Введение

Методические указания по выбору приводных цепей предна­значены для студентов, выполняющих курсовые проекты по пред­метам ''Детали машин'' и ''Подъемно-транспортные средства ме­ханизации и автоматизации машиностроения".

Большинство отказов работы цепей связано с износом их шарниров. Поэтому в основу приведенных расчетов положено ограничение давления в шарнире.

Размерность всех величин дана в международной системе единиц СИ. Величины со знаком  (штрих) - предварительные, они подлежат в дальнейшем уточнению.

 

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. Крутящий момент T₁ на валу ведущей звездочки, Н.м.

2. Частота вращения n вала ведущей звездочки, 1/мин.

3. Передаточное число u цепной передачи, u_max = 7(В объектах курсовых проектов по предмету 'Детали машин" передаточное число цепной передачи не следует назначать более 2...2,5.)

4. Прочие данные, характеризующие условия эксплуатации

   

2. ПОРЯДОК ВЫБОРА ЦЕПИ

2.1. Назначение типа цепи. В цепных приводах наибольшее распространение получили цепи типа ПР – приводные роликовые. Во всех случаях следует отдавать предпочтение однорядным цепям. Применение трех – и четырехрядных цепей нежелательно, так как они дороги требую повышенной точности изготовления звездочек и монтажа провода. Однако многорядные цепи позволяют выбирать цепь с меньшим шагом и, следовательно, уменьшить радиальные размеры звездочек передачи и снизить уровень шума ее работы.

2.2. Предварительное значение шага однорядной цепи определяется  (в мм) по формуле

P’=4,5(T₁)^1/3

Полученные значения шага определяют до ближайшего по стандарту и находят (см. таб. 1) значение площади проекции опорной поверхности шарнира однорядной цепи, соответствующей этому шагу.

Таблица 1.

Цепи приводные однорядные по ГОСТ 13568-75

Обозначение цепи	А, мм2	Обозначение цепи	А, мм2
ПР-8-480 ПР-9,525-910 ПР-12,7-900-1 ПР-12,7-900-2 ПР-12,7-1820-1 ПР-12,7-1820-2* ПР-15,875-2270-1 ПР-15,875-2270-2*	11 28 16,5 21,2 39,6 50,3 54,8 70,9	ПР-19,05-3180* ПР-25,4-5670* ПР-31,75-8850* ПР-38,1-12700* ПР-44,5-17240* ПР-50,8-22680* ПР-63,5-35380	105,8 179,7 262 394,3 473 646 1000

 

Примечание. В таблице 1 величина А – площадь проекции опорной поверхности шарнира однорядной цепи.

Цепи отмеченные знаком *, изготавливают также двухрядными и трехрядными, при этом их нагрузочная способность возрастает почти пропорционально числу рядов, что учитывают коэффициентом m_p (см. стр. 4).

Обозначения цепи расшифровывается следующим образом. Например, ПР-25,4-5670 – цепь приводная роликовая с шагом P=25,4 мм и разрушающей нагрузкой 5670 кгс (56700 Н)

2.3. Назначение основных параметров цепной передачи производится в приводимом ниже порядке.

а) Число зубьев Z₁ ведущей звездочки, Число зубьев звездочек оказывает большое влияние на работоспособность цепной передачи. С увеличением числа зубьев звездочки уменьшаются размеры передачи и натяжение цепи, снижается сила удара цепи о зуб звездочки при входе в зацепление, уменьшается износ шарниров цепи и зубьев звездочек; снижается неравномерность движения цепи и частоты вращения ведомой звездочки. Однако при большом числе зубьев звездочки возрастает опасность соскакивания цепи даже при незначительном ее износе.

  Число зубьев ведущей звездочки для передач, у которых u<=5 определяют по эмпирической формуле Z₁=29-u

  Если есть ограничения диаметрального размера большей звездочки, то число зубьев ведущей звездочки

где d’g₂ - желательный делительный диаметр большей звездочки. Значение Z’₁ должно быть не менее определенного по приведенной выше эмпирической формуле. Если оно значительно меньше, то следует, если это возможно, уменьшить передаточное число цепной передачи или шаг цепи. В крайнем случае, если передача тихоходная, т.е.  n₁<100 мин^-1, можно допустить уменьшение числа зубьев Z₁ до 15.

  Число зубьев звездочки желательно назначать из ряда простых или нечетных чисел, что в сочетании с четным числом звеньев способствует более равномерному износу передачи.

