Как рассчитать передаточное отношение цепной передачи
Классификация передач. Приводные роликовые цепи различают (рис. 77): однорядные нормальные (ПР), однорядные длиннозвенные облегченные (ПРД), однорядные усиленные (ПРУ), двух (2ПР)-, трех (ЗПР)-и четырехрядные (4ПР) и с изогнутыми пластинками (ПРИ).
Рис.77. Виды приводных цепей: а – втулочная однорядная, б – роликовая однорядная, в – роликовая двухрядная, г – роликовая с изогнутыми пластинами, д – зубчатая, е – фасонозвенная крючковая, ж – фасонозвенная штыревая.
Назначение. Цепные передачи относится к механическим передачам зацепления с гибкой связью и применяют для передачи вращательного вращения между валами расположенным на значительных расстояниях и при необходимости обеспечить постоянное передаточное отношение. Цепная передача состоит из расположенных соосно на некотором расстоянии друг от друга звездочек, и охватывающей их цепи. Вращение ведущей звездочки преобразуется во вращение ведомой благодаря сцеплению цепи с зубьями звездочек. В связи с вытягиванием цепей по меpe их износа натяжное устройство цепных передач должно регулировать натяжение цепи. Это регулирование, по аналогии с ременными передачами, осуществляют либо перемещением вала одной из звездочек, либо с помощью регулирующих звездочек или роликов.
Преимущества. Благодаря зацеплению отсутствует скольжение тягового органа. Возможность передачи движения между валами на большие расстояния (до 8М). Меньшие габариты, чем у ременных передач, особенно по ширине. Меньшие нагрузки на опоры валов передачи. Возможность передачи вращения одной цепью нескольким валам. Больший КПД.
Недостатки. Повышенный шум и вибрации вследствие удара звеньев цепи по звездочкам, которые повышаются с увеличением ее скорости. Увеличение шага цепи в процессе эксплуатации в связи с ее износом. Необходимость устройств для натяжения цепей. Отсутствие жидкостного трения в шарнирах увеличивает их износ поэтому необходима смазка периодическая или постоянная. Скорость цепи неравномерна, особенно при малых числах зубьев звездочек, что создает дополнительные динамические нагрузки и колебания передаточного числа.
Сферы применения. Цепные передачи применяют в транспортных, сельскохозяйственных, строительно-дорожных, горных и нефтяных машинах, а также в металлорежущих станках.
Геометрический расчет. Центры шарниров цепи при зацеплении с зубьями звездочки располагаются на делительной окружности звездочек, который определяется
, (13.1)
Для приводных цепей зубья звездочек определяют все размеры зубьев, а также диаметр вершин 
И впадин 
зубьев этих звездочек (рис. 78).
Расчет цепной передачи
В предлагаемой вашему вниманию статье представлена программа, выполняющая расчет цепной передачи с приводной роликовой цепью. Прочитав этот материал, вы познакомитесь с понятным, простым, пошаговым руководством по выполнению проектировочного расчета.
. цепной передачи. Передачи с зубчатыми и тяговыми пластинчатыми цепями рассматриваться в рамках этой статьи не будут.
Для подписчиков сайта в конце статьи размещена ссылка на скачивание рабочего файла с программой.
Если расчеты зубчатых передач, ременных в большой степени регламентированы ГОСТами, то расчет цепных, почему-то, ГОСТом никогда не регламентировался и выполнялся и выполняется по методикам различных авторов. Все корифеи «Деталей машин» — П. Ф. Дунаев, Д. Н. Решетов, А. А. Готовцев, И. П. Котенок, В. И. Анурьев, С. А. Чернавский — «приложили руки» и головы к созданию алгоритмов расчетов цепных передач. На протяжении многих лет своей карьеры инженера-конструктора, выполняя расчеты цепных приводов, я руководствовался чаще всего материалами В. И. Анурьева и С. А. Чернавского. Излагаемая далее методика базируется полностью на их материалах.
