Причины выхода из строя цепных передач.

Цепные передачи выходят из строя по следующим причинам: износ шарниров, приводящий к удлинению цепи, увеличению шага цепи и, как следствие, к нарушению ее зацепления с зубьями звездочек; усталостное разрушение пластин по проушинам, характерное для закрытых быстроходных передач, работающих при хорошем смазывании, когда износ шарниров не является определяющим; проворачивание валиков и втулок в пластинах в местах запрессовки, связанное с низким качеством изготовления; усталостное выкрашивание и разрушение роликов; износ зубьев звездочек. Ресурс цепных передач в стационарных машинах должен составлять 10...15 тыс. ч, он чаще всего ограничивается долговечностью цепи.

Натяжение и смазывание цепи. КПД цепных передач.

Натяжение цепи. По мере изнашивания шарниров цепь вытягивается. Что вызывает захлестывание звездочки цепью. Регулирование натяжения цепи осуществляют устройствами, аналогичными применяемым для натяжения ремня, т. е. перемещением вала одной из звездочек, нажимными роликами или оттяжными звездочками.

Натяжные устройства должны компенсировать удлинение цепи в пределах двух звеньев, при большей вытяжке – два звена цепи удаляют. Увеличение шага цепи вследствие износа в шарнирах не компенсируется ее натяжением. По мере изнашивания цепи шарниры располагаются все ближе к вершинам зубьев и возникает опасность соскакивания цепи со звездочек.

Смазывание цепи оказывает решающее воздействие на ее долговечность. При скорости цепи м/с применяют капельное постоянное (4…10 кап/мин) или внутришарнирное смазывание. При м/с – смазывание погружением в масляную ванну (ведомую ветвь цепи погружают на глубину высоту пластин) или масленками-капельницами (20 кап/мин). При м/с – смазывание погружением в масляную ванну или циркуляционное смазывание от насоса.

В тихоходных малонагруженных передачах применяют периодическое смазывание ручной масленкой через 6…8 часов работы.

КПД передачи зависит от потерь на трение в шарнирах цепи, в контакте цепи с зубьями звездочек, в опорах валов, а также на перемешивание масла при смазывании погружением. Обычно среднее значение КПД .

Основные параметры цепных передач.

Цепь за один оборот звездочки проходит путь . Время t (в секундах) одного оборота звездочки: . Следовательно, скорость v, м/с цепи:

,

где p – шаг цепи, м.; , и , - соответственно числа зубьев и частоты вращения ведущей и ведомой звездочек.

Из равенства скоростей цепи на звездочках следует:

.

Передаточное число цепной передачи меняется в пределах поворота звездочки на один зуб, что заметно при малом числе z. Непостоянство передаточного числа вызывает неравномерность хода передачи и поперечные колебания цепи. Для цепных передач рекомендуют .

Оптимальное межосевое расстояние передачи принимают из условия долговечности цепи:

,

где р – шаг цепи.

Меньшие значения для , большие для .

Формула для определения длины цепи получена по аналогии с формулой для длины ремня, число звеньев получают делением длины цепи на шаг. Число звеньев цепи W зависит от межосевого расстояния а, шага Р и чисел зубьев звездочек z₁ и z₂:

.

Полученное значение W округляют до ближайшего большего четного числа. Четное число звеньев цепи позволяет избежать применения переходных звеньев при соединении концов цепи.

Межосевое расстояние передачи при окончательно выбранном числе шагов W:

.

Для исключения перенатяжения цепи из-за неточностей изготовления и монтажа передачи ведомая ветвь должна иметь небольшое провисание, для чего расчетное межосевое расстояние уменьшают на .

Силы в ветвях цепи.

Окружная сила на звездочках:

,

где Т₁ - вращающий момент на ведущей звездочке, Н∙м; d₁ - делительный диаметр ведущей звездочки, мм; Р₁ - мощность на ведущей звездочке, кВт; - скорость движения цепи, м/с.

Предварительное натяжение цепи от провисания ведомой ветви:

,

где - коэффициент провисания: для горизонтальных передач , для наклоненных к горизонту до - , для вертикальных - ; q – масса 1 м. цепи, кг/м; а – межосевое расстояние, м; .

Натяжение цепи от центробежных сил:

.

Сила нагружает звенья цепи по всему ее контуру, но звездочками не воспринимается.

Натяжение ведущей ветви цепи работающей передачи:

.

Натяжение ведомой ветви цепи равно большему из натяжений или .

Нагрузка на валы звездочек. Цепь воздействует на валы звездочек с силой:

,

где - коэффициент нагрузки вала: при спокойной нагрузке и наклоне линии центров звездочек к горизонту - , при - . При ударной нагрузке увеличивают на 10…15%.

Направление силы принимают по линии центров звездочек.

Расчет цепных передач.

Расчет цепной передачи начинают с определения величины статической силы, при которой происходит разрушение цепи:

где S - коэффициент безопасности, зависящий от степени ответственности передачи, точности определения действующих нагрузок и коррозионного воздействия на передачу. Минимальные значения коэффициента безопасности принимают S = 6...10. По найденному значению по стандартам на приводные цепи находят несколько вариантов цепи, для которых разрушающая сила несколько больше требуемой (F_р > F'_р). Найденные варианты различаются шагом и числом рядов цепи. Предварительный расчет, как правило, не позволяет выбрать единственный наиболее целесообразный вариант, а лишь очерчивает область возможных решений.

Основным критерием работоспособности цепных передач является долговечность цепи, определяемая изнашиванием шарниров, поэтому расчет передачи проводят по условию износостойкости шарниров цепи. Нагрузочную способность цепи определяют из условия: среднее давление в шарнире звена цепи не должно превышать допускаемое :

,

где - коэффициент эксплуатации; F_t - окружная сила на звездочках; А - площадь проекции шарнира.

Площадь проекции шарнира:

где d - диаметр вала; b - длина втулки. Для стандартных цепей А определяется по таблицам в зависимости от шага Р.

Коэффициент эксплуатации представляют в виде:

,

где - коэффициент динамичности нагрузки: при равномерной нагрузке (ленточные, цепные конвейеры), при толчках (металлорежущие станки, компрессоры);

- коэффициент, учитывающий способ смазывания передачи: при непрерывном смазывании , при регулярном капельном , при периодическом ;

- коэффициент наклона передачи к горизонту: при , при . Угол наклона получают из компоновки привода;

- коэффициент способа регулирования натяжения цепи: при регулировании положения оси одной из звездочек , при регулировании оттяжными звездочками или нажимными роликами , для нерегулируемой передачи ;

- коэффициент режима работы: при односменной работе , при двухсменной , при трехсменной .