Порядок выполнения расчетов.

Цель работы.

 

Темы индивидуальных заданий, предложенных для решения в контрольной работе для студентов заочной формы обучения и расчётно-графического задания для студентов дневной формы обучения не были рассмотрены ни на одном из видов занятий, а предназначены для самостоятельного изучения. Данные методические рекомендации предназначены в помощь студентам для самостоятельного изучения и решения задач по разделам дисциплины «Детали приборов»:

-цепные передачи, приобретение навыков их расчёта и выбора требуемых параметров передачи для обеспечения заданных условий работы;

-фрикционные передачи, приобретение навыков их расчёта и проектирования;

-мелкомодульные зубчатые и червячные передачи, приобретение навыков проектирования с обеспечением требуемого направления вращения выходного вала и обеспечение вращения входного вала не более заданного числа;

-кулачково-зубчатые ограничители вращения, приобретение навыков расчёта и проектирования ограничителя вращения, а также установки его в заданную конструкцию прибора.

 

Цепные передачи.

 

Общие сведения.

 

Цепные передачи относятся к механическим передачам с гибкой связью. На ведущем и ведомом валах передачи устанавливаются звездочки с числом зубьев соответственно z и z , которые входят в зацепление с охватывающей их цепью (см. рис. 2.1.)

 

 

 

Рисунок 2.1. К определению минимального допускаемого угла обхвата звёздочки

 

 

Цепные передачи могут быть как понижающие, так и повышающие число оборотов ведомого звена. С помощью цепных передач можно от одного двигателя переводить в движение несколько агрегатов. Применение их в этом случае более оправдано, чем зубчатых передач с промежуточными колесами и опорами.

По сравнению с ременными, цепные передачи имеют меньшие габариты, потери на трение и эксплуатационные расходы, кроме того, в цепных передачах отсутствует проскальзывание, но несколько повышена виброактивность и интенсивность шума.

Цепные передачи предназначаются для передачи мощности не более 100 кВт и работают, как при малых, так и при больших скоростях (до 35 м/с). Передаточное число обычно не превышает = 7, но в тихоходных и маломощных передачах = 12,…,15.

Из всех типов приводных цепей наибольшее распространение имеют роликовые (см. рис. 2.2.), втулочные (см. рис. 2.3.) и зубчатые (см. рис. 2.4.).

 

 

 

Рисунок 2.2. Цепь роликовая однорядная

Рисунок 2.3. Цепь втулочная

 

 

Рисунок 2.4. Цепь зубчатая

 

Основным параметром роликовых и втулочных цепей является шаг t, равный расстоянию между осями двух смежных роликов или втулок.

Цепи изготавливают из качественных сталей с термообработкой:

- пластины – из стали 40,45,40Х,40ХН;

- валики, втулки, ролики, вкладыши – из стали 15,20,15Х,12ХН с термообработкой до обеспечения твердости HRC 50,…,65.

При выборе материала надо учитывать условия работы. Материал и термообработка ведущей звёздочки должна быть лучше, чем для ведомой, которая работает в более благоприятных условиях с точки зрения износа и динамических нагрузок.

Основные потери в цепных передачах обусловлены потерями на трение в шарнирах и между пластинками, а также в опорах звёздочек.

Для хорошо смазываемых передач общего назначения с валами на опорах качения

= 0,96, для высокоточных передач с циркуляционной смазкой = 0,98, при периодической смазке = 0,94,….,0,95.

При скоростях цепи >10 м/с цепные передачи выполняют в закрытом корпусе и снабжают системой смазки.

Цепные передачи могут терять работоспособность по следующим принципам:

- износ шарниров в цепи, что приводит к удлинению цепи и нарушению правильности её зацепления со звёздочками;

- усталостные явления в пластинах цепи (разрушение проушин);

- выкрашивание и раскалывание роликов, может появиться при V > 20 м/с;

- ослабление запрессовки в пластинах валика и втулок;

- износ зубьев звёздочек.

