Расчет на прочность деталей машин

	Очень тяжелый; ударная на-	Тяжелый; значительные колебания
	грузка; максимальная кратко-	нагрузки; максимальная кратковре-		Режим работы и характер нагрузки
	временная нагрузка до 300% от	менная нагрузка до 200% от номи-
	номинальной	нальной
	Подъемники, экскаваторы, дра-	Станки строгальные, долбежные,
	ги; прессы винтовые и эксцен-	зубодолбежные и деревообрабаты-
	триковые ; ножницы, молоты,	вающие; насосы и компрессоры
	бегуны, глиномялки; мельницы	поршневые; вентиляторы и воздухо-			Типы машин
	шаровые, жерновые, вальцовые;	дувки тяжелого типа, конвейеры экс-
	дробилки, лесопильные рамы	центриковые с относительно тяжелым
	и др.	маховиком.
	1,3	1,2	1		Электродвигатель переменного
					тока, электродвигатель постоян-
121	1,5	1,3	2
					ного тока шунтовой, турбины
	1,7	1,6	3	работысменЧисло
					Электродвигатель постоянного
	1,81,61,4	1,71,51,3	321
					тока компаундный, двигатель
					внутреннего сгорания с частотой
				ремней	вращения свыше 600 мин–1
	1,5	1,4	1		Электродвигатель переменного
					тока с повышенным пусковым
	1,7	1,6	2		моментом; электродвигатель по-
					стоянного тока; двигатель внут-
	2,0	1,9	3		реннего сгорания с частотой вра-
					щения ниже 600 мин	–1

63 .табл Окончание

		Коэффициент СL, учитывающий длину ремня									Таблица 64
Длина ремня L	Значение коэффициента СL						Длина ремня L	Значение коэффициента СL для
	для ремней сечением								ремней сечением
мм,							мм,
p							p
	0	А	Б	В		Г		0	А	Б	В	Г
400	0,79	–	–	–		–	2240	1,10	1,06	1,00	0,91	–
425	0,80	–	–	–		–	2360	1,20	1,07	1,01	0,92	–
450	0,80	–	–	–		–	2500	1,30	1,09	1,03	0,93	–
475	0,81	–	–	–		–	2650	–	1,10	1,04	0,94	–
500	0,81	–	–	–		–	2800	–	1,11	1,05	0,95	–
530	0,81	–	–	–		–	3000	–	1,12	1,06	0,96	–
560	0,82	0,79	–	–		–	3150	–	1,13	1,07	0,97	0,86
600	0,83	0,80	–	–		–	3350	–	1,14	1,08	0,98	0,87
630	0,84	0,81	–	–		–	3550	–	1,15	1,09	0,99	0,88
670	0,85	0,82	–	–		–	3750	–	1,16	1,11	1,00	0,90
710	0,86	0,83	–	–		–	4000	–	1,17	1,13	1,02	0,91
750	0,88	0,84	–	–		–	4250	–	–	1,14	1,03	0,92
800	0,90	0,85	–	–		–	4500	–	–	1,15	1,04	0,93
850	0,91	0,86	–	–		–	4750	–	–	1,17	1,06	0,95
900	0,92	0,87	0,82	–		–	5000	–	–	1,18	1,07	0,96
950	0,93	0,88	0,83	–		–	5300	–	–	1,19	1,08	0,97
1000	0,94	0,89	0,84	–		–	5600	–	–	1,20	1,09	0,98
1060	0,95	0,90	0,85	–		–	6000	–	–	1,22	1,11	1,00
1120	0,95	0,91	0,86	–		–	6300	–	–	1,23	1,12	1,01
1180	0,96	0,92	0,87	–		–	6700	–	–	–	1,14	1,03
1250	0,98	0,93	0,88	–		–	7100	–	–	–	1,15	1,04
1320	1,00	0,94	0,89	–		–	7500	–	–	–	1,16	1,05
1400	1,01	0,96	0,90	–		–	8000	–	–	–	1,18	1,06
1500	1,03	0,98	0,92	–		–	8500	–	–	–	1,2	1,07
1600	1,04	0,99	0,93	–		–	9000	–	–	–	1,21	1,09
1700	1,05	1,00	0,94	–		–	9500	–	–	–	1,22	1,1
1800	1,06	1,01	0,95	0,86		–	10000	–	–	–	1,23	1,11
1900	1,07	1,02	0,97	0,87		–
2000	1,08	1,03	0,98	0,88		–
2120	1,09	1,05	0,99	0,90		–

