Конструктивные особенности цепных передач

ЦЕПНЫЕ ПЕРЕДАЧИ Раздел №1: Конструктивные особенности цепных передач. Цепная передача – это передача зацеплением с гибкой связью. Она состоит из ведущей и ведомой звездочек, огибаемых цепью. Условное обозначение цепных передач на кинематических схемах: ДОСТОИНСТВА ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ - могут приводить в движение одной цепью несколько валов по сравнению с зубчатыми передачами - возможность передачи движения на большие расстояния (до 8 м) по сравнению с ременными передачами - более компактны - передают большие мощности - меньшая радиальная нагрузка на валы - обеспечивают постоянство передаточного числа НЕДОСТАТКИ ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ - значительный шум при работе - плохо работают на больших скоростях - быстрое изнашивание шарниров цепи - удлинение цепи при изнашивании и сход ее со звездочек. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ Цепные передачи применяются в станках транспортных, сельскохозяйственных и других машинах для передачи движения между параллельными валами на значительные расстояния, когда применение зубчатых передач нецелесообразно, а ременных невозможно. Цепи цепных передач называются приводными. ТИПЫ ПРИВОДНЫХ ЦЕПЕЙ Цепи бывают: 1. роликовые t – шаг цепи Цепь состоит из наружных и внутренних звеньев. Наружное звено собрано из двух наружных пластин и валиков, запрессованных в их отверстиях. Внутреннее звено состоит из двух внутренних пластин и втулок, неподвижно закрепленных в отверстиях внутренних пластин. На втулке свободно надеты закаленные ролики. Наружные и внутренние звенья в сборе образуют цилиндр. Ролики, перекатываясь по зубьям звездочек, уменьшают их изнашивание. Роликовые цепи применяют при скоростях до 15 м /с. 2. втулочные Втулочные цепи не имеют роликов, поэтому они дешевле и легче роликовых, но износостойкость их ниже. Втулочные цепи применяют в неответственных передачах при скоростях ≤ 1 м /с Роликовые и втулочные цепи могут быть: однорядными многорядными Применение многорядных цепей значительно уменьшает габариты передачи в плоскости, перпендикулярным осям. Пример обозначения приводных цепей по ГОСТ 13568-97. ПР - 25,4 - 60 – однорядная приводная роликовая цепь с шагом 25,4 мм и разрушающей силой 60 кН. 2ПР – 25,4 – 114 – двухрядная приводная роликовая цепь с шагом 25,4 мм и разрушающей силой 114 кН. Для высокоскоростных передач большой мощности применяют зубчатые передачи. Звенья цепи состоят из набора шарниро соединенных между собой двузубых пластин. Рабочие грани пластин расположены под углом 60˚ Число пластин определяет ширина цепи В, которая зависит от передаваемой мощности. Зубчатые цепи к настоящему времени вытеснены более технологическими и дешевыми роликовыми цепями. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ. Частоты вращения звездочек и скорость цепи ограничивают: - сила удара в зацеплении - износ шарниров -шум передачи Скорость цепи обычно составляет до 15 м/c, но при эффектном смазывании может достигать до 35 м/c. средняя скорость цепи: υ = z1n1t / 60000 z1 – число зубьев малой звездочки n1 – часта ее вращения t – шаг цепи Передаточное число цепной передачи определяется из условий равенства средней скорости цепи υ на звездочках: υ = z1n1t = z2n2t → U = n1 /n2 = z2 /z1 z2 – число зубьев большой звездочки n2 – частота ее вращения Передаточное число ограничивают: - габариты передачи - диаметр большой звездочки - угол обхвата цепью малой звездочки обычно U≤7 Числа зубьев звездочек ограничивают: - износом шарниров - динамическими нагрузками - шумом передачи Чем меньше число зубьев, тем больше износ шарниров. Число зубьев малой звездочки принимают z1 = 29 -2U , при низких частотах вращения допускается z1min=13 Число зубьев большой звездочки z2 = z1U По мере изнашивания шаг цепи увеличивается, и ее шарниры поднимаются по профилю