2.2 Расчет цепной передачи

Передаточное отношение цепной передачи первой ступени назначаем равным i₁ = 0,4, передаточное отношение второй ступени назначаем равным i₂ = 0,6, и подбираем звездочки цепной передачи первой и второй ступеней z₁=57, z₂=23, z₃=22, z₃=13. Угол наклона цепной передачи к горизонту  = 60; вращающий момент на валу высаживающего аппарата T₃ = 36 Нм [19], а частота вращения на первой сменной звездочке высаживающего аппарата составляет n₃ = 286 мин^-1.

Рассчитываем вращающий момент по формуле:

где T_в-j – вращающий момент на предыдущей ступени, Нм;

i_в-j – передаточное отношение предыдущей ступени;

_в-j – коэффициент полезного действия передачи, далее будем использовать везде, как для цепной передачи:_ц.п.=0,93.

Вращающий момент на валу редуктора:

Вращающий момент на валу опорно-приводного колеса:

Рассчитываем мощность на валах по формуле:

где n_в-j – частота вращения, мин^-1;

T – вращающий момент, Нм.

Мощность на валу редуктора равна

Мощность на валу опорно-приводного колеса равна

Коэффициент эксплуатации цепи К_Э:

Коэффициент, учитывающий динамичность нагрузки K₁ = l; коэффициент, учитывающий длину цепи при α = (30 – 50)t K₂ = l; коэффициент, учитывающий наклон передачи к горизонту, при наклоне линии центров звездочек к горизонту под углом β 45 К₃ = 0,15 ; коэффициент, учитывающий способ регулирования натяжения цепи, при периодическом регулировании K₄ = l,25; коэффициент, учитывающий способ смазки, при периодической смазке К₅ = 1,5; коэффициент, учитывающий периодичность работы K₆ = 1.

К₃ = 0,15

Допускаемое давление в шарнирах цепи , МПа.

Принимается ориентировочно для среднего шага цепи t = 19,05 мм по методу интерполяции для цепной передачи первой ступени: при n₁ = 70,5 мин^-1 для z₁ = 57, принимаем равной 36 МПа, для цепной передачи второй ступени: n₂ = 171,6 мин^-1 z₃ = 22, принимаем равной 27 МПа.

Для первой ступени:

Для второй ступени:

Коэффициент рядности цепи для обеих ступеней, = 1.

Шаг цепи считаем по формуле:

Шаг цепи первой ступени:

Шаг цепи второй ступени:

Принимаем по ГОСТ 13568-75 цепь для цепной передачи: первой ступени – ПР-15,875-2300-1 с шагом t = 15,875 мм, диаметр ролика d₁ = 5,08 мм, расстояние между пластинами внутреннего звена В_ВН = 6,48 мм, разрушающая нагрузка F_Р = 23 000 Н, масса 1м цепи m = 0,80 кг; второй ступени – ПР-19,05-3180 с шагом t = 19,05 мм, диаметр ролика d₁ = 5,94 мм, расстояние между пластинами внутреннего звена В_ВН = 12,7 мм, разрушающая нагрузка F_Р = 31 800 Н, масса 1м цепи m = 1,9 кг.

Определяем среднее давление в шарнирах цепи по формуле:

где

А – проекция опорной поверхности шарнира скольжения на плоскость, проходящую через его ось, мм².

Определяем окружное по формуле:

где d₁ – диаметр делительной окружности ведущей звездочки, мм.

Определяем окружное усилие на ведущей звездочке первой ступени:

Определяем окружное усилие на ведущей звездочке второй ступени:

Диаметр делительной окружности определяем по формуле:

Диаметр делительной окружности ведущей звездочке первой ступени:

Диаметр делительной окружности ведущей звездочке второй ступени:

Определяем проекцию опорной поверхности шарнира по формуле:

Определяем проекцию опорной поверхности шарнира скольжения на плоскость, для цепи первой ступени:

Определяем проекцию опорной поверхности шарнира скольжения на плоскость, для цепи второй ступени:

Среднее давление в шарнирах цепи первой ступени:

Среднее давление в шарнирах цепи второй ступени:

Определим допускаемое давление в шарнирах цепи при шаге цепи 15,875 мм и z₁= 57

Определим допускаемое давление в шарнирах цепи при шаге цепи 19,05 мм и z₃= 22

Условие износостойкости выполняется для цепей на двух ступенях.

Межосевое расстояние с учетом размещения редуктора и опорного колеса с ведущей звездочкой составляет: для первой ступени: а' = 477 мм; для второй ступени: а' = 572 мм.

Тогда длина цепи с учетом  провисания будет равна

где z_c = (z₁ + z₂);

Для расчета  провисания используем формулу:

Определяем  провисания для первой ступени:

Определяем  провисания для второй ступени:

И тогда длина цепи для первой ступени:

И тогда длина цепи для второй ступени:

Число звеньев цепи можно рассчитать по формуле:

Определим число звеньев цепи первой ступени

Принимаем 102 шт.

Определим число звеньев цепи второй ступени

Принимаем 78 шт.

Среднюю скорость цепи рассчитываем по формуле:

Средняя скорость цепи при заданных параметрах для первой ступени:

Средняя скорость цепи при заданных параметрах для второй ступени:

Средняя скорость цепи для первой ступени (1,06 м/с  10 м/с) и для второй ступени (1,2 м/с  10 м/с) меньше допускаемого значения.

Определяем расчетный коэффициент запаса прочности по формуле:

где F_р – разрушающая нагрузка цепи, Н;

F_t – окружное усилие, Н;

F_ц – нагрузка от центробежных сил, Н;

K₁ – коэффициент динамичности нагрузки;

F_f - нагрузка от провисания цепи, Н.

Нагрузка от центробежных определяется по формуле:

Нагрузка от центробежных сил первой ступени:

Нагрузка от центробежных сил второй ступени:

Рассчитаем нагрузку от провисания ведомой ветви по формуле:

где k_f – коэффициент, учитывающий влияние расположения передачи: для двух ступеней k_f = 6.

Нагрузка от провисания ведомой ветви первой ступени:

Нагрузка от провисания ведомой ветви второй ступени:

Расчетный коэффициент запаса прочности будет равен для первой ступени:

Расчетный коэффициент запаса прочности будет равен для первой ступени:

Допускаемый коэффициент запаса прочности [s] = 7,2 при частоте вращения ведущей звездочки первой ступени 70,5 мин^-1 значительно меньше допускаемого значения: s =18,8  [s] = 7,2.

Допускаемый коэффициент запаса прочности [s] = 7,5 при частоте вращения ведущей звездочки второй ступени 171,6 мин^-1 значительно меньше допускаемого значения: s =31,9  [s] = 7,5.

Проверка цепи на долговечность. Проводим проверку по числу ударов цепи в секунду при набегании ее на зубья звездочек и сбегания с них по формуле:

Для первой ступени:

Число ударов составляет 2,63 с^-1, что меньше допускаемого значения равного [w]= 20 с^-1.

Для второй ступени:

Число ударов составляет 2,63 с^-1, что меньше допускаемого значения равного [w] = с^-1.

Проверка цепи по допускаемой частоте вращения малой звездочке определяем по формуле:

Для первой ступени:

Для второй ступени:

Частота вращения малой звездочки первой ступени: 171,6 мин^-1  1 851 мин^-1 допускаемой частоты вращения.

Частота вращения малой звездочки второй ступени: 286 мин^-1  мин^-1 допускаемой частоты вращения.

Нагрузка на валы цепной передачи F_b, H определяем по формуле:

Для первой ступени:

Для второй ступени: