На главную
Справочник конструктораполезный сайт для инженера-машиностроителя


СПРАВОЧНИК

МЕНЮ

Характеристики цепных передач

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ (3)

 Мощность и КПД. Цепные передачи обеспечивают передачу мощности в широком диапазоне — от долей до 5000 кВт (высокоскоростные передачи с параллельными контурами многорядных цепей). В передачах общего назначения мощность редко достигает 25-50 кВт.
 Мощность (кВт) цепной передачи


 где F — передаваемая окружная сила, Н; v — скорость цепи; ŋ— КПД передачи.

 КПД цепной передачи зависит от силы, передаваемой цепью, и способа смазывания.
 Для передач, работающих с номинальной нагрузкой (F > 0,1 QB где QBразрушающая нагрузка цепи), ŋ= 0,95÷0,97 — при постоянном обильном смазывании (масляная ванна, 1 циркуляционное смазывание, масляный туман); ŋ = 0,92÷0,94 — при нерегулярном периодическом смазывании; ŋ = 0,9÷0,92 — при работе без смазки.


   Натяжение цепи, динамические нагрузки и давление на опоры. Расчетная сила натяжения (Н) ведущей ветви цепи
                                                             Fp=F + F1 + Fдин ,                   (2)

 где F— полезная (окружная) сила, передаваемая цепью, Н; F1 =Fo+Fu сила натяжения ведомой ветви цепи; 
 Fo— сила натяжения от собственной силы тяжести холостой ветви; Fu сила натяжения от действия центробежных сил; Fдин — динамическая нагрузка.

 При известной передаваемой мощности 

 Натяжение от силы тяжести (Н) при горизонтальном (и близком к нему) положении линии, соединяющей оси звездочек,

где m — масса 1 м цепи, кг; g= 9,81 м/с2 — ускорение свободного падения; a — межосевое расстояние, м;
 f — стрела провисания ветви.

  При вертикальном (и близком к нему) положении линии центров звездочек
                                                                 
                                                                      F0 = mga .                         (5)
  Натяжение цепи от действия центробежных сил

                                                                     Fц=mv2 .                           (6)
  Расчетная динамическая нагрузка, обусловленная неравномерностью движения,

где  F 'дин = λn21J / 90 — динамическая нагрузка от неравномерности движения ведомой звездочки и приведенных к ней масс;
   F ''дин = m1n21t /180 —  динамическая нагрузка от неравномерности движения цепи;
  
λ= π / z2 — коэффициент, учитывающий влияние числа зубьев ведомой звездочки;
   n1— частота вращения ведущей звездочки;
  J — момент инерции ведомой звездочки и всех сопряженных вращающихся деталей на ее валу;
   m1 = am— масса ведущей ветви;
  t — шаг цепи;
  y — коэффициент, учитывающий влияние упругости и провисания цепи
  (y=0,5 при a=30t ; y=0,75 при а=80t).
  Центробежная сила на валы и опоры не передается. Нагрузку на них от полезного натяжения и собственной силы тяжести цепи условно принимают равной 1,15 F для горизонтальных передач и 1,05 F — для вертикальных.

  Скоростные параметры передачи и выбор шага цепи. Скорость цепи и частоты вращения звездочек ограничиваются износом и прочностью тонкостенных деталей шарниров цепи. С увеличением скорости возрастает суммарный путь трения в единицу времени, а также сила удара шарниров цепи о зубья звездочек, усиливается шум передачи.
  Допускаемая скорость цепи зависит от многих факторов, в наибольшей степени от точности цепи, шага ее звеньев, числа зубьев z1 ведущей звездочки, способа смазки.
  Скорость цепи обычно принимают не более 15 м/с. При особо благоприятных условиях (высокая точность, малый шаг, большое число зубьев ведущей звездочки, небольшая нагрузка) скорость цепи может достигать 30—35 м/с.
  При конструировании передач задают частоту вращения ведущей звездочки, n1 и выбирают число зубьев малой (обычно ведущей) звездочки, после чего, руководствуясь известными зависимостями предельно допустимой частоты вращения от числа зубьев звездочки и шага цепи (рис. 1, табл. 52), выбирают значение последнего. По этим трем параметрам вычисляют скорость цепи (м/с)

где z1число зубьев малой (ведущей) звездочки; n1частота ее вращения, мин-1.
  По найденному значению скорости и шагу цепи выбирают способ смазки цепи (табл. 53).

  Передаточное отношение и неравномерность вращения ведомой звездочки. При постоянной угловой скорости вращения ведущей звездочки w1 скорость цепи υ, угловая скорость вращения ведомой звездочки w2 и передаточное отношение u = w1/ w2 не остаются постоянными. Это обстоятельство учитывают при расчете передач, к которым предъявляют требования по кинематической точности вращения ведомого вала.

Рис. 1. Зависимости предельно допустимой
частоты вращения звездочки от числа
ее зубьев и шага цепи

  При допущении прямолинейности ведущей ветви цепи (рис .2) скорость цепи

                                                                                  u=w1Rcosa,

где а — текущий угол поворота ведущей звездочки относительно перпендикуляра к ведущей ветви.
  Так как угол а изменяется в пределах 0 — π/z1, то скорость u при повороте на один угловой шаг колеблется в пределах от umax= w1R1  до  umin= w1R1 cos(π/z1).