б) Межосевое расстояние a, если нет ограничений, принимается равным (30…50)Р.

в) Наклон передачи. Если угол y наклона передачи не задан, то его приближенное значение можно получить из чертежа компоновки привода.

г) Смазывание цепи. Непрерывное смазывание цепи обычно применяют при частоте вращения ведущей звездочки более 100 мин^-1.

2.4. Определение давления в шарнире цепи производится по формуле

 

Где A - площадь проекции опорной поверхности шарнира однорядной цепи, мм² (см. табл. 1);

m_p- коэффициент рядности, m_p=1 при однорядной цепи, m_p=1,7 при двухрядной цепи m_p=2,5 при трёхрядной цепи;

[s] -  допускаемое давление в шарнире цепи (см. табл. 2);

Ft - окружная сипа, передаваемая цепью, Н приближенное значение ее определяют по формуле Ft=6,28*10^3*T₁/(z₁*p)

Kэ - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации цепи,

Kэ=Kд*Ka*Kн*Kрег*Kсм*Kреж

здесь Kд - коэффициент динамичности нагрузки, Kд=1 при на­грузке без толчков и ударов (ленточные и цепные транспортеры, вентиляторы); Kд=1,2 ...1,5 при нагрузке с ударами небольшой интенсивности (компрессоры, автоматические печи, металлорежущие станки), Kд=1,6...1,9 при нагрузке с сильными ударами (прессы, дробилки, прокатные станы, вибраторы);

Ka - коэффициент межосевого расстояния;

Kн - коэффициент наклона линии центров, Kн=1 при y=0… 60°;

Kн=1,25 при y=60...90°;

 Kрег - коэффициент регулировки натяжения цепи, Kрег=1, если регулировка автоматическая, Kрег=1,25 при передаче с нерегулируемым натяжением;

Kсм -коэффициент смазывания; Kсм = 0,8, если смазывание цепи обильное (масляная ванна), Kсм =1 при непрерывном сма­зывании цепи при помощи капельницы; Kсм = 1,5 при нерегулярном смазывании цепи;

Креж - коэффициент режима, Креж=1 при работе привода в одну смену, Креж=1,25 при работе привода в две смены, Креж=1,45 работе привода в три смены.

  

Значение давления должно находится в пределах: 0,6[б]< б< 1,05 [б]

Если полученное значение давления в шарнире превышает или значительно меньше допустимого, то, меняя z, p, рядность цепи или параметры, влияющие на Kэ , добиваются выполнения указанного условия.

Для принятой цепи из справочника выписывают ее обозначе­ние и ее основные параметры: шаг, диаметр ролика (для втулоч­ных цепей - диаметр втулки), расстояние между внутренними пла­стинами, наибольшую ширину звена, ширину внутренней пластины (все это необходимо для конструирования звездочек).

2.5. Число зубьев ведомой звездочки

Z’₂=u*Z₁

Значение Z’₂ округляют до целого, желательно нечетного числа Z. Число зубьев большей звездочки не должно превосхо­дить 120. Огра1шчение связано с увеличением шага цепи при ее износе. При большом числе зубьев звездочки это обстоятельство приводит к соскакиванию цепи со звездочки.

2.6. Уточнение передаточного числа цепной передачи. Этот .расчет выполняют только в том случае, если значение числа зубьев Z₂ ведомой  звездочки было округлено. Передаточное число цепной передачи u=Z₂/Z₁ .

2.7. Частота вращения ведомого вала

n₂=n₁/u

2.8. Делительный диаметр ведущей звездочки (в мм)

d_g1=P/sin(180/Z₁)

2.9. Делительный диаметр ведомой звездочки (в мм)

d_g2=P/sin(180/Z₂)  

Примечание. Для определения размеров прочих элементов звездочек (диаметра окружности выступов, диаметра обода, ши­рины зуба, ширины зубчатого венца и т.п.), необходимых для разработки чертежа, см. [3] лист 184.

2.8. Делительный диаметр ведущей звездочки (в мм)

d_g1=P/sin(180/Z₁)

2.9. Делительный диаметр ведомой звездочки (в мм)

d_g2=P/sin(180/Z₂)

Примечание. Для определения размеров прочих элементов звездочек (диаметра окружности выступов, диаметра обода, ши­рины зуба, ширины зубчатого венца и т.п.), необходимых для разработки чертежа, см. [3] лист 184.

2.10. Межосевое расстояние, если нет ограничений, опреде­ляют по формуле a=(30...50)Р .