Цепная передача во многом схожа с ременной передачей, обе относятся к передачам с гибкой связью, но цепная обладает большей нагрузочной способностью при равных габаритах, является менее скоростной, более шумной и требует смазки. Эти качества и определяют основное «место жительства» цепной передачи – после редуктора до вала рабочего органа. Широчайшее применение данный вид передач нашел в приводах рольгангов, конвейеров и самых разнообразных станков и машин.
Я предлагаю вам решение, требующее от вас пошагового движения по пунктам расчета и ответов на простые короткие вопросы. При этом все необходимые формулы, материалы, таблицы и подсказки для ответов на эти вопросы размещены в примечаниях к ячейкам! То есть вам не нужно «лазить» по справочникам – все необходимое всегда будет у вас «под рукой»! Такой подход позволяет решать поставленные задачи за считанные минуты, увеличивая производительность труда в десятки раз!
Для получения информации о выходе новых статей и для возможности скачивать рабочие файлы программ прошу вас подписаться на анонсы в окне, расположенном в конце статьи или в окне вверху страницы.
Введите адрес своей электронной почты, нажмите на кнопку «Получать анонсы статей», подтвердите подписку в письме, которое тут же придет к вам на указанную почту!
Цепная передача. Проектировочный расчет в Excel.
Если на вашем компьютере нет программы MS Excel, то ее в данном случае можно полноценно заменить программой OOo Calc из пакета Open Office, который можно бесплатно скачать и установить.
Расчет будем делать для передачи с двумя звездочками, без специальных натяжных устройств. Схему роликовой цепной передачи вы видите на рисунке, расположенном чуть ниже. Начинаем работу — включаем Excel и открываем новый файл. Далее будет детально описан процесс создания программы расчета.
В ячейки со светло-бирюзовой заливкой будем писать исходные данные и данные, выбранные пользователем по таблицам или уточненные (принятые) расчетные данные. В ячейках со светло-желтой заливкой считываем результаты расчетов. В ячейках с бледно-зеленой заливкой помещены мало подверженные изменениям исходные данные. Синий шрифт – это исходные данные, красный шрифт – это результаты расчетов, черный шрифт – промежуточные и не главные результаты.
Еще раз напоминаю, что в примечаниях ко всем ячейкам столбца D размещаем пояснения, как и откуда берутся или по каким формулам считаются все значения в таблице файла.
Исходные данные (блок 1):
1. Коэффициент полезного действия передачи КПД (это КПД цепной передачи и КПД двух пар подшипников качения) пишем
в ячейку D2: 0,921
2. Предварительное значение передаточного числа передачи u’ записываем
в ячейку D3: 3,150
Цепная передача должна проектироваться с передаточными числами желательно не более 7, в особых случаях – не более 10.
3. Частоту вращения вала малой приводной звездочки n1 в об/мин вводим
в ячейку D4: 120,0
Частота вращения быстроходного вала передачи не должна превышать значений, указанных в примечании к ячейке D4!
4. Номинальную мощность привода (мощность на валу меньшей звездочки) P1 в КВт заносим
в ячейку D5: 5,000
Расчет цепной передачи (блок 1):
5. Определяем число зубьев ведущей малой звездочки z1
в ячейке D6: =ОКРВВЕРХ(31-2*D3;1) =25
z1 =31-2* u’ с округлением в большую сторону до целого числа (желательно до нечетного, еще лучше до простого числа)
6. Вычисляем вращательный момент на валу малой звездочки T1 в Н*м
в ячейке D7: =30*D5/(ПИ()*D4)*1000 =397,9
T1 =30* P1 /(π* n1 )
7. Определяем число зубьев ведомой большой звездочки z2
в ячейке D8: =ОКРУГЛ(D3*D6;0) =79
z2 = z 1 * u’ с округлением до целого числа
Число зубьев большой звездочки не должно превышать 120!
8. Уточняем окончательное передаточное число передачи u
в ячейке D9: =D8/D6 =3,160
u = z2 / z1
9. Рассчитываем отклонение передаточного числа окончательного от предварительного delta в %
в ячейке D10: =(D9-D3)/D3*100 =0,32
delta =( u — u ’ )/ u’
Отклонение передаточного числа желательно не должно превышать 3% по модулю!
