5.1 Примем однорядную роликовую цепь. Для расчёта приняты следующие исходные данные:
- вращающий момент на ведущей звёздочке Т 4 = 2254 Н×м /см. пункт 2.3.6/;
- частота вращения ведущей звёздочки n 4 = 14,4 об/мин /см. пункт 2.3.6/;
- передаточное число передачи uц = iц = 3,59, поскольку передача понижающая /см. подраздел 2.2/;
- передача расположена с наклоном линии центров звёздочек менее 45°;
- смазка цепи периодическая
- натяжение цепи регулируется периодически перемещением одной из звёздочек;
- кратковременные перегрузки достигают 200% от номинальной нагрузки /см. раздел 2/
- работа привода двухсменная.
5.2 Число зубьев ведущей звёздочки /2, с. 148/
.
Число зубьев ведомой звёздочки
.
5.3 Шаг роликовой цепи в миллиметрах ориентировочно вычисляется по формуле /2, с. 149/
, (5.1)
где | T 1 | – | вращающий момент на ведущей звёздочке, Н×м; |
KЭ | – | расчётный коэффициент нагрузки /эксплуатационный коэффициент/; | |
z 1 | – | число зубьев ведущей звездочки; | |
[ P ] | – | допускаемое давление в шарнире цепи, Мпа; | |
M | – | число рядов цепи. |
Ранее уже определялись: T 1 = T 4 = 1127 Н×м; z 1 = 24; m = 1.
|
|
Расчётный коэффициент нагрузки /2, с. 149/
, (7.2)
где | Кд | – | динамический коэффициент; |
Ка | – | коэффициент, учитывающий влияние межосевого расстояния; | |
Кн | – | коэффициент, учитывающий влияние угла наклона линии центров передачи; | |
Кр | – | коэффициент, учитывающий способ регулирования натяжения цепи; | |
Ксм | – | коэффициент, учитывающий способ смазывания передачи; | |
Кп | – | коэффициент, учитывающий периодичность работы передачи /коэффициент сменности/ |
С учётом кратковременно действующих перегрузок примем Кд = 1,25 /2, с. 149/. Возьмём Ка = 1, приняв межосевое расстояние ац = 40 t /2, с. 150/. Для принятого в пункте 5.1 угла наклона линии центров передачи менее 60º возьмём Кн = 1 /2, с.150/.
Для принятого способа регулирования натяжения цепи /см. пункт 5.1/ коэффициент Кр =1,25 /2, с. 150/. Для периодической смазки возьмём Ксм = 1,4 /2, с.150/. При работе в две смены Кп = 1,25.
Расчёт по формуле (7.2) даёт
.
Поскольку шаг цепи ещё неизвестен, то возьмём пока ориентировочно, руководствуясь лишь частотой вращения малой звёздочки n 4 = 14,4 об/мин, допускаемое давление в шарнирах цепи [ P ] = 36 Мпа /2, с. 150/. Число рядов цепи m = 1 принято ранее.
Расчётный шаг цепи по формуле (7.1)
мм.
5.4 Ближайшие по шагу стандартные однорядные роликовые цепи имеют нижеследующие характеристики /2, с. 147/:
Обозначение цепи по ГОСТ 13568-75 | ПР–38,1–12700 | ПР– 44,45–17240 |
Шаг t, мм | 38,1 | 44,45 |
Разрушающая нагрузка Q не менее, кН | 127,0 | 172,4 |
Масса одного метра цепи q, кг/м | 5,5 | 7,5 |
Площадь шарнира /проекция опорной поверхности шарнира/ Аоп, мм2 | ||
Габаритная ширина цепи b, мм | ||
Расстояние изнутри между пластинами одного ряда Ввн, мм | 25,4 | 25,4 |
5.5 Проверим сначала цепь ПР–38,1–12700 по условию P ≤ [ P ].
|
|
Скорость цепи /2, с. 153/
м/с.
Окружная сила
Н.