2.11. Потребное число звеньев цепи

  Значение числа звеньев W’ обычно округляют до четного числа W , так как при нечетном числе звеньев цепи приходятся применять для соединения ее концов специальные, переходные звенья с изогнутыми пластинами.

2.12. Уточненное межосевое расстояние рассчитывают так:

Полученное значение a для передач с нерегулируемым меж - осевым расстоянием уменьшают приблизительно на D=(0,002 ...0,004)a . Это необходимо, чтобы исключить случайное перенатяжение цепи, которое может получиться из-за ра­диальных биений звездочек в их валов. Межосевое расстояние округленное до целого числа, принимают за окончательное. В остальных случаях, т.е. в передачах с изменяемым межосевым расстоянием, уменьшение а на величину D обеспечи­вают за счет регулировки.

2.13. Нагрузку на валы звездочек определяют по формуле  F_B=K_B*F_t = K_B*2*10³*T₁/d_g1

где K_B =1,15 при угле наклона передачи к горизонту менее 60°;   K_B =1,05 при угле наклона передачи к горизонту более 60°;

 

ПРИМЕР ВЫБОРА ЦЕПИ ДЛЯ ПРИВОДА ТРАНСПОРТЕРА

Исходные данные:

T₁=280 Н*м - крутящий момент на валу ведущей звездочки;

 n₁= 95 мин^-1 - частота вращения ведущей звездочки;

u = 2,1 - передаточное число цепной передачи. Привод работает в одну смену; ожидаемый наклон передачи к горизонту около 50°. Желательно, чтобы делительный диаметр ведомой звездочки не превышал 430 мм.

Решение:

1.      Назначим однорядную роликовую цепь типа ПР.

2.      Предварительное значение шага для однорядной цепи Ближайшие значения шагов по стандарту: Р=31,75 мм; значение А = 262 мм², P=25,4 мм; значение А=179,7 мм².

3.      Назначение основных параметров:

а) число зубьев ведущей звездочки.

Найдем рекомендуемое число зубьев Z₁ в зависимости от передаточного числа;

Z₁=29-u=29-2*2,1=24,8=25

Найдем число зубьев Z₁ из условия: делительный диаметр ведо­мой звездочки не должен превышать 410 мм: Z₁=p*d’_g2 / (u*P)

 Далее расчет будем вести для цепи с шагом P=25,4 мм;

б) межосевое расстояние;

Примем, что a=40Р;

в) наклон передачи по условию - около 50°;

г) примем, что смазывание цепи нерегулярное. Цепь будут смазывать периодически при помощи кисти.

4. Определение давления в шарнире;

Найдем значение коэффициента Кэ:

Кд=1,2 - нагрузка с небольшими ударами;

Ка =1 - оптимальное межосевое расстояние;

Кн=1 - наклон передачи менее 60°;

Крег=1,25 - передача с нерегулируемым натяжением цепи;

Ксм- смазывание цепи нерегулярное;

Креж=1 - работа в одну смену;

Получаем Kэ=2,25

Окружная сила, передаваемая цепью, Ft=2*p*10³*T₁ /Z₁*P=2770 H

Давление в шарнире однорядной цепи

s=K_Э*Ft / (A * m_P)=34,68 Н/мм² > [s]=32,5 Н/мм²

Однорядная цепь не подходит.

Найдем давление в шарнире для двухрядной цепи при m_P=1.7:

s=2,25*2770/(189,7*1,7)=20,4 Н/мм²  < [s]

Для дальнейших расчетов принимаем двухрядную цепь 2ПР-25,4-11340. Ее параметры: шаг Р=25,4 мм, диаметр роли­ка d₁=15,88 мм, расстояние между внутренними пластинами B_ВН=15б,88 мм ширина внутренней пластины h=24,13 мм, расстояние между рядами Ap=29,29 мм, наибольшая ширина звена b=68 мм.

5. Число зубьев ведомой звездочки

Z₂=u*Z₁=2,1*25=52,5 Принимаем Z₁=53

6. Частота вращения ведомой звездочки  n₂=n₁/u=95/2,1=45,2 мин^-1

16. Потребное число звеньев цепи

Принимаем W=120

 17. Уточненное межосевое расстояние

Полученное значение a’ уменьшаем на D=(0,002…0,004)а’=2,07…4,14 мм. Окончательное значение межосевого расстояния: a=a’-D=1032 мм.

18. Нагрузка на валы звездочек:

Fb=Kb*Ft*2000*T₁/d_g1=1,15*2000*280/202,66=3178 H.