Цепные передачи. Общие сведения. Геометрия и кинематика передачи. Устройство цепи и звездочек. Лекция 2

Август 22, 2022

Главная
Физика
Цепные передачи. Общие сведения. Геометрия и кинематика передачи. Устройство цепи и звездочек. Лекция 2

Содержание

2. 1. Основная характеристика цепных передач Принцип действия и сравнительная оценка. Цепная передача изображена на (рис.15.1а,б). Она
3. Принцип зацепления, а не трения, а также повышенная прочность стальной цепи по срав-нению с ремнем позволяют
4. Поэтому цепные пере-дачи могут работать при меньших межосевых рас-стояниях и при больших передаточных отношениях, а также
5. Цепные передачи имеют и недостатки. Основной причиной этих недостатков является то, что цепь состоит из отдельных
6. Наибольшее распространение цепные передачи получили в сельскохозяйственном (рис. 15.3), транс-портном и химическом машиностроении, станкостро-ении, горнорудном оборудовании
7. Основные характеристики Мощность Современные цепные передачи применяют в диапазоне мощностей от долей до нескольких тысяч киловатт.
8. Наибольшее распространение получили тихоходные и среднескоростные передачи с v до 15 м/с и п до 500
9. При смазке погружением цепи в масляную ванну учиты-вают также потери на перемешивание масла. Среднее значе-ние к.п.д.
10. Нижние значения для малых i ≈ 1...2 и верхние для больших i≈ 6...7. Длина цепи, выраженная
11. Передача работает лучше при небольшом провиса-нии холостой ветви цепи. Поэтому расчетное межосевое расстояние рекомен-дуют уменьшать примерно
12. 2. Конструкция основных элементов Приводные цепи. Основными типами сов-ременных приводных цепей являются шарнирные роликовые, втулочные и
14. Здесь валик 3 запрессован в отверстие внеш-него звена 2, а втулка 4 − в отверстие внутреннего
15. Кроме того, ролик выравнивает сосредоточен-ное давление зуба на втулку и тем самым умень-шает ее износ. Роликовые
16. Такие цепи применяют при больших нагрузках в сочетании с высокой скоростью: В этих случаях нецелесообразно применять
17. Зубчатые цепи (рис. 15.5,а,б) состоят из набора пластин с двумя зубообразными выс-тупами.
18. Пластины цепи зацепляются с зубьями звездочки своими торцовыми плоскостями. Угол вклинивания β принят равным 60°. Конс-трукция
19. Применяют шарниры скольжения (рис. 15.6, а) и шарниры качения (рис. 15.6, б). В шарнирах скольжения вкладыши
20. Шарниры качения не имеют валика. Их изготовляют с двумя сегментными вкла-дышами 1 и 2. При повороте
21. По конструкции они во многом подобны зубчатым колесам (см. рис. 15.1). Делительная окружность звездочки d проходит
22. Конструкция зубчатых цепей такова, что дели-тельный диаметр звездочки больше ее наружного диаметра (см. рис. 15.5). Профиль
23. Роликовые и втулочные цепи могут зацепляться с зубьями различного профиля: выпуклым, прямолинейным и вогнутым (рис. 15.8,
24. Такая форма зуба позволяет изготовлять его методом обкатки, что повышает производительность и точность. Вогнутый профиль (рис.
25. При увеличении γ уменьшается износ зубьев и шарниров, связанный с перемещениями шар-ниров по профилю зуба в
26. Материалы цепей и звездочек. Цепи и звездочки должны быть стойкими против износа и ударных нагрузок. По
27. Детали шарниров цепей в большинстве случаев цемен-тируют, что повышает их износостойкость при сохранении ударной прочности. Перспективным
28. где q − масса единицы длины цепи (по каталогу); v − окружная скорость. Для цепной передачи
29. Для рекомендуемых значений f ≈ (0,01...0,02) прибли-женно принимают: при горизонтальном расположении Kf = 6; под углом
30. Для распространенных на практике тихоходных и среднескоростных передач (10 м/с) также невелико и натяжение Fv. В
31. 4. Практический расчет цепной передачи Практический расчет цепной передачи сводится к тому, чтобы по заданным Р,
32. Таким образом, шаг цепи связан с нагрузкой передачи. На основании формул можно записать И далее, получим
33. Произведение Р1KэKzKn можно рассматривать как расчетную мощность Рр, эквивалентную по своему влиянию на долговечность цепи мощности
34. Кроме того, принято z01 = 25, а за n01 принимается ближайшая к расчетной частота вращения из
35. где Kряд − коэффициент числа рядов, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по рядам цепи: Число рядов 1
36. Таблица 16.2
38. Скачать презентацию

