Розрахунок ланцюгових передач
Розглянемо геометричний розрахунок ланцюгових передач. Центри шарнірів ланцюга при зачепленні з зубцями зірочки розташовуються на ділильної окружності зірочки (див. Рис. 1, а; 2, а). Ділильний діаметр зірочки (див. Рис. 2, а)
де р - крок ланцюга; z - число зубів зірочки.
Для втулкових і роликових ланцюгів зуби зірочок профилируют відповідно до ГОСТ 591-69, для зубчастих ланцюгів - відповідно до ГОСТ 13576-81, за якими і визначають всі розміри зубів, а також діаметри вершин da і западин df зубів цих зірочок (див. рис. 2).
Мінімальна міжосьова відстань аmin ланцюгової передачі приймають в залежності від передавального числа u передачі і умови, що кут обхвату ланцюгом меншою зірочки становить не менше 120 °, т. Е. При u≤3
при u> 3
де da1 і da2 - діаметри вершин відповідно меншою і більшою зірочки, мм. Оптимальне міжосьова відстань ланцюгової передачі
числовий множник приймають тим більше, чим більше u.
Число ланок z3 ланцюга обчислюють за попередньо прийнятим міжосьовому відстані а передачі кроку ланцюга р і числах зубів меншою z1 і більшою z2 зірочок:
Обчислене число ланок z3 ланцюга округлюють до найближчого парного.
Уточнюють міжосьова відстань передачі за формулою
Для забезпечення провисання ланцюга отримане за формулою значення a зменшують на (0,002. 0,004) а.
Довжину ланцюга визначають з рівності
При подальшому кінематичному і силовому розрахунку ланцюгових передач провідною зірочкою прийнята менша, а відомою - велика (див. Рис. 1, а).
Ланки ланцюга, що знаходяться в зачепленні з зубами зірочок, розташовуються на зірочці в вигляді сторін багатокутника (рис. 3), тому за один оборот зірочки ланцюг переміщається на значення периметра багатокутника, в якому сторони рівні кроку ланцюга р. а число сторін дорівнює числу зубів z зірочки. Отже, швидкість ланцюга (середня) при кутовий швидкості зірочки ω і частоті обертання n
де v - в м / с; n - в хв -1; ω - в рад / с; р - в мм. Так як швидкість ланцюга на обох зірочках однакова, то ω1 z1 p = ω2 z2 p. або n1 z1 p = n2 z1 p отже, передавальне відношення ланцюгової передачі
При провідною меншою зірочці значення передавального відношення і передавального числа однакові. Дня ланцюгових передач рекомендується приймати u≤8. У тихохідних передачах допускають u≤15.
Швидкість ланцюга постійно змінюється, що видно зі схеми ланцюгової передачі на (рис. 3), де окружна швидкість ведучої зірочки v3 розкладена на дві складові: v1 - миттєву швидкість руху ланцюга в даний момент і v2 - миттєву швидкість підйому її на зірочці в цей же момент. З креслення слід, що
де ω1 - постійна кутова швидкість ведучої зірочки;
r1 - радіус її початкової окружності. Так як кут α змінюється від 0 до π / z1 то швидкість ланцюга змінюється від vmax = v3 до vmax cos (π / z1) = v3 cos (π / z1). Так як кутова швидкість ведучої зірочки ω1 постійна, а швидкість ланцюга змінна, то кутова швидкість веденої зірочки ω2 = v2 / (r2 cos β) - змінна величина. Звідси випливає, що передавальне відношення ланцюгової передачі i = ω1 / ω2 не є постійним. Так як коливання швидкості руху ланцюга і передавального відношення передачі невеликі, то розрахунок ланцюгових передач прийнято проводити по середній швидкості руху ланцюга v і середнього значення передавального відношення передачі i. Нерівномірність руху ланцюга, змінність передавального відношення передачі і удари ланок ланцюга про зуби зірочок при вході в зачеплення викликають в ланцюгових передачах динамічні навантаження, які тим більше, чим вище швидкість руху ланцюга і чим більше її крок. Граничні значення частоти обертання n1. хв -1. меншою зірочки при різних р. мм, з урахуванням що допускаються в ланцюгових передачах динамічних навантажень:
Число зубів більшою зірочки z2 обчислюють за формулою
Допустиме максимальне число зубів більшою зірочки для втулкової або роликового ланцюга z2 ≤120. для зубчастої ланцюга z2 ≤140. К. п. Д. Передачі в залежності від точності виготовлення збірки і способу змащення ланцюга η = 0,95. 0,98. Окружну силу Ft ланцюгової передачі обчислюють за формулою
Основний критерій працездатності приводних ланцюгів - зносостійкість їх шарнірів. Несуча здатність ланцюгової передачі визначається значеннями допускаються контактних напруг в шарнірах ланцюга. Відповідно розрахунок ланцюга полягає в розрахунку її шарнірів на зносостійкість по допустимому тиску [р] для шарнірів.