122

13.2Расчет сил ременных передач

Временных передачах нагрузки на валы определяются натяжением ветвей ремня (рис. 70). Для обеспечения тяговой способности шкивы устанавливают с предварительным натяжением ремня.

Ft F2

Fq

F1

Рис. 70. Силы в ременной передаче: Ft – окружное усилие; F1 – натяжение

ведущей ветви; F2– натяжение ведомой ветви

Окружное усилие в ременной передаче
F	2T1	=F1 – F2, Н,							(13.2.1)
t	d
	1
где T1 – момент на ведущем валу;
d1 – диаметр ведущего вала.
Силы натяжения в ветвях ременной передачи:
в ведущей – F F						Ft		, Н;	(13.2.2)
	1		0	2
в ведомой – F F						Ft		, Н.	(13.2.3)
	2		0	2
F0 – усилие, вызванное начальным напряжением 0									в ременной передаче,
		F0	0 A, Н,						(13.2.4)

где A =b , мм2 – площадь поперечного сечения плоского ремня, b – ширина ремня, мм, – толщина ремня, мм.

Для клиноременных передач А выбирается по табл. 65 в зависимости от сечения ремня.

Предварительное напряжение в ременных передачах:

–0 = 1,8 МПа, для плоских прорезиненных ремней;

–0 = 7,5 МПа, для плоских ремней из синтетических материалов;

–0 = 1,6 МПа, для клиновых ремней.

Параметры плоских ремней:

1) резинотканевых ГОСТ 2381-79.

– b – ширина, мм: 20, 25, 32, 40, 50, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 335, 400, 450, 500, 560, 700, 750, 800, 900, 1000, 1100, 1200;

– – толщина, мм: 3,9; 4,2; 4,5; 5,6; 6; 6,5; 7; 7,5; 7,8; 9; 2) кожаных ГОСТ 18697-73.

– b – ширина, мм: 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 335, 400, 450, 500, 560;

123

–– толщина, мм: 3; 3,5; 4,5; 5; 5,5; 3) хлопчатобумажных ГОСТ 6982-75.

–b – ширина, мм: 30, 40, 50, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250;

–– толщина, мм: 4,5; 6,5; 8,5.

Таблица 65

Основные размеры клиновых ремней

 

в

0

у

h

в

p

Тип	-Обозначе сеченияние		Размеры сечения							d
								A,		, мм
									L, м		T1, Нм
		b		bпр	h		yo	мм2		1min
	О	10		8,5	6		2,1	47	0,4...2,5	63	30
Нормального сечения	A	13		11	8		2,8	81	0,56...4,0	90	15...60
	Б	17		14	10,5		4	138	0,8...6,3	125	50...150
	В	22		19	13,5		4,8	230	1,8...10	200	120...600
	Г	32		27	19		6,9	476	3,15...15	315	450...2400
	Д	38		32	23,5		8,3	692	4,5...18	500	1600...6000
	Е	50		42	30		11	1170	6,3...18	800	4000
Узкие	УО	10		8,5	8		2,0	56	0,63…3,55	63	150
	УБ	17		14	13		3,5	158	1,25…8,0	140	300…2000
	УА	13		11	10		2,8	95	0,8…4,5	90	90…140
	УВ	22		19	18		4,8	278	2,0…8,0	224	1500

Сила давления на вал:
1)	в ременных передачах с параллельными ветвями
	Fq		2F0 =2 0 A, Н.					(13.2.5)
2)	в передачах с непараллельными ветвями
	Fq		2F0cos			, Н,		(13.2.6)
			2
где – угол между ветвями ременной передачи.
3)	в клиноременных передачах				α1
	F	q	2F z sin				, Н,	(13.2.7)
			1		2

где F1 – сила натяжения ведущей ветви; z – число ремней;

1 – угол обхвата ремнем ведущего шкива.