Основной критерий работоспособности принято износостойкость, характеризуемая степенью износа звеньев цепи.

Этот критерий положен в основу расчёта по допускаемой удельной нагрузки, отнесенной к проекции опорной поверхности шарнира цепи. Расчёт позволяет обеспечить долговечность цепи по износу порядка 5000,…,8000 часов.

 

Порядок выполнения расчетов.

2.1.1. Определение передаточного отношения цепной передачи по формуле:

= ,

где - число оборотов ведущего вала, об/мин.

- число оборотов ведомого вала, об/мин.

2.2.2. Выбор числа зубьев меньшей звёздочки в зависимости от передаточного числа.

Число зубьев ведущей звёздочки выбирается в зависимости от передаточного отношения по таблице 2.1.

Таблица 2.1. Рекомендуемое число зубьев меньшей звёздочки.

 

Тип цепи	при передаточном числе
1 -2	2 - 3	3 - 4	4 - 5	5 - 6
Роликовая и втулочная	31,…,27	27,…,25	25,…,23	23,…,21	21,…,17	17,…,15

 

2.2.3. Определение числа зубьев ведомой звёздочки по формуле:

где - передаточное число, численно равное передаточному отношению .

Полученное значение округлить до ближайшего целого числа, проверить уточнённое значение передаточного числа

Определяем фактическую угловую скорость ведомого вала

Полученное значение угловой скорости не должно превышать 1%.

 

2.2.4. Определение коэффициента эксплуатации _Э

 

где ₁ – коэффициент, учитывающий характер нагрузки:

- при спокойной ₁ = 1,0;

- при переменной или с толчками ₁ = 1,25,…,1,5;

₂ – коэффициент, учитывающий способ регулировки натяжения цепи:

- при перемещении опор звёздочки ₂ = 1,0;

- при применении оттяжных звёздочек или нажимных роликов ₂ = 1,1;

- для нерегулируемых передач ₂ = 1,0;

₃ – коэффициент, учитывающий межосевое расстояние.

Рекомендуется принимать межосевое расстояние в интервале:

(30,…,50) ,

где - шаг цепной передачи, в этом случае ₃ = 1,0

₄ – коэффициент, учитывающий угол наклона передачи к горизонту :

- при 70 = 1,0;

- при >70 = 1,25;

₅ – коэффициент, учитывающий способ смазки:

- при непрерывной смазке ₅ = 0,8;

- при регулярной смазке ₅ = 1,0;

- при нерегулярной смазке ₅ = 1,5;

₆ – коэффициент, учитывающий продолжительность работы:

- при односменной работе ₆ = 1,0;

- при двухсменной работе ₆ = 1,25;

- при непрерывной работе ₆ = 1,5;

Если 3, рекомендуется изменить условие работы передачи.

2.2.5. Выбор среднего значения допускаемого среднего давления [p]_{ср .} в шарнире при заданных оборотах вала

Допускаемое среднее давление выбирать по таблице 2.3.

 

Таблица 2.3. Значения опускаемого среднего давления [p] для втулочных и роликовых цепей при z = 15,…,30

 

n1, об/мин	Значения [p] МПа при t, мм
12,7,…,15,87	19,05,…,25,4	31,75,…,38,1	44,45,…,50,8	среднее значение [p]ср.
	34,3	34,3	34,3	34,3	34,3
	30,9	29,4	28,1	25,7	28,525
	28,1	25,7	23,7	20,6	24,525
	25,7	22,9	20,6	17,2	21,6
	23,7	20,6	18,1	14,7	19,275
	22,0	18,6	16,3	-	18,97
	20,6	17,2	14,7	-	17,5
	18,1	14,7	-	-	16,4
	16,3	-	-	-	16,3
	14,7	-	-	-	14,7
	13,4	-	-	-	13,4

 

 

2.2.6. Определение ориентированного значения шага цепи t, приняв число рядов цепи равным 1

 

t 620 ,

где - мощность, кВт, задана в условиях задачи.

