Сделай Сам Свою Работу на 5

Кинематика и динамика цепной передачи





Лекция 9

Краткое содержание

Обще сведения цепных передач. Критерии работоспособности. Материалы и термическая обработка деталей цепной передачи. Основные параметры цепных передач. Силы в цепных передачах. Расчет цепной передачи.

 

Цепные передачи

 

Общие сведения и детали передач

 

Цепная передача – это механизм, служащий для преобразования вращательного движения между параллельными валами при помощи цепи 1 и звездочек 2 (рис. 1).

Рис.1

 

Достоинства цепных передач: 1) возможность применения в значительном диапазоне межосевых расстояний; 2) меньшие, чем у ременных передач, габариты; 3) отсутствие проскальзывания; 4) высокий КПД; 5) относительно малые силы, действующие на валы; 6) возможность передачи движения нескольким звездочкам; 7) возможность легкой замены цепи.

Недостатки цепных передач: 1) неизбежность износа шарниров цепи из – за отсутствия условий для жидкостного трения; 2) шум и дополнительные динамические нагрузки; 3) необходимость организации системы смазки.

Цепные передачи широко применяют в нефтяном, горном, транспортном машиностроении и др. отраслях.



Основными типами приводных цепей являются шарнирные роликовые, втулочные и зубчатые цепи. Они стандартизованы и изготовляются специализированными заводами. Главными характеристиками цепи являются шаг, ширина и разрушающая нагрузка.

Роликовая цепь изображена на рис.2 – однорядная, на рис.3 – двухрядная.

 

Рис.2 Однорядная роликовая цепь

 

 

Рис.3 Двухрядная роликовая цепь

 

Здесь валик 3 запрессован в звено 2, а втулка 4 – в отверстие внутреннего звена 1. Втулка на валике и ролик 5 на втулке могут свободно поворачиваться. Зацепление цепи с зубом звездочки 6 происходит через ролик, применение втулки позволяет уменьшить износ шарниров. Перекатывание ролика по зубу частично заменяет трение скольжения трением качения, что снижает износ зубьев.

Роликовые цепи применяют при окружных скоростях до 20 м/с. Многорядные цепи позволяют увеличивать нагрузку почти пропорционально числу рядов.

Втулочные цепи по конструкции аналогичны роликовым, но у них нет ролика 5. Вследствие этого износ цепи и звездочек увеличивается, но снижается масса и стоимость цепи.



Зубчатые цепи (рис.4, а, б) состоят из набора пластин с двумя зубообразными выступами. Пластины цепи зацепляются с зубьями звездочки своими торцовыми плоскостями. Угол вклинивания принят равным 600. Конструкция зубчатых цепей позволяет изготовлять их широкими и передавать большие нагрузки.. Зубчатые цепи работают плавно, с меньшим шумом. В настоящее время зубчатые цепи вытесняются более дешевыми и технологичными прецезионными роликовыми цепями.

а)

б)

Рис. 4 Зубчатые цепи

В обозначении приводных цепей указывают число рядов цепи (если оно больше одного), тип цепи, ее шаг и разрушающую силу. Пример обозначения в соответствии с ГОСТ 13568 –75 – 2ПР –25,4 – 114000 – двухрядная приводная роликовая цепь с шагом р =25,4мм и разрушающей силой FР =114000 Н.

Звездочки приводных цепей профилируют и изготовляют в соответствии с государственными стандартами. Делительная окружность звездочки проходит через центры шарниров цепи (рис.5). Диаметр этой окружности определяется равенством

(1)

Рис.5

 

Критерии работоспособности цепных передач

Цепные передачи выходят из строя по следующим причинам.

1. Износ шарниров.

2. Усталостное разрушение пластин.

3. Усталостное выкрашивание и разрушение роликов.

4. Износ зубьев звездочек.

Ресурс цепных передач должен составлять 1015 тыс. ч.

 

Материалы и термическая обработка цепей и звездочек

 

Пластины цепей изготовляют из среднеуглеродистых качественных и легированных сталей 40, 45,50, 40Х, 40ХН, термообработка – объемная закалка с низким отпуском. Валики и втулки выполняют из цементуемых сталей 15, 20, 15Х, 12ХН3, 18ХГТ и др., с последующей закалкой до твердости поверхности 55…65 HRC. Для звездочек рекомендуется применять стали 45, 40Х и др. с последующей термообработкой (улучшение, закалка)



 

Основные параметры цепных передач

Мощность

(2)

Мощности, для передачи которых применяют цепные передачи, изменяются в пределах до 100 кВт.

Частоты вращения звездочек и скорость цепиограничиваются силой удара в зацеплении, износом шарниров и шумом передачи.

Средняя скорость цепи, м/с,

(3)

 

где – число зубьев малой звездочки; – частота вращения малой звездочки, мин –1; – шаг цепи, мм.

Скорость цепи в основном до 15 м/с, частота вращения звездочки до500 мин –1, хотя встречаются передачи с до 3000 мин –1.

Передаточное отношение

(4)

Распространенные значения до 6.

 

Числа зубьев звездочек.Число зубьев звездочек ограничивается износом шарниров, динамическими нагрузками и шумом передачи.

