Основные параметры цепных передач.


Основным параметром является шаг цепи – р, принимаемый по ГОСТу.
Приводные одноразрядные роликовые цепи типа ПР и ПРУ ГОСТ 13568-75, зубчатые цепи ГОС 13552-68.
Чем больше шаг цепи, тем больше нагрузочная способность, но сильнее удар звена о зуб, в период набегания на звездочку, меньше плавность, бесшумность и долговечность передачи. При больших скоростях применяют цепи с малым шагом. В быстроходных передачах при больших мощностях рекомендуются также цепи малого шага; зубчатые большой ширины или роликовые многорядные.

Максимальное значение шага цепи ограничивается частотой вращения малой звездочки и принимается из таблицы.

Передаточное число

где z1 min = 19 … 23 – в силовых передачах роликовыми цепями при n1 max.
z1 min = 17 … 19 – при средних частотах вращения
z1 min = 13 … 15 – при низких частотах вращения
В передачах с зубчатыми цепями z1 min увеличивается на 20 … 30%.
z1 min = 9 +0.2 р.
z2роликовых <=120;     z2 зубчатых <=140.

Число зубьев ограниченно, так как при вытягивании цепи (1.5 … 2.5 %) ввиду увеличения шага цепи) она стремится подняться по профилю зубьев, причем тем больше, чем больше число зубьев звездочки. При весьма большом числе зубьев, даже у мало изношенной цепи, в результате радиального скольжения по профилю зубьев нарушается зацепление со звездочкой.
Предпочтительно принимать нечетные числа зубьев звездочек, что в сочетании с четным числом звеньев цепи способствует более равномерному ее износу.

Скорость цепей и частоты вращения звездочек.
Ограничение износом цепей, так как вместе с ростом скорости увеличивается путь трения в единицу времени и сила удара цепи о звездочку, а также шумом передач. Обычно скорости цепей выбирают до 15 м/с. В быстроходных передачах с цепями высокого качества малых шагов при больших числах зубьев звездочек и хорошей смазке скорости доходят до 30 – 35 м/с.

Средняя скорость цепи

где z – число зубьев звездочки;
      n – частота ее вращения, об/мин;
      р – шаг цепи, мм.

Межосевое расстояние – а.
Минимальное межосевое расстояние аmin (мм) определяют по условию, при котором угол обхвата цепью малой звездочки будет не < 120°

при u <= 3
при u > 3
где da1 и da2 – наружные диаметры звездочек в мм.

Оптимальные межосевые расстояния а = (30 … 50)р
                                                              amax = 80p
Потребное число звеньев цепи - W (число шагов) определяют по предварительно выбранным параметрам: а, р, z1, z2.


Значение W округляют до целого обычно четного числа.
Межосевое расстояние при окончательно принятом числе шагов

Для нормальной работы передачи ведомая ветвь должна иметь небольшое провисание f, для чего расчетное межосевое расстояние уменьшают на (0,002 … 0,004)а. Причем величина провисания f в процессе работы должна регулироваться, так как цепь удлиняется вследствие износа шарниров. f = (0,002 … 0,004)a.

Усилия в ветвях цепи и критерий работоспособности цепной передачи.
1.Окружное усилие (полезное)

где d – диаметр делительное окружности звездочки

2.Натяжение ведущей ветви цепи работающей передачи
F1 = Ft + Fo + Fv
Натяжение ведомой ветви цепи
F2 = Fo + Fv
где Fo – усилие натяжения от провисания цепи.
Fo = Kf • q • a • g (1)
где Kf – коэффициент провисания, зависящий от расположения передачи и стрелы провисания цепи – f
Kf = 6 для горизонтально расположенных передач
Kf = 3 для наклонных (= 40°)
Kf = 1 для вертикальных ( > 40°)
q – масса 1 м цепи (кг/м)
а – межосевое расстояние (м)
g = 9,8 м/с2
Fv - натяжение цепи от центробежных сил
Fv = q • v2 (2)
где q - масса 1 м цепи (кг/м)
      g = 9,8 м/с2
      v – скорость цепи, м/с

Расчетная нагрузка на валы.
F2 = КВ + Ft
где F2 - нагрузка на вал и опору
Кв – коэффициент нагрузки на вал
Кв = 1,15 – при горизонтальной передаче и спокойной нагрузке
Кв = 1,05 – при вертикальной передаче > 40°
Кв = 1,3 – при наклоне 0 … 40° и ударной нагрузке

Критерий работоспособности и расчета цепных передач.

Цепные передачи выходят из строя по следующим причинам: Основной критерия работоспособности и расчета цепной передачи - износостойкость шарниров.
Допускаемое удлинение цепи 1,5 … 2,5 %. Износостойкость обеспечивается расчетом по допускаемому давлению [p].
, где A = d • bвн – проекция опорной поверхности шарнира роликовых и втулочных цепей. A = 0,76d • b – для шарниров скольжения зубчатых цепей. Кэ – коэффициент эксплуатации Кэ = Кд • Ка • Кс • Кн • Кр• КQ, Кд – коэффициент динамичности нагрузки. Ка – коэффициент межосевого расстояния. КQ – коэффициент наклона передачи к горизонту. Кн – коэффициент способа регулирования натяжения цепи. Кр – коэффициент режима и продолжительности работы в течении суток. Кс – коэффициент учитывающий условия смазки.

Расчет цепи по разрушающему усилию.
В ответственных случаях выбранную цепь проверяют по коэффициенту запаса прочности

где Q – разрушающая нагрузка цепи.
∑F = Ft • Кв + Fо + Fv
[n] – требуемый коэффициент запаса прочности

Долговечность цепи по числу входов в зацепление.
С обеими звездочками (число ударов)

где W – общее число звеньев цепи,
z и n – число зубьев и частота вращения звездочки (ведущей или ведомой)
Пz – действительной число входов 1 шарнира цепи в зацепление за 1 с.
v – окружная скорость, м/с.
L – длина цепи, м.
[Пz] – допускаемое число входов в зацепление за 1 с.
(табл. 7.1; И. И. Мархель стр. 245).