52. Наибольшие рекомендуемые nр и предельные nпр частоты вращения
 малой звездочки передач с роликовыми и втулочными цепями

Частота
вращения,

мин-1
Шаг цепи, мм
8 9,52 12,7 15,875 19,05 25,4 31,75 38,1 44,45 50,8 63,5 78,1
nр 3000 2500 1250 100 900 800 630 500 400 300 200 150
nпр 6000 5000 3100 2300 1800 1200 1000 900 600 450 300 210

  Примечания:1. При частоте вращения nр число зубьев малой звездочки должно быть
                            z1
15.
                        2. При частоте nпр число зубьев  z1 20; необходимы также повышенная
                            точность изготовления звездочек и монтажа передачи, обильная смазка
                            и применение цепей повышенной точности и прочности.


53. Способы смазывания цепных передач

 Параметры передачи Смазка
Скорость цепи v, м/с Шаг цепи t, мм
1,5
1,0
0,5
19,05
25,4-38,1
44,45-50,8
Ручная
через 8-10ч
1 38,1-50,8 Внутришарнирная
4
3
1,6
15,875
19,05-31,75
38,1-50,8
Капельная
8
6
4
15,875
19,05-31,75
38,1-50,8
Масляная ванна
12
10
7
15,875
19,05-31,75
38,1-50,8
Струйная
15
12
8
15,875
19,05-31,75
38,1-50,8
Разбрызгиванием
12
8
31,75
38,1-50,8
Распылением
 (масляный туман)

 Мгновенная угловая скорость ведомой звездочки


 где  угол ß меняется в пределах от 0 до
π/z2

  Коэффициент неравномерности вращения ведомой звездочки при равномерном вращении ведущей звездочки

  Среднее передаточное число из условия равенства средней скорости цепи на звездочках z1n1t= z2 n2 t

  Максимальное значение передаточного числа ограничивается дугой обхвата цепью малой (ведущей) звездочки и числом шарниров, находящихся на этой дуге. Рекомендуется угол обхвата принимать не менее 120°, а число шарниров на дуге обхвата — не менее пяти-шести. Это условие выполняется при любых межосевых расстояниях а, если u < 3,5, а при u > 7 величина а выходит за пределы оптимальных. Поэтому обычно принимают u ≤ 6 и лишь в исключительных случаях u = 7 ... 10.

Рис. 2. Кинематическая схема цепной передачи (a) и график скорости цепи (б)

  Параметры исходного цепного контура. Предпочтительны двухзвездные передачи с горизонтальным или близким к нему расположением линии, соединяющей оси звездочек. Рекомендуется избегать вертикального расположения ведомой ветви, так как при этом уменьшается ее натяжение от силы тяжести [см. (4) и (5)] и ухудшается зацепление.
 Ведущей может быть как верхняя, так и нижняя ветвь. Однако в передачах с малым расстоянием между осями звездочек (а < 30t при u > 2, во избежание захлестывания ведомой ветви, а также в горизонтальных передачах с а > 60t и малым числом зубьев звездочек, во избежание соприкосновения ветвей, ведущей должна быть верхняя ветвь. При малых расстояниях между цепью и стенками картера, наоборот, ведущей целесообразно делать нижнюю ветвь.
 Число зубьев звездочек. С уменьшением числа зубьев возрастают нагрузки в шарнирах и путь трения при их повороте, увеличивается неравномерность движения и скорость удара шарниров о зубья звездочек, снижается долговечность передачи, усиливается шум. Поэтому предельно допустимые минимальные значения чисел зубьев zmin=7 нежелательны даже для тихоходных и малонагруженных передач.
  Для силовых передач общего назначения минимальное число зубьев

z1=zmin= 29-2u≥13.                    (14)

  Для обеспечения равномерного износа зубьев звездочки и самой цепи при обычно принимаемом четном числе звеньев в контуре значение z1, вычисляемое по этой зависимости, округляют до ближайшего большего из ряда: 13, 15, 17, 21, 23, 25; при этом предпочтение отдают простым числам (13, 17, 23 и т.д.).
  Для высокоскоростных передач с v > 20 м/с принимают zmin ≥ 35. Максимальное число зубьев большой (обычно ведомой) звездочки может достигать z2= 120 и более. Максимальное число зубьев звездочки лимитирует предельно допустимое увеличение шага цепи по зацеплению y %. При заданном значении y % наибольшее число зубьев большой (обычно ведомой) звездочки

  где D — диаметр ролика цепи (для втулочных цепей — диаметр втулки).
  Расстояние между осями (центрами) звездочек. Минимальное расстояние между осями звездочек, мм: при u ≤  3

                                                      amin= R+ R+(30...50);        (16)

  при u > 3 (из условия обеспечения угла обхвата цепью малой звездочки ≥ 120°)

  Оптимальное межосевое расстояние

а = (30 ... 50) t.            (18)

  Значение а рекомендуется принимать в пределах

amin а < 80t             (19)

  Число звеньев в контуре двухзвездной передачи

  где a0 — предварительно выбранное расстояние между осями звездочек.
  Значение, вычисленное по (20), округляют до ближайшего большего четного числа W, имеющего с числами зубьев звездочек z1 и z2 меньшие общие делители (например, 2). Четное число звеньев в контуре позволяет избежать применения переходных звеньев. После уточнения числа звеньев в контуре уточняют требуемое расстояние между центрами звездочек:

  и определяют длину контура W t.

Дополнительные источники

  1. Готовцев А.А., Котенок И.П. Проектирование цепных передач. Справочник. М.: Машиностроение, 1982.
  2. Справочник по расчету и конструированию втулочных и втулочно-роликовых цепных передач / Г.А. Романовский, М.В. Окунев, М. Б. Блонский и др. М.: Машиностроение, 1966.
  3. Машиностроение. Энциклопедия в 40 томах. Т. IV-1. Детали машин. Конструкционная прочность. Трение, износ, смазка. Под ред. Решетова Д.Н. М.: Машиностроение, 1995.



Справочник конструктора - Все что нужно любому конструктору! ©2008-2017