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.
