- •Детали машин и основы конструирования. Передачи
- •Основные понятия
- •1. Механические передачи. Общие сведения
- •Понижение (или повышение) частоты вращения от вала двигателя к валу исполнительного элемента.
- •3. Регулирование частоты вращения ведомого вала.
- •Распределение энергии двигателя между несколькими исполнительными элементами машины. Классификация передач
- •1.1. Основные характеристики передач
- •Мощность на входе и выходе передачи
- •3. Частота вращения входного и выходного звеньев
- •4. Коэффициент полезного действия
- •Краткие сведения о контактных напряжениях
- •2. Планетарные передачи
- •2.1. Общие сведения
- •2.2. Передаточное отношение
- •2.3. Вращающие моменты на основных звеньях
- •2.4. Силы в зацеплении
- •2.5. Особенности расчета планетарных передач
- •2.6. Расчет планетарных передач на прочность
- •3. Волновые передачи
- •3.1. Общие сведения
- •3.2. Принцип работы волновой зубчатой передачи
- •3.3. Передаточное отношение зубчатой волновой передачи
- •3.4. Связь радиальной деформации с передаточным отношением
- •3.5. Характер и причины отказов деталей волновых передач
- •3.6. Материалы колес передачи
- •3.7. Расчет передачи
- •4. Зубчатые передачи
- •Точность зубчатых передач
- •Расчет закрытых зубчатых передач
- •4.1. Выбор материалов зубчатых колес
- •4.2. Выбор допускаемых напряжений
- •4.3. Расчет цилиндрических зубчатых передач
- •Проектный расчет на контактную выносливость
- •Проверочный расчет на контактную прочность при перегрузках
- •Проектный расчет на выносливость зубьев при изгибе
- •Силы, действующие в зацеплении передач
- •Проверочный расчет зубьев на выносливость при изгибе
- •Проверочный расчет на прочность по напряжениям изгиба при перегрузках
- •4.4. Расчет конических передач
- •Проектный и проверочный расчеты конических передач на контактную выносливость
- •Проектный расчет конических зубчатых передач на выносливость зубьев по напряжениям изгиба
- •Проверочный расчет конических зубчатых передач на выносливость по напряжениям изгиба
- •Силы, действующие в зацеплении конических зубчатых передач
- •4.5. Расчет открытых цилиндрических зубчатых передач
- •Конструкция открытых цилиндрических зубчатых колес
- •5 Рис.3. Параметры червяка . Червячные передачи
- •5.1. Общие сведения
- •5.2. Расчёт червячных цилиндрических передач
- •Выбор кинематической схемы червячного редуктора
- •Допускаемые напряжения Допускаемые контактные напряжения
- •Допускаемые напряжения изгиба
- •Выбор коэффициента диаметра червяка
- •Определение межосевого расстояния
- •Определение модуля зацепления
- •Определение коэффициента смещения инструмента
- •Определение действительной скорости скольжения
- •Определение коэффициента полезного действия червячной передачи
- •Проверочные расчёты червячной передачи Проверка на контактную прочность
- •Проверка на изгибную прочность
- •Определение основных геометрических параметров червячной передачи
- •Основные размеры венца червячного колеса определяются по формулам:
- •Определение сил в зацеплении
- •Тепловой расчёт червячной передачи
- •6. Ременные передачи
- •6.1. Общие сведения
- •6.2. Основные геометрические параметры
- •6.3. Силовые соотношения в передаче
- •6.4. Напряжения в ремне
- •6.5. Скольжение ремня по шкивам. Передаточное число
- •6.6. Передаточное отношение
- •6.7. Критерии работоспособности и расчета ременной передачи
- •6.8. Потери в передаче и кпд. Долговечность ремня
- •6.9. Расчет клиноременных передач
- •Конструкции шкивов ременных передач
- •6.10. Передачи зубчатым ремнем
- •7. Цепные передачи
- •7.1. Общие сведения
- •Классификация цепных передач осуществляется по следующим основным признакам:
- •Приводные цепи
- •Особенности работы цепных передач
- •Переменность мгновенного значения передаточного отношения
- •Удары звеньев о зубья звездочек при входе в зацепление
- •Поворот звеньев под нагрузкой
- •Звездочки
- •Характер и причины отказов цепных передач
- •7.2. Расчет цепных передач
- •7.3. Конструирование звездочек цепных передач
- •8. Передачи винт-гайка скольжения
- •8.1. Общие сведения о передачах винт-гайка
- •8.2. Передачи скольжения
- •Расчет передачи винт-гайка скольжения
- •8.3. Передачи винт-гайка качения
- •9. Фрикционные передачи
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •Детали машин и основы конструирования. Передачи
7.2. Расчет цепных передач
Исходные данные (получены из кинематического расчета привода):
n1 – частота вращения ведущей звездочки, об/мин;
P1– передаваемая мощность, кВт, или
– вращающий момент на ведущей звездочке, Н×м;
и – передаточное число.
