Пример расчета цепной передачи

 

Рассчитать цепную передачу в приводе ленточного транспортёра при следующих исходных данных:

· вращающий момент на валу ведущей (малой) звёздочки …. ;

· круговая частота вращения ведущей звёздочки ….……….... ;

· передаточное отношение ……………………………………… ;

· угол расположения линии центров передачи к горизонту …. ;

· тип передачи ……………………………………………...……. открытая;

· характер нагрузки …………………………………………..…. постоянная;

· способ регулировки натяжения цепи ………………… нажимными роликами;

· характер смазывания цепи ………………………………............нерегулярный;

· режим работы ……………………………..……………….....….. двухсменный.

Решение

 

1. Число зубьев ведущей (малой) звездочки согласно (2) равно

.

Полученное значение оставляем без изменений, так как оно совпадает с одним из нечётных целых чисел, рекомендованных для выбора параметра .

 

2. Число зубьев ведомой (большой) звездочки определяем по (3)

 

,

оставляя полученный в виде целого числа результат без изменений.

 

3. Предварительное выбрав для передачи в соответствии с рекомендациями работы однорядную роликовую цепь, рассчитываем в соответствии с (4) ориентировочное значение её шага

 

и с учётом выполнения условия (5)

выбираем из табл. 1 его стандартное значение .

 

4. Используя данные табл. 2, при шаге , предварительно выбираем стандартную однорядную роликовую цепь ПР-25,4-5670, имеющую следующие характеристики: шаг цепи , диаметр валика , диаметр ролика , расстояние между внутренними пластинами , площадь проекции шарнира , разрушающая нагрузка , масса 1 м цепи .

 

5. По табл. 3 определяем значения всех частных коэффициентов, входящих в формулу (6). С учётом заданных условий эксплуатации передачи имеем: - коэффициент влияния динамичности нагрузки; - коэффициент влияния межосевого расстояния; - коэффициент влияния угла наклона линии центров звёздочек передачи к горизонту; - коэффициент влияния способа регулировки натяжения цепи; - коэффициент влияния характера смазывания цепи; - коэффициент влияния режима работы передачи; - коэффициент влияния температуры окружающей среды.

В соответствии с (6) определяем комплексный коэффициент , учитывающий условия эксплуатации рассчитываемой передачи

 

.

 

6. Рассчитываем делительный диаметр малой звёздочки по (7)

 

.

 

7. Определяют полезную окружную силу в передаче согласно (8)

 

.

 

8. Определив по табл. 4 допускаемое давление в шарнирах выбранной цепи , выполняем проверку работоспособности рассчитываемой цепной передачи из условия (9)

 

где - коэффициент, учитывающий число рядов цепей в передаче.

 

9. В соответствии с (10) проводим проверку выбранной цепи на прочность

.

Как и ожидалось, имеем положительный результат.

 

10. Рассчитываем по (11) делительный диаметр большой звёздочки как

.

 

11. Вычисляем согласно (12) и (13) диаметры окружностей выступов зубьев звёздочек

 

,

 

.

 

12. Определяем в соответствии с (14) и (15) диаметры окружностей впадин зубьев звёздочек

 

,

 

.

 

13. Рассчитываем по (16) ширину зубьев звёздочек

 

.

14. Определяем предварительное значение межосевого расстояния, если оно не задано, в соответствии с (17) как

.

 

15. Вычисляем число звеньев цепи (или длину цепи в шагах) по (18)

 

 

Округлив найденную величину до ближайшего чётного числа, имеем .

 

16. Уточняем межосевое расстояние при известном значении согласно (19)

 

 

Для лучшей работы передачи полученное значение уменьшаем на величину

, определяемую по (20), и окончательно получаем

 

 

17. В соответствии с (21) определяем силу, действующую на валы передачи, как

 

 

где - коэффициент, учитывающий массу цепи, при равномерной нагрузке и .

 

 

Ремённые передачи

 

Ремённая передача – это механическая передача (рис. 3), состоящая из двух неподвижно закреплённых на валах шкивов: ведущего (поз. 1) и ведомого (поз. 2), и ремня (поз. 3), охватывающего эти шкивы. Движение и нагрузка в передаче передаются силами трения^*, возникающими между шкивами и ремнём вследствие предварительного натяжения последнего некоторой силой с помощью натяжного устройства того или иного типа. В передаче различают две ветви ремня: набегающую на малый (ведущий) шкив передачи рабочую (ведущую) ветвь, и сбегающую с малого шкива холостую (ведомую) ветвь.

 

Рис. 3. Схема ремённой передачи

 

Ремённые передачи применяют в приводах различных машин, в том числе и текстильных, в основном для передачи движения от двигателей небольшой и средней мощности передаточным и исполнительным механизмам, как правило, с понижением частоты вращения.

Ремни передач в настоящее время изготавливают в большинстве случаев из прорезиненной ткани, резинокордных материалов, капрона и других синтетических материалов.

Широкое распространение в машинах ремённых передач обусловлено целым рядом их достоинств:

· возможность передачи движения на большие расстояния (до 15 м);

· возможность работы с высокими скоростями (до 100 м/с);

· высокий КПД (до 0,97);

· плавность и бесшумность работы;

· предохранение механизмов от резких колебаний нагрузки и ударов;

· простота конструкции, отсутствие необходимости смазочной системы;

· малая стоимость.