Минимальное число зубьев малой звездочки для силовых передач общего назначения выбирают по эмпирической формуле

(5)

При низких частотах вращения z1min может быть уменьшено до 13. Для высокоскоростных передач с v > 20 м/с принимают z1min > 35.

Число зубьев ведомой звездочки

(6)

В результате изнашивания шарниров шаг цепи увеличивается и может произойти соскакивание или разрыв цепи. Этот процесс резче проявляется на звездочках с большим числом зубьев, поэтому максимальное число зубьев большой звездочки

 

Следует отметить, что при нечетном числе зубьев хотя бы одной из звездочек и четном числе звеньев цепи изнашивание зубьев и шарниров более равномерно.

Межосевое расстояние и длина цепи.Минимальное межосевое расстояние определяют из условий:

1) размещения звездочек

где и - наружные диаметры звездочек;

2) ,

 

 

где - угол обхвата цепью малой звездочки.

Оптимальное межосевое расстояние по долговечности цепи

(7)

Меньшие значения при малых передаточных отношениях.

Длина цепи, выраженная в шагах или числом звеньев цепи,

(8)

 

Полученное значение округляют до ближайшего большего четного числа, чтобы не применять специальных соединительных звеньев.

Межосевое расстояние (без учета провисания цепи) определяют из (8)

 

(9)

Для обеспечения необходимого провисания цепи межосевое

расстояние уменьшают на (0,0020,004) . Длина цепи увеличивается по мере износа шарниров, поэтому в конструкции должны быть предусмотрены устройства для регулирования провисания цепи.

Окружная сила на звездочках, Н,

(10)

где - вращающий момент на ведущей звездочке; Нм; - делительный диаметр ведущей звездочки, мм;

 

 

Силы в цепной передаче

 

Силовая схема цепной передачи аналогична силовой схеме ременной

передачи. В цепной передаче в отличие от ременной предварительное натяжение обычно не требуется, поэтому силы и , действующие на ведущую и ведомую ветви цепи, равны

= + ; = , (11)

где - окружная сила; = - натяжение от провисания ведомой

ветви цепи; -- коэффициент провисания, зависящий от расположения привода и стрелы провисания цепи (для горизонтальных передач - = ; под углом 400 к горизонту +- = 3; при вертикальном расположении = - = 1; - межосевое расстояние; масса одного метра цепи; ускорение силы тяжести; натяжение от центробежных сил; скорость цепи.

Обычно составляет несколько процентов от . Натяжение для

тихоходных и среднескоростных передач также невелико. Поэтому для расчетов можно принимать

.

 

Кинематика и динамика цепной передачи

На рис. 7 показаны скорости шарниров цепи и зубьев ведущей звездочки.

Рис. 7

В данный момент шарнир А находится в зацеплении, а шарнир В приближается к зацеплению с зубом С. Скорость шарнира А равна окружной скорости звездочки v в точке , совпадающей с центром шарнира. Эту скорость разложим на составляющие: v2, направленную вдоль ветви цепи, и v1 – перпендикулярно цепи.

В зависимости от положения ведущего шарнира составляющие скорости изменяются:

(12)

Здесь значение угла изменяется в пределах - , где

.

Движение ведомой звездочки определяется скоростью . Периодическое изменение этой скорости обуславливает непостоянство мгновенного передаточного отношения i и дополнительные динамические нагрузки. Со скоростью связаны поперечные колебания ветвей цепи и удары шарниров о зубья звездочки, вызывающие дополнительные динамические нагрузки.

Кинематические и динамические свойства передачи проявляются тем сильнее, чем меньше число зубьев звездочки. Поэтому числа зубьев малой звездочки ограничивают допускаемыми минимальными значениями.

 

Расчет цепных передач

Основной расчет проводят по условию износостойкости шарниров

цепи. Давление в шарнирах не должно превышать допустимого в данных условиях эксплуатации

 

(13)

 

где - коэффициент эксплуатации; - окружная сила на звездочках,Н; - площадь проекции опорной поверхности шарнира, мм2; - допускаемое давление, МПа при =1.

Площадь проекции шарнира

= ,

где - длина втулки; - диаметр валика. Для стандартных цепей А определяется по таблицам в зависимости от шага рц.

Коэффициент эксплуатации представляют в виде частных коэффициентов:

= . (14)

Здесь - коэффициент динамической нагрузки; коэффициент межосевого расстояния или длины цепи; коэффициент наклона передачи к горизонту; коэффициент способа регулировки натяжения цепи; - коэффициент смазки и загрязнения передачи; коэффициент режима работы передачи. Величины коэффициентов приведены в таблицах 13.2 и 13.3[1].

Допускаемое давление в шарнирах цепи в зависимости от шага и

частоты вращения ведущей звездочки приведены табл 13.1[1].

При проектном расчете ориентировочное значение шага однорядной

цепи

. (15)

По таблицам ГОСТ 13568 – 78 выбирают цепь, шаг которой ниболее

близок к рассчитанному и соответствующей ему площади проекции шарнира А. или по табл. 13.4[1].

Если однорядная цепь недостаточна или имеет слишком большой шаг, то применяют многорядную цепь.

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.