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.