Давление в шарнире цепи /2, с. 150/ при площади сечения шарнира Аоп = 394 мм2 /см. пункт 5.4/
Мпа.
Уточнённое допускаемое давление в шарнире цепи при шаге t = 38,1 мм, числе зубьев малой звёздочки Z 4 ц = 24 и её частоте вращения п 4 = 14,4 об/мин /2, с. 150/
МПа.
Результат расчета показывает, что условие P ≤ [ P ] не выполняется.
5.6 Проверим поэтому на выполнение этого условия цепь ПР–44,45–17240, имеющую больший шаг.
Скорость цепи
м/с.
Окружная сила
Н.
Давление в шарнире цепи /2, с. 150/ при площади сечения шарнира Аоп = 473 мм2 /см. пункт 5.4/
Мпа.
Уточнённое допускаемое давление в шарнире цепи при шаге t = 44,45 мм, числе зубьев малой звёздочки Z 4 ц = 24 и её частоте вращения п 4 = 14,4 об/мин /2, с. 150/
МПа.
Результат расчета показывает, что условие P ≤ [ P ] не выполняется и при данном шаге.
5.7 В таком случае примем для цепи ПР–44,45–17240 число зубьев на ведущей звёздочке z 4 ц = 30, тогда . Проверим теперь данную цепь условию P ≤ [ P ].
Скорость цепи
м/с.
Окружная сила
Н.
Давление в шарнире цепи /2, с. 150/ при площади сечения шарнира Аоп = 473 мм2 /см. пункт 5.4/
МПа.
Уточнённое допускаемое давление в шарнире цепи при шаге t = 44,45 мм, числе зубьев малой звёздочки Z 4 ц = 30 и её частоте вращения п 4 = 14,4 об/мин /2, с. 150/
МПа.
Результат расчета показывает, что условие P ≤ [ P ] выполняется при данном шаге и числе зубьев, причём недогрузка составляет .
Поэтому окончательно принимаем однорядную роликовую цепь ПР– 44,45–17240 по ГОСТ 13568-75.
5.8 Число звеньев при принятом ранее /см. пункт 5.2/ межосевом расстоянии а ц=40× t /2, с. 148/
, (5.3)
где ; ; .
Расчёт величин, входящих в формулу (7.3) даёт
; ; .
Расчётом по формуле (7.3) получим
.
Результат округляем до чётного числа Lt = 132.
Уточнённое межосевое расстояние /2, с. 149/ при суммарном числе зубьев звёздочек ZS = 138
мм.
Для свободного провисания цепи в конструкции передачи должна быть предусмотрена возможность уменьшения межосевого расстояния на 0,4%, то есть на мм. Округлим это значение до 10 мм.
Для восстановления натяжения цепи по мере её износа конструкция должна предусматривать также увеличение межосевого расстояния на 3%, то есть на мм. Округлим эту цифру до 60 мм.
5.9 Диаметры делительных окружностей звёздочек /2, с. 148/
мм;
мм.
Диаметры внешних окружностей звёздочек /2, с. 148/ при диаметре ролика цепи d 1=25,4 /2, с. 147/
мм;
мм;
5.10 На цепь действуют следующие силы:
- окружная Ftц = 5281 Н. Она была определена в пункте 5.7;
- центробежная /2, с. 151/. Эта сила при массе одного метра цепи q = 7,5 кг/м /см. пункт 5.4/ и скорости цепи vц = 0,320 /см. пункт 5.7/ имеет величину Н;
- сила от провисания цепи /2, с. 151/. При максимально возможном коэффициенте Kf = 6 /горизонтальное расположение линии центров звёздочек/ сила имеет величину Н.
5.11 Расчётная нагрузка, действующая на валы цепной передачи /2, с. 154/,
Н.
5.12 Коэффициент запаса прочности цепи /2, с. 151/ при разрушающей нагрузке Q =172,4 кН /см. пункт 7.4/
.
Это значительно больше допускаемой величины [ S ] @ 7,6 /2, с. 151/.