По рассчитанному значению “t” определить два ближайших стандартных значений шага и по таблицам 2.4. и 2.5. Обозначения геометрических размеров показаны на рисунках 2.2. и 2.3.

 

Таблица 2.4. Обозначение и основные геометрические параметры роликовых цепных передач.

 

Обозначение цепи		, не менее						Разрушающая нагрузка Q,Н не менее	Масса 1 м цепи,кг
не более
ПРЛ-15,875-2270	15,875	9,65	5,08	10,16	14,8				0,9
ПРЛ-19,05-2950	19,05	12,70	5,96	11,91	18,2				1,6
ПРЛ-25,4-5000	25,4	15,88	7,95	15,88	24,2				2,6
ПРЛ-31,75-7000	31,75	19,05	9,55	19,05	30,2				3,8
ПРЛ-38,1-10000	38,1	25,40	11,12	22,23	36,2				5,5
ПРЛ-44,45-13000	44,45	25,40	12,72	25,40	42,4				7,5
ПРЛ-50,8-16000	50,8	31,75	14,29	28,58	48,3				9,7
ПР-8-460	8,0	3,0	2,31	5,0	7,5				0,20
ПР-9,525-910	9,525	5,72	3,28	6,35	8,5				0,45
ПР-12,7-900-1	12,7	2,4	3,66	7,75	10,0	8,7	-		0,30
ПР-12,7-900-2	12,7	3,3	3,66	7,75	10,0				0,35
ПР-12,7-1820-1	12,7	5,4	4,45	8,51	11,8				0,65
ПР-12,7-1820-2	12,7	7,75	4,45	8,51	11,8				0,75
ПР-15,875-2270-1	15,875	6,48	5,08	10,16	14,8				0,8
ПР-15,875-2270-2	15,875	9,65	5,08	10,16	14,8				1,0
ПР-19,05-3180	19,05	12,7	5,96	11,91	18,2				1,9
ПР-25,4-5670	25,4	15,88	7,95	15,88	24,2				2,6
ПР-31,75-8850	31,75	19,05	9,55	19,05	30,2				3,8
ПР-38,1-12700	38,1	25,4	11,1	22,23	36,2				5,5

 

Таблица 2.5. Обозначение и основные геометрические параметры втулочных цепных передач.

 

Обозначение цепи		, не менее							Разрушающая нагрузка, кгс, не менее	Масса, 1 м цепи, кг
не более
ПВ-9,525-1100	9,525	7,60	3,59		-	8,80	18,5			0,50
ПВ-9,525-1200	9,52	4,45		-	9,85	21,2			0,65
2ПВ-9,525-1800	5,20	4,45		10,75	9,85	27,5	8,5		1,00

 

Дальнейший расчет выполнять для двух вариантов шагов и , результаты сведем в таблицу 2.6.

 

Таблица 2.6. Результаты расчета основных параметров.

 

Определяемая величина	Результаты расчёта при шаге, мм	Примечание
t	t
1.Параметры цепи d,мм B,мм q,кг/м (масса 1 м. цепи в кг.) F = Bd, мм2 (проекция опорной поверхности шарнира цепи на диаметральную плоскость) Q, Н (разрушающая нагрузка) 2. Межосевое расстояние, А мм, А = 40t.   Проверяем отношение Аt =   3.Число звеньев цепи Lt Lt = 2Аtcosj+ ()   4.Проверка условия.   5.Число ударов цепи, 6.Скорость цепи. 7.Окружное усилие   8. Средняя удельная нагрузка в шарнирах МПа 9.Условие прочности.   10. Обосновать выбор шага по условию прочности.			Полученное значение округлим до ближайшего целого числа. Аt – целое число.     Lt – округлять до ближайшего целого числа. и - углы обхвата соответственно малой и большой звёздочек.   -данные выбрать из таблицы 2.7.   - данные выбрать из таблицы 2.8.   N – передаваемая мощность.   [p] – таблица 2.3.   Дальнейший расчёт ведём для цепи с выбранным шагом

 

 

Таблица 2.7. Предельные и угловые скорости малой звёздочки.