Слайд 2

1. Основная характеристика цепных передач
Принцип действия и сравнительная оценка. Цепная передача

изображена на (рис.15.1а,б).
Она основана на зацеплении цепы 1 и звездочек 2.

Слайд 3

Принцип зацепления, а не трения, а также повышенная прочность стальной цепи

по срав-нению с ремнем позволяют передавать цепью при прочих равных условиях большие нагрузки (однако меньшие, чем зубчатыми колесами).
Отсутствие скольжения и буксования обеспе-чивает постоянство передаточного отношения (среднего за оборот) и возможность работы при значительных кратковременных перегрузках.

Слайд 4

Поэтому цепные пере-дачи могут работать при меньших межосевых рас-стояниях и при

больших передаточных отношениях, а также передавать мощ-ность от одного ведущего вала 1 нескольким ведомым 2 (рис. 15.2).

Принцип зацепления не требует предварительного натяжения цепи, в связи с чем уменьшается нагрузка на валы и опоры. Угол обхвата звездочки цепью не имеет столь решающего значения, как угол обхвата шкива ремнем.

Слайд 5

Цепные передачи имеют и недостатки.
Основной причиной этих недостатков является то,

что цепь состоит из отдельных жестких звеньев и располагается на звездочке не по окружности, а по много-угольнику.
С этим связаны износ шарниров цепи, шум и допол-нительные динамические нагрузки, необходимость ор-ганизации системы смазки.
Область применения.
Цепные передачи применяют при значительных межосевых расстояниях, а также для передачи движения от одного ведущего вала нескольким ведомым в тех случаях, когда зубчатые передачи неприменимы, а ременные недостаточно надежны.

Слайд 6

Наибольшее распространение цепные передачи получили в сельскохозяйственном (рис. 15.3), транс-портном и

химическом машиностроении, станкостро-ении, горнорудном оборудовании и подъемно-транс-портных устройствах.
Они могут работать в диапазонах:
Р = 5000 кВт; v = 35 м/с; i =10; а = 8 м.

Слайд 7

Основные характеристики
Мощность
Современные цепные передачи применяют в диапазоне мощностей от долей до

нескольких тысяч киловатт. Наи-большее распространение получили передачи до 100 кВт, так как при больших мощностях прогрессивно возрастает стоимость цепной передачи по сравнению с зубчатой.
Скорость цепи и частота вращения звездочки
где z − число зубьев звездочки; pц − шаг цепи, м;
п − частота вращения звездочки, мин-1.
Со скоростью цепи и частотой вращения звездочки связаны износ, шум и динамические нагрузки привода.

Слайд 8

Наибольшее распространение получили тихоходные и среднескоростные передачи с v до 15

м/с и п до 500 мин−1. Однако встречаются передачи с п до 3000 мин−1. При быстроходных двигателях цепную передачу, как правило, устанавливают после редуктора.
Передаточное отношение
Распространенные значения i до 6. При больших значениях i становится нецелесообразным выполнять одноступенчатую передачу из-за больших ее габаритов.
K.п.д. передачи. Потери в цепной передаче склады-ваются из потерь на трение в шарнирах цепи, на зубьях звездочек и в опорах валов.