10. Частоту вращения вала большой звездочки n2 в об/мин считаем
в ячейке D11: =D4/D9 =38,0
n2 = n1 / u
11. Мощность на валу большой звездочки P2 в КВт определяем
в ячейке D12: =D5*D2 =4,606
P2 = P1 * КПД
12. Вычисляем вращательный момент на валу большой звездочки T2 в Н*м
в ячейке D13: =30*D12/(ПИ()*D11)*1000 =1158,4
T2 =30* P2 /(3,14* n2 )
Исходные данные (блок 2):
Все значения коэффициентов в этом блоке назначаем в соответствии с рекомендациями, приведенными в примечаниях к соответствующим ячейкам.
13. Назначаем динамический коэффициент kд и записываем
в ячейку D14: 1,00
14. Выбираем коэффициент межосевого расстояния передачи kа и записываем
в ячейку D15: 1,00
15. Назначаем коэффициент наклона оси передачи к горизонту kн и записываем
в ячейку D16: 1,00
16. Назначаем коэффициент регулировки натяжения цепи kр и записываем
в ячейку D17: 1,25
17. Выбираем коэффициент способа смазки цепи kсм и записываем
в ячейку D18: 1,40
18. Выбираем коэффициент периодичности работы передачи kп и записываем
в ячейку D19: 1,25
Расчет цепной передачи (блок 2):
19. Вычисляем коэффициент условий эксплуатации передачи kэ
в ячейке D20: =D14*D15*D16*D17*D18*D19 =2,19
kэ = k д * k а * k н * k р * k см * kп
Далее пользователь работает с программой по циклу в диалоговом режиме.
20. Задаемся числом рядов цепи m и заносим
21. Принимаем предварительно допускаемое давление в шарнирах цепи (при z1 =17) [p’] в МПа
Это примерно среднее значение при n 1 =120 об/мин по таблице в примечании к ячейке D22.
22. Вычисляем допускаемое давление в шарнирах цепи (при z1 =25) [p] в МПа
в ячейке D23: =ЕСЛИ(D21=1;D22*(1+0,01*(D6-17));D22*(1+0,01*(D6-17))*0,85) =29,2
23. Определяем расчетный минимальный шаг цепи t ’ в мм
в ячейке D24: =2,8*(D7*1000*D20/D6/D21/D23)^(1/3) =29,704
t ‘ =2,8*( T 1 * k э /( z 1 * [ p ] * m ))^(1/3)
24. Выбираем из стандартного ряда, приведенного в примечании к ячейке D25, ближайшее большее от расчетного значение шага цепи t в мм и записываем
в ячейку D25: 31,750
21/2. Возвращаемся к п.21 и записываем уточненное для выбранного шага цепи t =31.750 мм допускаемое давление в шарнирах цепи (при z1 =17) [p’] в МПа
22/2. Считываем новое значение допускаемого давления в шарнирах цепи (при z1 =25) [p] в МПа
в ячейке D23: =ЕСЛИ(D21=1;D22*(1+0,01*(D6-17));D22*(1+0,01*(D6-17))*0,85) =28,1
23/2. Считываем новое значение расчетного минимального шага цепи t’ в мм
в ячейке D24: =2,8*(D7*1000*D20/D6/D21/D23)^(1/3) =30,080
25. По выбранному шагу определяем из таблицы примечания к ячейке D26 площадь проекции шарнира цепи A в мм2 и записываем
в ячейку D26: 262
26. Рассчитываем линейную скорость цепи v в м/с
в ячейке D27: =D6*D25*D4/60000 =1,6
v = z1 * t * n1 /60000
Линейная скорость цепи желательно не должна превышать 7 м/с для открытых передач!