1. Определить число зубьев ведущей и ведомой звездочек.
Число зубьев ведущей звездочки принимают нечетным, по возможности простым и с учетом передаточного отношения:
при и ≤ 5 z1расч = 29 – 2 и,
при и > 5 z1расч =29 – 1,5 и.
Принять z1 ≥ z1расч до целого нечетного числа. Минимальное число зубьев звездочки при v ≤ 2 м/с принимают 13…15, при v > 2 м/с 17…19.
Следует иметь в виду, что с уменьшением числа зубьев звездочек из-за большого угла поворота шарнира увеличивается неравномерность движения цепи и интенсивность изнашивания шарниров.
Число зубьев ведомой звездочки рассчитывается как z2расч = z1и и далее округляется до целого числа z2. Для исключения нарушения зацепления цепи с зубьями звездочки допустимое максимальное число зубьев звездочки рекомендуется принимать не более 120.
При работе цепи велика вероятность возникновения поперечных колебаний, что вызывает дополнительные поперечные нагрузки. Поэтому при шаге цепи более 50 мм или высоких скоростях для уменьшения динамических нагрузок и габаритных размеров передачи рекомендуется применять двух- или трехрядные цепи.
2. О пределить передаточное число по выбранным числам зубьев звездочек ирасч = z2 /z1.
3. Провести сравнение uрасч и u: если разница между uрасч и u превышает 5 %, то вернуться к п. 2 и изменить значения z1 и z2.; если разница между uрасч и u не превышает 5 % , то перейти к расчету по п. 4.
Рекомендуется принимать u ≤ 6. При малых скоростях движения цепи допускается u ≤ 10. Следует иметь в виду, что с уменьшением передаточного числа плавность работы цепи возрастает.
4. Определить коэффициент эксплуатации Кэ.
Кэ = Кд Ка Ксм КнКреж Крег , (7.1)
где Кд – коэффициент динамичности, учитывающий характер действующей на цепь внешней нагрузки; Ка – коэффициент межосевого расстояния или длины цепи; Кн – коэффициент наклона передачи к горизонтали; Ксм – коэффициент, учитывающий способ смазывания; Крег – коэффициент, учитывающий способ регулирования передачи; Креж – коэффициент, учитывающий режим или продолжительность работы. Значения коэффициентов приведены в табл. 7.1.
5. Определить ориентировочное значение шага цепи (основная формула проектного расчета передачи).
Таблица 7.1
Значения коэффициентов при расчете цепи по износостойкости шарниров
Коэффициент |
Условие работы |
Значения |
1 |
2 |
3 |
динамичности Кд |
при спокойной нагрузке |
1,0 |
при толчкообразной или переменной нагрузке |
1,25…1,5 |
|
при сильных толчках |
1,8 |
|
межосевого расстояния или длины цепи Ка |
при а = (30…50)t |
1,0 |
при а < 25t |
1,25 |
|
при а = (60…80)t |
0,9 |
|
способа смазки Ксм |
смазка непрерывная в масляной ванне |
0,8 |
при регулярном капельном смазывании |
1,0 |
|
при периодическом смазывании |
1,5 |
Окончание табл. 7.1
1 |
2 |
3 |
наклона передачи к горизонту Кн |
при угле наклона линии центров звездочек к горизонту до 60° |
1,0 |
при угле наклона линии центров звездочек к горизонту более 60° |
1,25 |
|
режима работы Креж |
работа односменная |
1,0 |
двухсменная |
1,25 |
|
трехсменная |
1,5 |
|
способа регулирования натяжения цепи Крег |
при регулировании натяжения цепи за счет перемещения звездочки (при подвижных опорах) |
1,0 |
при использовании натяжных звездочек или роликов |
1,1 |
|
для нерегулируемых передач |
1,25 |
В зависимости от параметра, заданного в исходных данных (Т1 или N1), необходимый шаг цепи, мм, определяется по формулам 7.1, 7.2 или 7.3:
а) при задании Т1
, (7.2)
где – вращающий момент на ведущей звездочке; m – коэффициент рядности: для однорядной цепи m =1, для двухрядной m =1,7, для трехрядной m= 2,5.
Если число рядов цепи неизвестно, для предварительного расчета разрешается принять m =1; [р] – допускаемое давление в шарнирах, МПа, принять по таблице 7.2.
Для однорядных цепей типа ПР можно использовать упрощенную зависимость
; (7.3)
б) при задании N1
. (7.4)
Таблица 7.2
Допускаемое давление в шарнирах роликовых цепей
Шаг цепи t, мм |
[p], МПа при частоте вращения малой звездочки, |
||||||||||
50 |
200 |
400 |
600 |
800 |
1000 |
1200 |
1600 |
2000 |
2400 |
2800 |
|
12,7…15,87 |
35 |
31,5 |
28,7 |
26,2 |
24,2 |
22,4 |
21 |
18,5 |
16,3 |
14,7 |
13,4 |
19,05…25,4 |
35 |
30 |
26,2 |
23,4 |
21 |
19 |
17,5 |
15 |
- |
- |
- |
31,75…38,1 |
35 |
28,7 |
24,2 |
21 |
18,5 |
15 |
15 |
- |
- |
- |
- |
44,45…50,8 |
35 |
26,2 |
21 |
17,5 |
15 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
6. Выбрать шаг цепи по ГОСТ 13568-97 нормальной серии с учетом .
