4. Расчет цепных передач Типы и условия работы приводных цепей

В приводах транспортеров и конвейеров, мелиоративных, транспортных, строительных и дорожных и др. машин применяют в основном приводные роликовые, втулочные и зубчатые цепи.

Типы цепей и их параметры установлены стандартами. Типы приводных роликовых и втулочных цепей стандартизованы ГОСТ 13568 -97:

ПРЛ – роликовые легкой серии;

ПР – роликовые нормальной серии;

ПРД – роликовые длиннозвенные;

ПВ – втулочные;

ПРИ – роликовые с изогнутыми пластинами.

Цепи ПР выпускают однорядные, 2ПР – двухрядные, ЗПР – трехрядные, 4ПР – четырехрядные.

В курсовых проектах разрабатываются главным образом понижающие угловую скорость передачи цепями ПРЛ, ПР и 2ПР (табл. П.9), использующиеся в приводах транспортных, строительных и дорожных машин.

Располагать цепные передачи следует так, чтобы линия, соединяющая центры звездочек, составляла с горизонтальной линией угол не более 45°, ведущей должна быть верхняя ветвь. Если это оказывается невозможным, то надо предусматривать устройства для регулирования натяжения. Аналогичные устройства необходимы и при передачах с тремя и более звездочками.

Во избежание больших динамических нагрузок скорость цепей ограничивают: для цепей ПР – порядка 8 … 10 м / с, для закрытых передач – порядка 10 … 12 м / с (большие значения для цепей меньшего шага, примерно до t = 25,4 мм). Для зубчатых цепей допустимая скорость в 1,5 … 2 раза больше.

В условном обозначении приводной роликовой цепи указывают марку, где первая цифра – число рядов, если оно больше одного, второе число – шаг, мм; третье – разрушающая нагрузка, даН (1 даН = 10 Н); номер стандарта. Например, Цепь 2ПР-25,4-17100 ГОСТ 13568–97.

5.1. Расчет параметров цепной передачи

Исходными данными для проектирования цепной передачи являются: номинальная передаваемая мощность Р, кВт; частота вращения ведущего шкива n₁, мин ^-1, или угловая скорость ω₁, рад/с; передаточное отношение u; условия монтажа и эксплуатации передачи.

Основными параметрами передачи роликовыми цепями (рис 5.1) являются: шаг цепи – t; межосевое расстояние – а; числа зубьев ведущей z₁ и ведомой z₂ звездочек; число звеньев цепи – L_t.

Рис. 5.1. Схема цепной передачи

Межосевое расстояние (см. рис. 5.1) передачи роликовыми цепями, мм:

оптимальное значение а = (30 … 50) t;

максимальное а_max = 80 t;

минимальное а_min = 0,6 (D_e1 + D_{e 2}) + (30 … 50) мм.

Здесь D_e1 и D_{e 2} – диаметры наружных окружностей звездочек.

По ГОСТ 592 – 81 диаметр наружной окружности звездочки равен, мм,

. (5.2)

Оптимальное число зубьев малой звездочки

, (5.3)

где и = z₂ / z₁ – передаточное число.

Минимальное, допустимое для передач при υ ≤ 1 м / с, z_1min = 11 … 13. Для равномерного изнашивания цепи желательно принимать z₁ нечетным числом.

Число зубьев ведомой звездочки z₂ = z₁ u; оно не должно быть больше 120, так как с увеличением z₂ возрастает опасность соскакивания цепи.

Проверяют фактическое передаточное число и его отклонение от заданного, которое не должно быть больше 4 %.

Длина цепи, мм,

; (5.4)

здесь ; .

Число звеньев цепи

, (5.5)

где .

Полученное при расчете передачи значение L_t надо округлить до целого числа (желательно четного, чтобы избежать установки переходного соединительного звена).

После округления числа звеньев пересчитывают межосевое расстояние, выраженное в шагах:

. (5.6)

Полученный результат не надо округлять до целого числа!

Итак, расчетное межосевое расстояние, мм, а = а_t t. Холостая ветвь цепи должна свободно провисать примерно на 0,01а, для этого при монтаже передачи надо предусмотреть возможность уменьшения межосевого расстояния на 0,005а. При работе цепной передачи цепь изнашивается, провисание цепи увеличивается, а натяжение ветви уменьшается. Для обеспечения нормальной работы передачи необходимо периодически проводить ее подналадку. При регулировании натяжения передвижной опорой необходимо предусмотреть возможность ее передвижения на 1,5 t, что позволяет удалить два звена цепи и вернуть опоры в первоначальное положение. Ход натяжных звездочек должен быть не менее .

Средняя скорость цепи, м / с,

, (5.7)

здесь t – в миллиметрах; п₁ – в оборотах в минуту.

Так как с увеличением скорости цепи возрастают динамические нагрузки (примерно пропорционально квадрату скорости) и ускоряется износ шарниров (примерно пропорционально кубу скорости), то в приводах общего назначения нормальной точности ограничивают скорость υ ≤ 10 м / с.

Соответственно этому ограничению может быть определена и рекомендуемая предельная частота вращения малой звездочки [n₁], об/мин.

На основании опытных данных [2] в предварительных расчетах можно принимать (при z₁ ≥ 15) [n₁] ≤ 15 · 10³ / t, где t в миллиметрах.

По тем же соображениям рекомендуется ограничивать также число ударов цепи в секунду при набегании ее на зубья звездочек и сбегании с них:

; (5.8)

не должно превышать допускаемого значения, с ^–1,

. (5.9)

Долговечность цепи в основном зависит от среднего давления в шарнирах

, (5.10)

где F_t – окружное усилие, Н; F_t = 10³ Р / υ;

K_э – коэффициент, учитывающий конкретные условия монтажа и эксплуатации цепной передачи;

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

Допускаемые значения [р_ц] для цепей типа ПР нормальной точности при расчетной долговечности 10000 ч в зависимости от частоты вращения n₁ приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1