27. Окружную силу Ft в Н считаем
в ячейке D28: =D5*1000/D27 =3149,6
Ft = P 1 *1000/ v
28. Определяем расчетное давление в шарнирах цепи p в МПа
в ячейке D29: =D28*D20/D26 =26,3
p = Ft * kэ / A
29. На этом шаге программа сравнивает расчетное давление в шарнирах цепи p с допускаемым давлением [p] и выдает резюме
Расчет цепной передачи (блок 3):
30. Вычисляем минимальное рекомендуемое межцентровое расстояние передачи a min в мм
в ячейке D31: =30*D25 =953
a min =30* t
31. Вычисляем максимальное рекомендуемое межцентровое расстояние передачи a max в мм
в ячейке D32: =50*D25 =1588
a max =50* t
Межосевое расстояние цепной передачи не должно превышать 80* t !
32. Назначаем из определенного выше диапазона и конструктивных параметров предварительное межцентровое расстояние передачи a’ в мм и пишем
в ячейку D33: 1000
Межосевое расстояние желательно выбирать из диапазона: a min a a max
33. Вычисляем расчетное число звеньев цепи Lt’
в ячейке D34: =2*D33/D25+0,5*(D6+D8)+(((D8-D6)/(2*ПИ()))^2)/(D33/ D25) =117,3
в ячейку D35: 118
35. Вычисляем окончательное уточненное межцентровое расстояние цепной передачи a в мм с учетом необходимого провисания цепи
в ячейке D36: =0,25*D25*(D35- (D6+D8)/2+((D35- (D6+D8)/2)^2-8*((D8-D6)/2/ПИ())^2)^0,5)*0,996 =1007
36. Определяем делительный диаметр ведущей малой звездочки d1
в ячейке D37: =D25/SIN (ПИ()/D6) =253,3
d 1 = t /sin(π/ z 1 )
37. Вычисляем делительный диаметр ведомой большой звездочки d2
в ячейке D38: =D25/SIN (ПИ()/D8) =798,6
d 2 = t /sin(π/ z 2 )
Проектировочный расчет в Excel цепной передачи с двумя звездочками без специальных натяжных устройств выполнен. Определены основные параметры и габаритные размеры передачи на основе частично заданных силовых и кинематических характеристик. Полученные данные можно использовать для более детального геометрического расчета звездочек и проверочных силовых расчетов.
Всегда жду ваших отзывов, вопросов, комментариев на статью, уважаемые читатели.
Прошу УВАЖАЮЩИХ труд автора скачать файл ПОСЛЕ ПОДПИСКИ на анонсы статей.
Ссылка на скачивание файла: raschet-tsepnoy-peredachi (xls 55,5KB).
Как рассчитать передаточное отношение цепной передачи
7. Расчет цепных передач
Рис.7.1. Схема цепной передачи
Выбираем для передачи цепь приводную роликовую ПР по ГОСТ 13568 – 75 (смотрите табл.7.1)
Таблица 7.1 Цепи приводные роликовые однорядные ПР (по ГОСТ 13568 ‑ 75)
Обозначения (размеры в мм ): t – шаг цепи, измеряемый под нагрузкой РН=0,01 Q ; ВВН – расстояние между внутренними пластинами;
d – диаметр валика; d 1 – диаметр ролика; h – ширина пластины; b – длина валика; Q – разрушающая нагрузка; q – масса 1 м цепи;
F – проекция опорной поверхности шарнира.
Пример обозначения цепи с шагом 25,4 мм и разрушающей нагрузкой Q =5670 кгс: Цепь ПР ‑ 25,4 ‑ 5670 ГОСТ 13568 ‑ 75
Определяем шаг цепи по формуле
где t – шаг цепи, мм ;
М 1 – вращающий момент на валу меньшей звездочки, Нмм ;
z 1 – число зубьев малой звездочки;
[ p ]‑ допускаемое давление в шарнирах, Н/мм 2 (табл. 7.2);
m ‑ число рядов цепи;
где k Д 
‑ динамический коэффициент, учитывающий характер нагрузки: при спокойной нагрузке k Д =1 
; при ударной нагрузке в зависимости от интенсивности ударов принимают k Д =1,25÷2,5; 
k a 
‑ учитывает влияние межосевого расстояния: при a =(30-50) t k a =1 
; при a ≤25 t 
принимают k a =1,25 
; при увеличении a на 20 t снижают k a на 0,1;
k H 
‑ учитывает влияние наклона цепи: при наклоне до 60 0 k H =1 
; при наклоне свыше 60 0 k H =1,25 
, но при автоматическом регулировании натяжения цепи, при любом угле k H =1 ;
k p 
‑ учитывает способ регулирования натяжения цепи: при автоматическом регулировании k p =1 
; при периодическом регулировании k p =1,25 
;
k см 
‑ учитывает способ смазки: при картерной смазке k см =1 
; при периодической смазке k см =1,3÷1,5 
;
Таблица 7.2. Допускаемое среднее давление [ p ], Н/мм 2 (при z 1 =17)
Как рассчитать передаточное отношение цепной передачи
Расчет цепных передач
( Курсовое проектирование деталей машин. 1988)
В приводах общего назначения цепные передачи применяют в основном для понижения частоты вращения приводного вала.
