Выбор основных параметров цепных передач

1) Передаваемые мощности. Цепные передачи используют для передачи мощностей до 3,5 МВт. В общем машиностроении передаваемые мощности обычно не превышают 100 кВт.

2) Передаточное отношение. Передаточное отношение определяется по формуле

.

Обычно передаточное отношение . В тихоходных передачах, если позволяет место, . Передаточное отношение ограничивается следующими факторами:

– габаритами передачи;

– углами обхвата;

– числами зубьев звездочек и .

3) Числа зубьев звездочек. Минимальные числа зубьев звездочек ограничиваются:

– износом шарниров;

– динамическими нагрузками;

– шумом.

С уменьшением числа зубьев звездочек:

– увеличивается износ;

– возрастает неравномерность скорости движения цепи;

– возрастает скорость удара цепи о зубья звездочек.

Минимальное число зубьев меньшей звездочки приводных роликовых цепей определяется по следующей зависимости:

.

При высоких частотах вращения , при средних , при низких . В передачах с зубчатыми цепями больше на 20…30 %.

Максимальное число зубьев большей звездочки ограничивается тем, что по мере износа цепи увеличивается вероятность нарушения зацепления. При этом предельно допустимое увеличение шага цепи тем меньше, чем больше число зубьев звездочек. Поэтому при использовании роликовых цепей , при использовании зубчатых цепей .

При большом числе зубьев звездочек цепь изнашивается медленнее, но даже при незначительном износе может произойти нарушение зацепления. При малом числе зубьев звездочек износ цепи происходит быстрее, но, с другой стороны, даже при большом износе нарушения зацепления не происходит. Цепь в данном случае может работать до полной потери своей прочности, т.е. до разрыва. Предпочтительно выбирать нечетное число зубьев звездочек (особенно малой), что в сочетании с четным числом звеньев цепи способствует равномерному износу.

Для передач с роликовой цепью рекомендуемые значения чисел зубьев малой звездочки приведены в табл. 8.1.

 

Таблица 8.1. Число зубьев малой звездочки

	1, 2	2, 3	3, 4	4, 5	5, 6	> 6
	30 27	27 25	25 23	23 21	21 17	17 15

 

Бóльшие значения , приведенные в табл. 8.1, принимаются для быстроходных передач (v > 10 м/c). При v > 25 м/c рекомендуется принимать > 35.

4) Шаг цепи. Ориентировочное значение шага однорядной цепи в мм может быть определено по следующее формуле

,

где – для цепей типа ПР; – для цепей типа ПРА; – крутящий момент на ведущей звездочке, Н·м.

Шаг цепи в мм можно также определить по формуле

,

где – коэффициент эксплуатации; – коэффициент пропорциональности; для однорядных цепей (кроме цепей, не входящих в закономерный размерный ряд: ПР-8-460; ПР-12,7-900-1; ПР-12,7-400-2); – площадь проекции опорной поверхности шарнира (см. рис. 8.1); – коэффициент рядности цепи, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по рядам (табл. 8.2); – допускаемое давление в шарнире типовой передачи, определяемое в зависимости от частоты вращения и предполагаемого шага цепи, МПа.

Предварительное значение шага цепи можно также определить по частоте вращения ведущей звездочки:

– набольшей рекомендуемой (при );

– предельной (при , необходимы повышенная точность изготовления звездочек и монтажа передачи, обильное смазывание).

 

Таблица 8.2. Коэффициент рядности цепи

		1,7	2,5

 

Шаг цепи принят за основной геометрический параметр цепной передачи. Цепи с большим шагом имеют бóльшую несущую способность, но допускают значительно меньшие частоты вращения, работают с бóльшими динамическими нагрузками и шумом. Следует выбирать цепь с минимально допустимым для данной нагрузки шагом.

5) Скорость цепи и частоты вращения звездочек. Частоты вращения и скорость ограничиваются:

– значением силы удара между зубом звездочки и шарниром цепи;

– износом;

– шумом.

Скорость движения цепей обычно не превышает 15 м/с. В передачах с цепями и звездочками высокого качества и при эффективных способах смазывания скорость цепи может достигать до 35 м/с.

Средняя скорость цепи определяется по формуле

.

Наибольшая рекомендуемая и предельная частоты вращения ведущей звездочки зависят от шага цепи: чем больше шаг, тем меньше частоты вращения.

6) Межосевое расстояние и длина цепи. Минимальное межосевое расстояние ограничивается минимально допустимым зазором между звездочками:

,

где – диаметры вершин звездочек.

Оптимальное межосевое расстояние из условия долговечности цепи:

,

где 30 – при ; 50 – при .

Длина цепи , выраженная в шагах или числом звеньев:

.

Значение округляют до целого желательно четного числа, чтобы не применять специальных соединительных звеньев.

При выбранном значении уточняется межосевое расстояние:

.

Передача лучше работает при небольшом провисании холостой ветви цепи. Для этого межосевое расстояние уменьшают на значение .

Длина цепи увеличивается по мере износа шарниров, поэтому в конструкции передачи должны быть предусмотрены специальные устройства для регулирования провисания цепи. Обычно это достигается перемещением опоры одного из валов или применением натяжных звездочек.

 

Силы в цепной передаче

Силовая схема цепной передачи аналогична силовой схеме ременной передачи. По аналогии имеем

; ,

где – масса единицы длины цепи, кг/м³.

Для цепной передачи силу предварительного натяжения принято определять как натяжение от силы тяжести свободной ветви цепи:

,

где – коэффициент провисания, зависящий от расположения привода и стрелы провисания ; – длина свободной ветви цепи, приближенно равная межосевому расстоянию; – масса единицы длины цепи, кг/м; – ускорение силы тяжести.

Для рекомендуемых значений приближенно принимают при горизонтальном расположении передачи ; под углом 40˚ к горизонту ; при вертикальном расположении . Значение уменьшается с увеличением стрелы провисания.

Натяжение ведомой ветви принимается равным большему из натяжений или . Для цепной передачи, работающей по принципу зацепления, а не трения, значение составляет несколько процентов от окружного усилия . Для распространенных на практике тихоходных и среднескоростных передач ( м/с) также невелико и натяжение . Поэтому для практических расчетов можно принимать: ; .