7. Определить скорость цепи, м/с:
. (7.5)
Таблица 7.3
Приводные роликовые однорядные цепи (ГОСТ 13568-97) (рис. 7.3)
Обозначение цепей |
t, мм |
b1, мм |
d3, мм |
h, мм |
Аоп, мм |
Fразр, кН |
q, кг |
Пр–9,525–9,1 |
9,525 |
5,72 |
6,35 |
8,5 |
28 |
9,1 |
0,45 |
Пр–12,7–18,2 |
12,7 |
5,4 |
8,51 |
11,8 |
40 |
18,2 |
0,65 |
Пр–12,7–18,2* |
12,7 |
7,75 |
8,51 |
11,8 |
50 |
18,2 |
0,75 |
Пр–15,875–23 |
15,875 |
6,48 |
10,16 |
14,8 |
55 |
23 |
0,8 |
Пр–15,875–23* |
15,875 |
9,65 |
10,16 |
14,8 |
71 |
23 |
1,0 |
Пр–19,05–31,8* |
19,05 |
12,7 |
11,91 |
18,2 |
105 |
31,8 |
1,9 |
Пр–25,4–60* |
25,4 |
15,88 |
15,88 |
24,2 |
180 |
60 |
2,6 |
Пр–31,75–89* |
31,75 |
19,05 |
19,05 |
30,2 |
260 |
89 |
3,8 |
Пр–38,1–127* |
38,1 |
25,4 |
22,23 |
36,2 |
395 |
127 |
5,5 |
Пр–44,45–172,4* |
44,45 |
25,4 |
25,7 |
42,4 |
475 |
172,4 |
7,5 |
Пр–50,8–227* |
50,8 |
31,75 |
28,58 |
48,3 |
645 |
227 |
9,7 |
Примечание: *Цепи, изготавливаемые двухрядными и трехрядными; = 0,28t2 , где – проекция площади опорной поверхности шарнира. |
8. Определить окружную силу, Н:
. (7.6)
9. Определить давление в шарнирах цепи, МПа:
, МПа. (7.7)
10. Провести сравнение
р ≤ [р] ,
где [р] – допускаемое давление в шарнирах цепи выбранного шага (табл. 7.4):
если условие не выполняется, то следует или увеличить шаг цепи и перейти к п. 7, или увеличить число рядов цепи (коэффициент рядности m) и перейти к п. 6;
если условие выполняется, то перейти к следующему пункту расчета.
Таблица 7.4
Допускаемое давление [р] для роликов цепей, МПа
Частота вращения n1, об/мин |
Шаг цепи t, мм |
|||
12,7; |
19,05;25,4 |
31,75;38,1 |
44,45;50,8 |
|
50 |
34,3 |
34,3 |
34,3 |
34,3 |
200 |
30,9 |
29,4 |
28,1 |
25,7 |
400 |
28,1 |
25,7 |
23,7 |
20,6 |
600 |
25,7 |
22,9 |
20,6 |
17,2 |
800 |
23,7 |
20,6 |
18,1 |
14,7 |
1000 |
22,0 |
18,6 |
16,3 |
– |
1200 |
20,6 |
17,2 |
14,7 |
– |
1600 |
18,1 |
14,7 |
– |
– |
2000 |
16,3 |
– |
– |
– |
2400 |
14,7 |
– |
– |
– |
2800 |
13,4 |
– |
– |
– |
11. Определить межосевое расстояние: а = 40t.
12. Определить число звеньев цепи:
. (7.9)
13. Определить длину цепи:
L = ω∙ t. (7.10)
14. Определить число входов цепи в зацепление с обеими звездочками (число ударов) за 1 секунду:
. (7.11)
15. Провести сравнение n ≤ [n], где [n] – допустимое число ударов, определяемое по табл. 7.5:
если условие не выполняется, то увеличить а и перейти к пункту 12;
если условие выполняется, перейти к следующему пункту.
Таблица 7.5
Допустимое число входов цепи в зацепление с обеими звездочками [n ]
Шаг цепи |
12,7 |
15,875 |
19,05 |
25,4 |
31,75 |
50,8 |
[n ] |
60 |
50 |
36 |
30 |
25 |
15 |
16. Определить диаметры начальных окружностей звездочек:
; . (7.12)
17. Определить диаметры вершин ведущей и ведомой звездочек:
; . (7.13)
18. Определить нагрузку на вал с учетом нагрузки от центробежной силы и веса цепи:
Fr = 1,2 Ft. (7.14)