зуба звездочки на больший диаметр, что может привести к соскакиванию цепи. Поэтому число зубьев большой звездочки ограничивают: z2max = 120. Звездочки цепной передачи отличаются от зубчатых колес профилем зубьев, размеры и форма которых зависит от типа цепи. Шаг звездочки равен шагу цепи. Шаг t звездочки измеряют по хорде делительной окружности. Делительная окружность звездочек проходит через центры шарниров цепи : d = t /sin(180˚/z) Оптимальное межосевое расстояние передачи определяется из условия долговечности цепи: а = (30…50)t Длину цепи определяют по аналогии с длиной ремня . Число звеньев цепи W предварительно определяется по формуле: W = 2a /t + ( z1 +z2 )/ 2 + ( z2 – z1 /2π )² · t /a Чтобы не применять переходное звено для соединительных концов цепи, расчетное значение числа звеньев, W округляют до ближайшего целого четного числа. После окончательного выбора числа звеньев уточняют межосевое расстояние, ограничивая аmax =80 t МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЦЕПЕЙ И ЗВЕЗДОЧЕК Материал цепей и звездочек должен быть износостойким и выдерживать циклические и ударные нагрузки. Звездочки изготавливают из сталей 50,40 Х и других марок с последующей закалкой. Пластины цепей изготавливают из сталей 50,40 Х и других с последующей закалкой до твердости 40 . . 50 НRC. Оси, втулки и ролики изготавливают из цементируемых сталей 20,15 Х и других с закалкой до твердости 56. . . 65 HRC. В быстроходных передачах для снижения шума и изнашивания цепи зубчатый венец звездочек изготавливается из армированных пластмасс. Раздел №2: Силы в цепной передачи. СИЛЫ В ВЕТВЯХ ЦЕПИ. 1. окружная сила, передаваемая цепью Ft = 2T /d 2. предварительное натяжение цепи (от провисания ведомой ветви) Fo = K · q · a ·g К – коэффициент провисания цепи q - масса 1 метра цепи 3. натяжение цепи от центробежной силы Fυ = q · υ² 4. натяжение ведущей ветви цепи работающей передачи F1 = Ft + Fo + Fυ 5. натяжение ведомой ветви цепи равно большему из натяжений при Fo > Fυ F2 = Fo при Fυ > Fo F2 = Fυ НАГРУЗКА НА ВАЛЫ ЗВЕЗДОЧЕК. Так как шарнир сбегающего звена цепи упирается в зуб, то сила F2 не передается на звенья, расположенные на звездочке. Цепь действует на валы звездочки с силой Fn. Fn = Kb·Ft +2Fo К – коэффициент нагрузки вала, учитывающий влияние провисания цепи f в зависимости от наклона межосевой линии к горизонту θ и динамичности нагрузки. КРИТЕРИИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И РАСЧЕТ ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ Основным критерием работоспособности приводных цепей является износостойкость их шарниров. Нагрузочная способность цепи прямо пропорционально давлению в шарнирах. Долговечность цепи обратно пропорциональна давлению в шарнирах. Нагрузочная способность цепи определяется из условия : среднее расчетное давление в шарнире звена цепи р при работе передачи не должно превышать допускаемого[ р]. р ≤ [ р ] Величина [ р ] приведена в справочниках и установлена для типовой передачи с– ресурсом 3000 5000 часов. Расчетное давление в шарнирах : р = Ft Kэ / A Ft – окружная сила, передаваемая цепью , Н A – площадь проекции опорной поверхности шарнира, зависящая от шага цепи и ее конструкции, мм² Кэ – коэффициент эксплуатации, который учитывает: - динамичность нагрузки - способ смазывания - наклон межосевой линии передачи к горизонту - сменность работы и др. Величины Кэ приведены в справочной литературе. Для определения значения А производят предварительный проектировочный расчет при котором ориентировочно выбирают значение шага цепи t, мм. t = 4,5 ³√T1 T1 – вращающий момент на малой звездочке, Нм Найденное значение шага t согласуют со стандартным и по справочным данным определяется площадь проекции опорной поверхности шарнира А для выбранной цепи. Долговечность втулочных и роликовых цепей, подобранных по критерию износостойкости составляет обычно 8 . . 10 тысяч часов.