124

13.3. Напряжения в ременных передачах
Максимальное напряжение в ременной передаче (рис. 71)
max ц 1 И [ ]p, МПа.					(13.3.1)

1

1

min	2
ц
и1
	Вм
Вщ
ц 1
max

и2

				2
									2

Рис. 71. Напряжение в ременной передаче:

ц – напряжение от центробежных сил; 1 – напряжение в ведущей ветви;2 – напряжение в ведомой ветви; и – напряжение изгиба

Напряжения центробежных сил

ц= V2·10–6, МПа,

(13.3.2)

где – плотность материала ремня, МПа; V – скорость ремня, м/c;

=1…1,2 – для плоских ремней; =1,25…1,4 – для клиновых ремней.

Напряжение ведущей ветви:

F0

Ft

для передач с плоским ремнем –

1

, МПа;

(13.3.3)

A

2A

для передач с клиновым ремнем –

1

F0

Ft

, МПа.

(13.3.4)

Напряжение изгиба:

A

2zA

в плоскоременной передаче – и=Eи

, МПа,

(13.3.5)

d1

где – толщина ремня, мм;

125

в клиноременной передаче – и=Eи	h	, МПа,	(13.3.6)
	d1

где h – высота клинового ремня, мм; Eи – модуль упругости материала ремня. Допускаемое напряжение растяжения ремней:

–для плоских прорезиненных ремней [ ]p=7,5 МПа;

–для плоских хлопчатобумажных ремней [ ]p=3 МПа;

–для клиновых ремней [ ]p=9 МПа.

14. Цепные передачи

Цепные передачи (рис. 72) относятся к механическим передачам зацеплением с гибкой связью [19].

d1 d2

a

Рис. 72. Схема цепной передачи

Достоинством цепных передач по сравнению с ременными, является отсутствие проскальзывания, и передача крутящего момента на значительные расстояния. Основной недостаток цепных передач – удлинение цепи из-за износа ее шарниров и применение натяжных устройств.

14.1. Расчет приводной роликовой цепи

Расчет роликовых цепей производится на определение параметров звездочки и шарниров цепи

dе min=	280	3	N	, мм,	(14.1.1)
	9 n12

где dе min – минимальный диаметр окружности выступов меньшей звездочки; N – мощность ведущего звена;

n1 – частота вращения ведущего вала.

Максимальный диаметр окружности выступов определяется по формуле

d		a	, мм,	(14.1.2)
e max		i 1

где de max – максимальный диаметр окружности выступов меньшей звездочки; a – межосевое расстояние оптимальное, а = (30…50)t.

i – передаточное число цепной передачи. 126

Максимальное межосевое расстояние – аmах 80t; t – шаг цепи. Диаметр делительной окружности звездочки

d		t	, мм,	(14.1.3)
		sin180/z

где z – число зубьев звездочки, оптимальное число зубьев ведущей звездочки z1=31–2i. Желательно чтобы z1 было нечетным числом.

Скорость движения цепи

V d n , м/с.

60 103

Коэффициент смазки цепи определяется по формуле

Ks Kсп ,

V

где Ксп – коэффициент способа смазки цепи (табл. 66). Коэффициент срока службы цепи определяется по формуле:

	435103К К К
К	ц т сп	,
сл	С

(14.1.4)

(14.1.5)

(14.1.6)

где Kц – коэффициент типа цепи (табл. 67); Kт – коэффициент рядности цепи (табл. 68); С – долговечность цепи.