Слайд 9

При смазке погружением цепи в масляную ванну учиты-вают также потери на

перемешивание масла. Среднее значе-ние к.п.д. η ≈ 0,96...0,98.
Цепная закрытая η ≈ 0,95…0,97
Цепная открытая η ≈ 0,90…0,95
Межосевое расстояние и длина цепи.
Минимальное межосевое расстояние ограничивается мини-мально допустимым зазором между звездочками (30...50 мм):
где da − наружный диаметр звездочки.
По соображениям долговечности цепи на практике реко-мендуют принимать

Слайд 10

Нижние значения для малых i ≈ 1...2 и верхние для больших

i≈ 6...7.
Длина цепи, выраженная в шагах или числом звеньев цепи,
Эта формула выводится аналогично формуле для длины ремня и является приближенной. Значение Lp округляют до целого числа, которое желательно брать четным, чтобы не применять специальных соединительных звеньев. Для принятого значения Lp уточняют значение а. Из формулы (15.6) имеем

Слайд 11

Передача работает лучше при небольшом провиса-нии холостой ветви цепи.
Поэтому расчетное

межосевое расстояние рекомен-дуют уменьшать примерно на (0,002...0,004)а.
Длина цепи увеличивается по мере износа шар-ниров, поэтому в конструкции должны быть предус-мотрены специальные устройства для регулирования провисания цепи. Обычно это достигается переме-щением опор одного из валов или установкой спец-иальных натяжных звездочек.

Слайд 12

2. Конструкция основных элементов
Приводные цепи. Основными типами сов-ременных приводных цепей являются

шарнирные роликовые, втулочные и зубчатые цепи.
Они стандартизованы и изготовляются специализированными заводами. Главными характер-истиками цепи являются шаг, ширина и разру-шающая нагрузка.
Роликовая цепь изображена на рис. 15.4, а − однорядная, на рис. 15.4, б − двухрядная, 15.4, в − трехрядная.

Слайд 13

Слайд 14

Здесь валик 3 запрессован в отверстие внеш-него звена 2, а втулка

4 − в отверстие внутреннего звена 1. Втулка на валике и ролик 5 на втулке могут свободно поворачиваться. Зацепление цепи с зубом звездочки 6 происходит через ролик.
Применение втулки позволяет распределить нагрузку по всей длине валика и этим уменьшить износ шарниров. Перекатывание ролика по зубу частично заменяет трение скольжения трением качения, что снижает износ зубьев.

Слайд 15

Кроме того, ролик выравнивает сосредоточен-ное давление зуба на втулку и тем

самым умень-шает ее износ.
Роликовые цепи применяют при окружных скоростях до 20 м/с.
Наряду с однорядными изготовляют двух-, трех- и четырехрядные цепи (рис. 15.4, б,в).
Их собирают из тех же элементов, только валик проходит через все ряды.
Многорядные цепи позволяют увеличивать нагрузку почти пропорционально числу рядов.

Слайд 16

Такие цепи применяют при больших нагрузках в сочетании с высокой скоростью:

В этих случаях нецелесообразно применять однорядные тяжелые цепи с большим шагом из-за больших динамических нагрузок.
Втулочные цепи по конструкции аналогичны роликовым, но у них нет ролика 5. Вследствие этого износ цепи и звездочек увеличивается, но снижаются масса и стоимость цепи.

Слайд 17

Зубчатые цепи (рис. 15.5,а,б) состоят из набора пластин с двумя зубообразными

выс-тупами.

Слайд 18

Пластины цепи зацепляются с зубьями звездочки своими торцовыми плоскостями.
Угол вклинивания

β принят равным 60°. Конс-трукция зубчатых цепей позволяет изготовлять их широкими и передавать большие нагрузки.
Зубчатые цепи работают плавно, с меньшим шумом. Их рекомендуют применять при сравни-тельно высоких скоростях − до 35 м/с.
Известные зубчатые цепи различают в основном по конструкции шарниров.
Совершенствование шарниров направлено на уменьшение износа и потерь на трение.

Слайд 19

Применяют шарниры скольжения (рис. 15.6, а) и шарниры качения (рис. 15.6,

б). В шарнирах скольжения вкладыши 1 и 2 пронизывают пластины по всей ширине цепи.

При этом вкладыш 1 закреп-лен в пластинах Б, а вкладыш 2 − в пластинах А.
Шарнир допускает поворот пластины в одну или в обе сторо-ны на ϕmax. Обычно ϕmax = 30о. Значение угла ϕmax ограничивает минимальное число зубьев звез-дочки по условию zmin = 360/ϕmax=12

Слайд 20

Шарниры качения не имеют валика.
Их изготовляют с двумя сегментными вкла-дышами

1 и 2.
При повороте звеньев вкладыши не скользят, а перекатываются, что позволяет повысить КПД передачи и долговечность цепи.
Шарниры качения разработаны сравнительно недавно. Они быстро завоевали признание.
Зубчатые цепи с шарнирами качения стан-дартизованы (ГОСТ 13552—81).