Наиболее распространенные для этой цели приводные роликовые цепи однорядные ( ПР ) и двухрядные (2 ПР).
7.15. Цепи приводные роликовые однорядные ПР (по ГОСТ 13568-75)
7.16. Цепи приводные роликовые двухрядные 2ПР
Примечание. А – расстояние между плоскостями, проходящими через середины роликов первого и второго рядов цепи.
При проектировании цепных передач следует избегать больших углов (> 45 o ) между линией, соединяющей центры звездочек, и горизонтальной линией. Ведущую ветвь располагают, как правило, сверху. В передачах с большими углами подъема следует предусматривать натяжные устройства.
Рекомендуемое оптимальное межосевое расстояние –
наибольшее amax ≤ 80 t ;
наименьшее amin ≥ 0.6 (De1 + De2 ) + (30 – 50) мм ;
делительный диаметр звездочки
De 1 и De 2 – наружные диаметры звездочек, определяемые по ГОСТ 592-81:
d 1 – диаметр ролика.
7.17. Допускаемые значения частоты вращения [ n 1], об /мин,
малой звездочки для приводных роликовых цепей нормальной серии ПР и 2ПР ( z ≥ 15)
Примечание. Для передач, защищенных от пыли, при спокойной работе и надежном смазываниидопускается увеличение [ n 1] на 30%.
Полученное значение Lt округляют до целого числа, желательно четного, после чего уточняют межосевое расстояние
Для свободного провисания цепи предусматривают возможность уменьшения a на 02 – 0.4 %.
Средняя скорость цепи, м/ с
Расчет цепной передачи приводными роликовыми цепями
z 1 – число зубьев той же звездочки;
[ ρ ] – допускаемое давление, приходящееся на единицу проекции опорной поверхности шарнира, Мпа (численно равное Н/мм 2 ); значения [ ρ ] даны в таблице;
m – число рядов в цепи;
Кэ – коэффициент, учитывающий условия монтажа и эксплуатации цепной передачи; он равен произведению шести коэффициентов:
где: k д – динамический коэффициент: при спокойной нагрузке k д = 1, при ударной нагрузке его принимают в зависимости от интенсивности ударов от 1.25 до 2.5;
k а учитывает влияние межосевого расстояния: при а = (30 – 50) t принимают k а = 1; при увеличении а снижают k а на 0.1 на каждые 20 t сверх а = 50 t ; при а ≤ 25 t принимают k а = 1.25;
k н – учитывает влияние наклона цепи: при каклоне до 60 0 k н = 1; при наклоне свыше 60 0 k н = 1.25, но при автоматическом регулировании натяжения цепи принимают k н = 1 при любом наклоне;
k р принимают в зависимости от способа регулирования натяжения цепи: при автоматическом регулировании k р = 1; при периодическом k р = 1.25.
k см принимают в зависимости от от способа смазывания цепи: при картерной смазке k см = 0.8; при непрерывной смазке k см = 1; при периодической k см = 1.3 – 1.5;
k п учитывает периодичность работы передачи: k п =1 при работе в одну смену, при двухсменной работе k п =1.25% при трехсменной k п =1.5.
7.18. Допускаемое давление в шарнирах цепи [ p ], Мпа