14.2 Выбор параметров цепи и коэффициентов режима работы

Геометрическая характеристика цепи

A1 t Aоп

6

9150KУ KT К Ν

de1i2

, мм2,

(14.2.1)

t

К Ксп

a n1

где Кψ – коэффициент угла наклона передачи к горизонту (табл. 69); КT – коэффициент, температуры окружающей среды (табл. 70);

К – коэффициент, учитывающий снижение несущей способности цепи из-за центробежных сил (табл. 71);

КУ – коэффициент ударности (табл. 73).

Геометрические параметры цепи по ГОСТ 13568-75 (табл. 74, 75):

Ввн – расстояние между внутренними пластинами, мм; Q – разрушающая нагрузка цепи, кН;

g – масса одного погонного метра цепи, кг;

Aon – площадь опорной поверхности шарнира цепи, мм2;

λ = t – параметр зацепления; t – шаг цепи, мм; d

d1 – диаметр шарнира, мм;

Ht – высота зуба звездочки по табл. 72.

127

z1 – число зубьев меньшей звёздочки: при профиле зубьев по ГОСТ 591-69

z1	1800							,
		d
				e1		0,5
		arctg
			t

при профиле зубьев по ГОСТ 592-75

z1	1800							,
		d			2H
				e1		t
		arctg
					t

где Ht – высота зуба по хорде.

Ориентировочное расстояние между центрами звёздочек в шагах

(14.2.2)

(14.2.3)

	аc/	а	, мм,	(14.2.4)
		t

где a – межосевое расстояние цепной передачи, мм. Число зубьев большей звёздочки

													z2=z1i,																	(14.2.5)
где i – передаточное число цепной передачи.
Длина замкнутой цепи в шагах (округленное значение до целого)
																			z		z		2
											z		z								2 1
												2
					L 2а/										1						2		.							(14.2.6)
																					ac / t
					t			c					2
Уточнённое межцентровое расстояние
	t		z	2	z								z	2	z				2		z		2	z	1		2
а		L			1			L							1						8							, мм.		(14.2.7)
					2																		2
	4 c									t					2
Предельно допускаемое увеличение шага цепи
										min					100				;3 %, мм.											(14.2.8)
									t
															z2															Таблица 66
		Значения коэффициента способа смазки Ксп.
Способ смазки																														Ксп
Без смазки (V < 4 м/c)																														0,1…0,2
Нерегулярная – (V < 5 м/с)																														0,4...0,6
Периодическая регулярная (период смазки через 8...16ч, V < 6 м/c)																														1,2...1,6
Консистентная внутри шарнирная (период смазки через 50...80ч,																														1,4...1,8
(V < 6 м/с)
Капельная (5...15 кап/мин, V < 7 м/с)																														1,6...2,0
Масляная ванна (V ≤ 8 м/с)																														2,3...2,7
Циркуляционная (V ≥ 7 м/с)																														2,9...3,3
Распыление под давлением (V ≥ 10 м/с)																														3,8...4,2

128

		Значения коэффициента Кц типа цепи														Таблица 67
	Цепи по ГОСТ 13568-75					ПРД		ПРЛ		ПВ		ПРУ						ПР
	Кц					0,8				1,0						1,2
	Примечание: Для нестандартной цепи						Кц = 0,4 ... 0,8									Таблица 68
		Значения коэффициента Кm рядности цепи
	Число рядов Тр		1			2	3			4			6				8
	Кm		1,0			0,9	0,85			0,8			0,75				0,7
																Таблица 69
	Значения коэффициента Кψ угла наклона передачи к горизонту
	Угол наклона передачи														Кψ
			Ψ < 45˚									1
			Ψ ≥ 45˚									0,15
																Таблица 70
	Значения коэффициента КТ, учитывающего температуру окружающей среды
	Температура окружающей среды Т ˚ С															КТ
			Т≤ – 25˚													2...3
			– 25˚< Т≤150˚													1
			Т>150˚											1,2...1,5

Таблица 71 Значения коэффициента КV, учитывающего снижение несущей способности цепи

