t)·100%=3 %

С =4·10

;

h – срок службы передачи, ч,

hhhh +++=

...

; (109)

h – время работы передачи в каждом из тых

− режимов

нагружения, ч;

K – коэффициент, учитывающий частоту вращения веду-

щей звездочки,

()

1,0 nK

= ; (110)

K – коэффициент, учитывающий параметры передачи,

uazR

KKKK

= , (111)

где

K – коэффициент, учитывающий число зубьев ведущей

звездочки,

= ; (112)

K – коэффициент, учитывающий длину ведущей ветви

передачи (межосевое расстояние), выраженную в шагах,

K =

; (113)

a – межосевое расстояние, выраженное в шагах звеньев

цепи, рекомендуется назначать

a =30...50;

K – коэффициент, учитывающий влияние передаточного

числа,

= ; (114)

106

K – коэффициент, учитывающий условия эксплуатации

передачи,

смpЭ

KKKK

= ; (115)

K – коэффициент, учитывающий угол наклона линии цен-

тров передачи к горизонту (табл. 24);

K – коэффициент, учитывающий способ компенсации

вытяжки цепи вследствие износа шарниров (табл. 25);

см

K – коэффициент, учитывающий способ смазки шарнира

(табл. 26).

• Межосевое расстояние передачи. Оптимальное межосе-

вое расстояние назначается по условию обеспечения нормальной

жесткости ведущей ветви передачи. Его рекомендуется назначать в

пределах

80...25== taa

(оптимально 30...50) – межосевое

расстояние по количеству звеньев цепи:

# при

3U ≤ )(5,0

21min

dda

++=

−

(30...50)мм;

# при

−

> ;20/)9)((

21min

Udda

++=

• наклон к горизонту:

# наилучшие условия - горизонтальные;

# наихудшие условия - вертикальные.

• Число звеньев цепи. Число звеньев цепи рассчитывается

в зависимости от ориентировочного, ранее назначенного межосево-

го расстояния передачи:

()

5,0













−

+++=

. (116)

Полученное значение округляется до ближайшего четного.

• Уточнение межосевого расстояния передачи. Теорети-

ческое (расчетное) межосевое расстояние определяется в зависимо-

сти от назначенного числа звеньев:

107

[]

























−

−+−++−=

2121

8)(5,0)(5,0

zzlzzl

. (117)

Цепная передача работает нормально, если ее ведомая ветвь

провисает. Для оптимального провисания расчетное межосевое

расстояние уменьшается на (0,2...0,4)%:

aa )004,0...002,0(=∆ .

14.3.2 Кинематика цепной передачи

;

U ===

000

0⋅

tnz

ср

. (118)

14.3.3 Силы в ветвях цепной переда-

чи

Рисунок 49 – Схема нагружения цепи

1 Окружная сила - полезная сила (рис. 49)

FFF

−= , (119)

где

F - сила натяжения ведущей ветви;

F - сила натяжения ведомой ветви.

108

2 Сила

F равна силе натяжения

, вызванной собст-

венным весом ветви, и силой натяжения от действия центробеж-

ной силы

aqgKF

= , (120)

где

K - коэффициент провисания цепи, который зависит

от стрелы провисания и угла наклона цепи к горизонту: К

=60 -

горизонтальное расположение цепи; К

=15 – при угле наклона

=45°; К

=10 – при вертикальном положении;

- межосевое расстояние передачи;

- масса 1м цепи;

g - ускорение свободного падения.

3 Сила

срV

qVF = . (121)

4 Сила, которая передается на валы,

FR 15,1= . (122)

14.4 Критерии работоспособности и расчеты цепных

передач

14.4.1 Основные критерии работоспо-

собности

Основными критериями работоспособности и расчета ро-

ликовой цепи являются:

# износостойкость шарнира (увеличение шага вслед-

ствие износа шарнира нарушает зацепление цепи со звездочкой);

# усталостное разрушение пластин и роликов;

# разрушение цепи при кратковременном действии

максимальных нагрузок.

13.4.2 Расчет износостойкости шар-

ниров цепи

РН –

изн

pp ][≤

(рис. 50).

109

Рисунок 50 - Расчетная схема

изн

mоп

Аtэ

КА

КF

p ][≤=

, (123)

где

p - расчетное давление в шарнире, МПа;

K - коэффициент, учитывающий динамичность внешней

нагрузки;

оп

A - площадь опорной поверхности шарнира, мм

(табл.28);

K - коэффициент, учитывающий число рядов цепи

(табл.27);

[]

изн

p - допускаемое давление в шарнире, МПа;

tЭ

F - эквивалентная полезная нагрузка на цепь, Н

нttЭ

KFF = ;

K - коэффициент, учитывающий переменность нагрузки,

max.













∑

вр

iвр

. (124)

110

14.4.3 Расчет усталостной прочности

деталей цепи

РН –

уст

pp ][≤

уст

mоп

Аtэ

КА

КF

p ][≤=

, (125)

где

[]

уст

p - допускаемое давление в шарнире , гарантирую-

щее усталостную прочность пластин в течение заданного срока

службы, МПа,

[]

уст

270

, (126)

K - коэффициент, учитывающий влияние числа зубьев

ведущей звездочки,

= ; (127)

K - коэффициент, учитывающий срок службы передачи,

15000

; (128)

K - коэффициент, учитывающий частоту вращения веду-

щей звездочки,

1,010 nK

= ; (129)

K - коэффициент, учитывающий шаг цепи:

4,25

= при t≤25,4 мм; (130)

4,25

= при t>25,4 мм. (131)

14.4.4 Проверка статической прочно-

сти цепи

РН – S≥[S],