Расчет двухступенчатого привода

2. РАСЧЁТ ПЕРЕДАЧ

1. РАСЧЕТ ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ

Исходные данные:

а)  мощность на валу ведущей звездочки ;

б) частота вращения ведущей звездочки п₁= ;

в)  передаточное число u = ;

г)  условия эксплуатации (работа без пыли; передача открытая; расположение — горизонтальное; работа в одну смену; смазка — удовлетворительная; натяжение цепи не предусматривается).

Порядок расчета

1. Выбор типа приводной цепи. В цепных передачах применяют приводные роликовые, втулочные и зубчатые цепи.

Роликовые цепи нормальной серии ПР (ГОСТ 13568-75) получили наибольшее распространение в различных механических приводах. Их изготовляют одно-(ПР), двух-(2ПР), трех-(ЗПР) и четырехрядными (4ПР). Предпочтение следует отдавать однорядным цепям. Четырехрядные цепи без особых требований не рекомендуется применять ввиду необходимости использования звездочек повышенной точности и усложнения монтажа.

Втулочные цепи ПВ (ГОСТ 13568-75) аналогичны роликовым, но у них отсутствуют ролики. Их применяют в основном в мотоциклах и автомобилях. Зубчатые цепи с шарнирами качения по ГОСТ 13522-81 отличаются повышенной надежностью, скоростью и кинематической точностью. Однако они более тяжелые и дорогостоящие и поэтому имеют ограниченное применение. Их используют обычно при высоких скоростях - до 35 м/с.

Рассчитываемая цепная передача является последней ступенью привода. Поэтому при небольшой скорости движения она будет испытывать значительные нагрузки. Выбираем приводную роликовую цепь.

2. Выбор чисел  зубьев звёздочек. В нашем примере меньшая звездочка является ведущей, а большая - ведомой.

Число зубьев меньшей (ведущей) звездочки роликовой цепи:

 

При    Принимаем

Число зубьев большей (ведомой) звездочки 

 

Принимаем

Для того чтобы роликовая  цепь в процессе изнашивания не соскакивала  с большей звездочки, необходимо выполнение условия  = 51 < = 120.

Тогда фактическое передаточное число

 

Отклонение

, что допустимо.

3. Предварительное  определение межосевого расстояния. По соображениям долговечности цепи предварительно величину межосевого расстояния будем принимать в диапазоне а = (30...50)/р_ц где р_ц - шаг цепи, мм.

4. Определение коэффициента эксплуатации k_э.

а) коэффициент динамической нагрузки k_д = 1,3 (нагрузка переменная);

б) коэффициент межосевого расстояния k_а =1 [для (30...50)/р_ц];

в) коэффициент наклона передачи к горизонту k_н=1 (передача горизонтальная);

г) коэффициент способа  регулировки натяжения цепи k_РЕГ=1,25 (натяжение цепи не регулируется);

д) коэффициент смазки и загрязнения передачи k_с = 1 [производство без пыли, качество смазки - II (удовлетворительная: густая внутришарнирная при υ< 4 м/с];

е) коэффициент режима или  продолжительности работы передачи в течение суток k_РЕЖ=1.

Тогда коэффициент эксплуатации

k_э= k_д k_а k_н k_РЕГ k_с k_РЕЖ=1,3•1•1•1,25•1•1=1,63

5. Определение  коэффициентов k_г и k_n. Число зубьев малой звездочки типовой передачи принимается только 25. Число зубьев малой звездочки проектируемой передачи = 25. Тогда коэффициент числа зубьев

 

Частота вращения малой звездочки проектируемой передачи п₁= . Ближайшая частота вращения малой звездочки типовой передачи . Тогда коэффициент частоты вращения

 

6. Выбор цепи. Первоначально ориентируемся на однорядную цепь. Тогда расчетная мощность, передаваемая однорядной цепью для проектируемой передачи

 кВт. где ,= кВт - мощность на валу малой (ведущей) звездочки:

 

Ближайшей большей допускаемой  расчетной мощностью  приложения при и п₀, =200 является ПР – 25,4 – 57600 для однорядной цепи с шагом р_ц = 25,4 мм.

Для того чтобы решить вопрос о том, подходит нам однорядная цепь с таким шагом или нет, определим, какие же при этом получаются делительные  диаметры звездочек:

 

 

Принимаем решение о переходе с однорядной цепи на двухрядную. При этом вводим коэффициент числа рядов к_РЯД, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по рядам цепи:

Число рядов...............1           2           3           4

    

k_РЯД ..........................1          1,7         2,5          3

 

Для двухрядной цепи k_РЯД =1,7.

Тогда расчетная мощность, передаваемая одним рядом двухрядной цепи

 

Ближайшей большей допускаемой  расчетной мощностью  приложения при и п₀, =200 является 2ПР – 25,4 – 113400 для однорядной цепи с шагом р_ц = 25,4 мм.

Данная цепь не подходит, так как не произошло уменьшения шага цепи, что как в следствии  не привело к уменьшению делительных  диаметров звёздочек. Рассмотрим трёхрядную цепь.

Расчетная мощность, передаваемая одним рядом трёхрядной цепи

 

Ближайшей большей допускаемой  расчетной мощностью  приложения при и п₀, =200 является 3ПР – 19,05 –108000 для однорядной цепи с шагом р_ц = 19,05 мм.

Уточняем делительные  диаметры звёздочек

 

 

Дальнейшие расчеты будем  производить для трёхрядной цепи.

Скорость цепи

 

7. Определение  межосевого расстояния и длины  цепи. Ранее (см. п. 3) из соображений долговечности цепи мы приняли, что предварительная величина межосевого расстояния а будет находится в диапазоне  а = =(30...50)/р_ц.

При и_цеп= 2,06 принимаем а = 35 р_ц=19,05 мм.

Тогда

Длина цепи в шагах или  число звеньев цепи

 

Округляем до целого четного числа, для того, чтобы не применять специальных соединительных звеньев. Тогда =125 . Для принятого значения =125 уточняем а:

 

 

Так как цепная передача работает лучше при небольшом  провисании холостой ветви цепи, расчетное  межосевое расстояние а уменьшают на величину Тогда мм. Принимаем =2 мм и тогда окончательная величина межосевого расстояния а=657-2=655 мм.

8. Силы в цепной передаче и требования монтажа. Окружная сила

 

Коэффициент провисания цепи при горизонтальном ее расположении .

Mасса 1 м цепи с шагом р_ц =19,05  мм составляет 5,8 кг, т.е. погонная масса

Натяжение цепи от силы тяжести  провисающей ведомой ветви

 

где a= м, g=9,81 ускорение свободного падения.

Натяжение цепи от центробежных сил

 

Разрушающая нагрузка цепи   с шагом р_ц =19,05 мм F_p =108000 Н. Уточним расчетный коэффициент запаса прочности цепи

 

где к_д=1,3 - коэффициент динамической нагрузки (см. п.4). Допускаемый коэффициент запаса прочности цепи ]=18,8. Цепь подходит, так как =18,8 > ]=7,8. Нагрузка на валы цепной передачи

 

где к_м = 1,15 - при горизонтальной передаче и угле наклона передачи < 40°; к_м=1,05 - при угле наклона передачи более 40° и при вертикальной передаче. Сила направлена по линии, соединяющей центры звездочек.

При монтаже цепной передачи предельное отклонение (мм) звездочек от одной плоскости и предельные углы их смещения , перекоса валов у и их скрещивания (град) (рис. 2.1) определяют по формуле:

 

 

 

 

Рисунок 2.1 — При монтаже передачи