 

Число зубьев звёздочки	в об/мин, при шаге , мм.
12,7	15,87	19,25	25,4	31,75	38,1	44,45	50,8

 

 

Таблица 2.8. Допускаемое число ударов , в секунду.

 

Тип цепи	в 1/с при t, мм
12,7	15,87	19,05	25,4	31,75	38,1	44,5	50,8
Втулочка и роликовая цепь

 

 

2.2.6. Определение усилия от провисания цепи , Н

 

 

2.2.7. Определение усилия от центробежных сил, ,Н

 

2.2.8 Определение расчетного коэффициента запаса прочности

Допускаемое значение коэффициента запаса прочности выбираем из таблицы 2.9.

Таблица 2.9. Допускаемы коэффициенты запаса прочности для втулочных и роликовых цепей.

 

Шаг t, Мм	Значение [n] при ,об/мин. и
до50
12,7,…,15,87		7,8	8,5	9,3	10,2	11,0	11,7	13,2	14,8	16,3
19,05,…,25,4		8,2	9,3	10,3	11,7	12,9	14,8	16,3	-	-	-
31,75,…,38,4		8,5	10,2	13,2	14,8	16,3	19,5	-	-	-	-
44,5,…,50,8		9,7	11,7	14,8	16,3	-	-	-	-	-	-

 

2.2.9. Определяем нагрузку на валы передачи ,Н

2.2.10. Определяем уточненное значение , по округленной величине

2.2.11. Определение расчетного межосевого расстояния ,мм

2.2.12. Монтажное и межосевое расстояние примем

 

 

Индивидуальное задание 1

 

Рассчитать и разработать эскиз цепной передачи для привода транспортёра, работающего в две смены, если известны:

- мощность на валу ведущей звёздочки N,кВт;

- угловая скорость ведущей и ведомой звёздочек,об/мин;

- угол наклона линии центров звёздочек цепной передачи к горизонту;

Численные значения заданных параметров выбрать по последней цифре зачётной книжки в таблице 2.10.

Таблица 2.10. Исходные данные для расчета к индивидуальному заданию 1.

 

Последняя цифра зачетной книжки		, кВт	, об/мин	, об/мин	, град	Нагрузка	Вид приводной цепи
	1,1			0	с толчками	роликовая
	0,7			30	спокойная	втулочная
	2,0			45	с толчками	роликовая
	1,8			70	спокойная	роликовая
	0,9			90	с толчками	роликовая
	0,4			30	спокойная	втулочная
	1,5			45	с толчками	роликовая
	0,25			60	спокойная	втулочная
	1,8			0	с толчками	роликовая
	1,0			30	спокойная	роликовая

Фрикционные передачи.

 

Общие сведения

Фрикционными называются передачи, в которых ведомый элемент приводится в движение силами трения.

Простейшими из фрикционных передач являются передачи с нерегулируемым передаточным отношением, состоящие из двух цилиндрических или конических катков, (рис. 3.1.)

 

 

 

 

 

Рисунок 3.1. Фрикционная передача с коническими катками.

 

Катки изготавливают из высокопрочных сталей 40Х; 40ХН; 12ХН3; ШХ15; ШХ15ГС, подвергают термообработке для обеспечения высокой твердости поверхностных слоев. Быстроходные фрикционные передачи обычно выполняются закрытыми в общем корпусе и работают они в масляной ванне, что способствует их износостойкости и высокому КПД.

Тихоходные фрикционные передачи изготавливаются из чугуна, пластмасс и работают они чаще всего без смазки.