Допустима окружна сила передачі при середніх експлуатаційних умовах
де А - площа проекції опорної поверхні шарніра;
[Q] - допустиме тиск в шарнірах ланцюга для середніх експлуатаційних умов. Значення [q] для роликових ланцюгів дані в табл.
Для втулкової і роликового ланцюгів (4, а, б) приймають рівній
де d - діаметр валика;
l - довжина втулки.
Розрахунок ланцюга на зносостійкість шарнірів виробляють за формулою
де k - коефіцієнт експлуатації передачі;
де k1 - коефіцієнт динамічності навантаження;
k1 = 1 при спокійній навантаженні,
k1 = 1,25. 1,5 при поштовхах;
k2 - коефіцієнт способу регулювання натягу ланцюга:
k2 = 1 при регулюванні пересувними опорами,
k2 = 1,1 - відтяжними зірочками,
k = 1,25 - віджимом роликом;
k3 - коефіцієнт міжосьового відстані передачі:
k3 = 1,25 при а<25р ,
k3 = 1 при а = (30. 50) р,
k3 = 0,8 при а = (60. 80) р;
k4 - коефіцієнт нахилу лінії зірочок до горизонту:
k4 = 1 при ≤60 °,
k4 = 1,5 при> 60 °;
k5 - коефіцієнт способу змащення ланцюга:
k5 = 0,8 при безперервної,
k5 = 1 при крапельної, k5 = 1,5 при періодичної мастилі;
k6 - коефіцієнт режиму роботи:
k6 = 1 при однозмінній,
k6 = 1,25 при двозмінній,
k6 = 1,5 при тризмінній роботі.
При розрахунку ланцюга на зносостійкість шарнірів необхідно попередньо задатися кроком ланцюга р; для роликових і зубчастих ланцюгів на вище наведені максимальні значення допустимих кроків в залежності від частоти обертання меншою зірочки n1. Далі приймають число зубів меншою зірочки z1. визначають середню швидкість ланцюга v. окружну силу Ft. Потім за формулою
виробляють розрахунок ланцюга. Якщо при розрахунку виявиться, що крок p ланцюга був прийнятий великим, то для зменшення маси і вартості ланцюга її слід перерахувати, щоб крок ланцюга був мінімально допустимим для даної навантаження. Якщо крок p однорядной втулкової або роликового ланцюга виходить більшим, то замість однорядной вибирають багаторядну ланцюг. Число рядів ланцюга
де [Ft] - що допускається окружна сила однорядной ланцюга. Після розрахунку остаточно ланцюг підбирають за відповідним ГОСТом.
Сила тиску з боку зірочки на вал ланцюгової передачі
де kв - коефіцієнт навантаження вала. враховує характер навантаження, що діє на вал, і розташування передачі; при нахилі лінії центрів зірочок до горизонту 0. 40 ° і спокійною навантаженні kв = l, 15. при ударному навантаженні kв = 1,30; при нахилі> 40 ° і спокійною навантаженні kв = 1,05. при ударному навантаженні kв = 1,15.