 

^* Указанный способ передачи движения и нагрузки за счёт сил трения относится ко всем видам ремённых передач кроме передач с зубчатым ремнём, которые в данной работе не рассматриваются.

По форме поперечного сечения ремней силовые передачи подразделяют на плоскоремённые, клиноремённые и передачи с поликлиновыми ремнями. Наиболее широкое применение среди них в настоящее время имеют клиноремённые передачи, как передачи универсального применения. Они имеют большую нагрузочную способность, чем плоскоремённые передачи, а также дешевле передач с поликлиновыми ремнями.

Клиноремённые передачи используют при передаточных отношениях и скорости ремня , а также при наличии требований компактности передачи или при вертикальном расположении осей её валов. Количество ремней в передаче обычно лежит в диапазоне от 1 до 8. Применение нескольких ремней позволяет снизить диаметральные размеры передачи.

Клиновые ремни выпускают бесконечными замкнутыми. Они имеют трапециевидное поперечное сечение (рис. 4) и работают на шкивах с канавками соответствующего ремню профиля. Профили ремней и канавок шкивов имеют контакт только по боковым поверхностям ремней и боковым граням канавок шкивов. Между внутренней поверхностью ремня и шкива должен быть зазор.

 

 

Рис. 4. Поперечное сечение клинового ремня

 

Клиновые ремни состоят из несущего слоя (1) на основе материалов из химических волокон (кордшнур или кордовая ткань), резины (2) и оберточной ткани (3), вулканизированных в одно целое. В зависимости от конструкции несущего слоя клиновые ремни бывают: кордтканевые (рис.1а) и кордшнуровые (рис. 1б). В кордтканевых корд состоит из нескольких рядов вискозной, капроновой или лавсановой ткани. В кордшнуровых ремнях корд состоит из одного ряда толстых крученых анидных шнуров. Кордшнуровые ремни более долговечные и гибкие. Их рекомендуется применять в первую очередь для шкивов малых диаметров.

В зависимости от отношения расчётной ширины сечения ремня к высоте клиновые ремни приводных передач изготавливают с нормальным сечением, для которого , или узким сечением, для которого (см. табл. 1). Клиновые ремни узких сечений отличаются от ремней нормальных сечений кордом повышенной прочности. Благодаря меньшему отношению ширины ремня к высоте они имеют более равномерное распределение нагрузки по нитям корда, что повышает их тяговую способность в 1,5…2 раза и дает возможность уменьшить число ремней в комплекте и ширину шкива. Поэтому они начинают вытеснять ремни нормального сечения, прежде всего в передачах с повышенными нагрузками, ориентировочно при (табл. 2).

Таблица 1

Геометрические характеристики клиновых ремней

 

Тип ремня	Обозначение сечения	Размеры сечения, мм	Площадь   сечения , мм2	Предельные расчётные длины , мм
Нормального сечения ГОСТ 1284.1-89	Z(0 A(А) B(Б) C(В) D(Г) E(Д) (Е)	8,5			2,1 2,8 4,0 4,8 6,9 8,3		400 - 3150 560 - 4500 630 - 6300 1800 – 10000 3150 – 15000 4500 - 18000 6300 - 18000
Узкого сечения по ТУ 38-1051611-84	SPZ(УО) SPA(УА) SPB(УБ) SPC(УВ)	8,5			2,0 2,8 3,5 4,8		630 – 3550 800 – 4500 1250 – 8000 2000 - 8000
Примечания: приведены обозначения сечений ремней в международной системе, в скобках даны отечественные обозначения.

 

Таблица 2

Допускаемые значения минимального диаметра малого шкива передачи

и вращающего момента на этом шкиве

 

Тип ремня	Обозначение сечения	Масса 1 м длины   , кг/м	Минимальный диаметр шкивов , мм	Допускаемые моменты на малом шкиве , Нм
Нормального сечения	Z(0) A(А) B(Б) C(В)	0,06 0,10 0,18 0,30		< 30 15 – 60 50 – 150 120 – 600
Узкого сечения	SPZ(УО) SPA(УА) SPB(УБ) SPC(УВ)	0,007 0,12 0,20 0,37		< 150 90 – 400 300 – 2000 > 1500
Примечание: данные по ремням нормальных сечений большего размера – см. таблицы ГОСТа 1284.1-89.

Однако в настоящее время наиболее распространёнными остаются клиновые ремни нормальных сечений, параметры и методы расчёта которых в отличие от ремней с узкими сечениями стандартизованы. Поэтому далее в работе рассматривается лишь передачи с ремнями нормальных сечений^*.

Критериями работоспособности клиноремённых ремённых передач являются их тяговая способность и долговечность ремня.

Основным расчётом передач является расчёт по тяговой способности. Расчёт на долговечность выполняют как проверочный.

Ограниченное число типоразмеров клиновых ремней (табл. 1) позволило по кривым скольжения и КПД определить для каждого типоразмера допускаемую приведённую мощность , передаваемую одним ремнем в зависимости от диаметра малого шкива и скорости ремня в условиях типовой передачи: при угле обхвата ремнём малого шкива , передаточном отношении , спокойной нагрузке и базовой длине ремня. На базе справочных таблиц с данными по мощностям и основана современная методика расчёта клиноремённых передач с ремнями стандартных сечений^*.