из-за центробежных сил

	[Р],						КV			при скорости движения цепи V, м/с
	Н/мм2
			5			6				8			10			13						16		20	25
5			0,92			0,89				0,80			0,70			0,49						0,23		–				–
10			0,96			0,95				0,90			0,85			0,75						0,61		0,40	0,06
20			0,98			0,97				0,95			0,93			0,87						0,81		0,70	0,53
30			0,99			0,98				0,97			0,95			0,92						0,87		0,80	0,69
40			1,00			0,99				0,98			0,96			0,94						0,90		0,85	0,77
	Высота зуба по постоянной хорде Ht																									Таблица 72
																для звёздочек (ГОСТ 592-81)
	λ											Число зубьев звёздочек z
					5...30									31...50										51 и более
	До 2,2				Ht=(0,55			0,5			)t			Ht (0,65				0,5			)t			Ht=(0,7			0,5		)t
	Св. 2,2					Ht=	0,65t							Ht=			0,75t							Ht=		0,9t

129

Примечание к табл.72: Высота зуба звёздочки Ht при работе с ударными нагрузками или в условиях высоких температур (Т≥300˚С) следует принимать:

	при 2,2 Ht =(0,65–	0,5	)t; при 2,2 Ht =(0,5–	0,5	)t.
						Таблица 73
		Значения коэффициента ударности Ку
	Характер работы цепной передачи				Ку при движении цепи
					асинфазном	синфазном
	Плавная работа без толчков и ударов, рав-			1,0		1,0
	номерная нагрузка
	Равномерный ход с отдельными мягкими			1,25		1,0
	толчками, плавные колебания нагрузки
	Лёгкие удары, небольшие толчки, средняя			1,4		1,1
	пульсирующая нагрузка
	Средние удары и предельная пульсирую-			1,6		1,25
	щая нагрузка
	Сильные удары и предельная пульсирую-			1,8		1,45
	щая нагрузка средней интенсивности
	Самые сильные удары со знакопеременной			1,9		1,5
	нагрузкой

Примечание: Синфазное движение имеет место при lt, равной целому числу, а также при применении упругой натяжной звёздочки, асинфазное движение – при lt, равном числу с дробной частью.

Здесь lt=	1		a2 (	dд2 dд1	)2	число звеньев цепи в ведущей ветви передачи;
	t		2

dδ2, dδ1 – диаметры делительных окружностей соответственно меньшей и большей звёздочек.

Таблица 74 Параметры приводных роликовых цепей по ГОСТ 13568-75

Обозначение	t1,	d1,	λ	Ввн, не	A1 (t),	Q,	Масса 1м	A, мм	2
цепи	мм	мм		менее	мм2, мм	кН	цепи q, кг
ПРЛ-15815-2270	15,875	10,16	1,56	9,65	95,4	22,7	0,9	60,2
ПРЛ-19,05-2950	19,05	11,91	1,6	12,7	156	29,5	1,6	95,4
ПРЛ-25,4-5000	25,40	15,88	1,6	15,88	276	50	2,6	161,2
ПРЛ-38,1-10 000	28,1	22,23	1,71	25,4	689	100	5,5	376
ПРЛ-44,45-13 000	44,45	25,4	1,75	25,4	838	130	7,5	445
ПРЛ-50,8-16 000	50,8	28,58	1,78	31,75	1181	160	9,7	614
ПР-12,7-900-1	12,7	7,75	1,64	2,40	25,7	9	0,3	168
ПР-12,7-900-2	12,7	7,75	1,64	3,30	30,7	9	0,35	20,1
ПР-12,7-1820-1	12,7	8,51	1,5	5,40	60,5	18,2	0,65	39,6
ПР12,7-1820-2	12,7	8,51	1,5	7,75	76,8	18,2	0,75	50,3
ПР15,875-2270-1	15,875	10,16	1,56	6,48	86,9	22,7	0,80	54,8
ПР15,875-2270-2	15,875	10,16	1,56	9,65	112	22,7	1,00	70,9

130