Слайд 21

По конструкции они во многом подобны зубчатым колесам (см. рис. 15.1).

Делительная окружность звездочки d проходит через центры шарниров цепи.

Диаметр этой окружно-сти определяется равен-ством (рис. 15.7)
Формула (15.8) справед-лива и для звездочек зуб-чатых цепей.

Звездочки приводных цепей.

Слайд 22

Конструкция зубчатых цепей такова, что дели-тельный диаметр звездочки больше ее наружного

диаметра (см. рис. 15.5).
Профиль и размеры зубьев звездочек зависят от типа и размеров цепи. Для стандартных цепей все размеры зубьев звездочек стандартизованы. У звездочек зубчатых цепей форма рабочего участка профиля прямолинейна (см. рис. 15.5).

Слайд 23

Роликовые и втулочные цепи могут зацепляться с зубьями различного профиля: выпуклым,

прямолинейным и вогнутым (рис. 15.8, а, б, в).
Вогнутым выполняют только основной нижний участок профиля. У вершины зуб имеет скругленную выпуклую форму, а в средней части − небольшой прямолинейный переходный участок.

Слайд 24

Такая форма зуба позволяет изготовлять его методом обкатки, что повышает производительность

и точность.
Вогнутый профиль (рис. 15.8, в) в настоящее время принят за основной. Зуб любого профиля должен обеспечивать свободный вход и выход шарниров из зацепления.
Качество профиля в значительной степени определяется значением угла профиля γ (рис. 15.8, для выпуклого и вогнутого профилей изме-няется по высоте зуба).

Слайд 25

При увеличении γ уменьшается износ зубьев и шарниров, связанный с перемещениями

шар-ниров по профилю зуба в процессе зацепления.
С другой стороны, увеличение γ приводит к усилению удара шарниров при входе в зацеп-ление, а также к увеличению натяжения холостой ветви цепи.
Более благоприятным в этом отношении явля-ется также вогнутый профиль.

Слайд 26

Материалы цепей и звездочек.
Цепи и звездочки должны быть стойкими против

износа и ударных нагрузок. По этим сообра-жениям большинство цепей и звездочек изготов-ляют из углеродистых и легированных сталей с последующей термической обработкой (улучшение, закалка). Рекомендации по выбору материалов и термообработки цепей и звездочек можно найти в соответствующих справочниках.
Так, например, для звездочек рекомендуется при-менять стали 45, 40Х и др.; для пластин цепей − стали 45, 50 и др.; для валиков вкладышей и роликов − стали 15, 20, 20Х и др.

Слайд 27

Детали шарниров цепей в большинстве случаев цемен-тируют, что повышает их износостойкость

при сохранении ударной прочности. Перспективным является изготовление звездочек из пластмасс, позволяющих уменьшить динамические нагрузки и шум передачи.
3. Силы, возникающие в цепных передачах
Силовая схема цепной передачи аналогична силовой схеме ременной передачи. Здесь также можно различить:
F1 и F2 − натяжения ведущей и ведомой ветвей цепи;
Ft − окружную силу;
F0 − силу предварительного натяжения;
Fv − натяжения от центробежных сил. По той же аналогии,

Слайд 28

где q − масса единицы длины цепи (по каталогу);
v −

окружная скорость.
Для цепной передачи значение F0 принято определять как натяжение от силы тяжести свободной ветви цепи:
где а − длина свободной ветви цепи, приближенно равная межосевому расстоянию; g − ускорение силы тяжести; Kf − коэффициент провисания, зависящий от расположения привода и стрелы провисания цепи f.

Слайд 29

Для рекомендуемых значений f ≈ (0,01...0,02) прибли-женно принимают:
при горизонтальном расположении

Kf = 6;
под углом 40º к горизонту Kf = 3, при вертикальном расположении Kf = 1. Значение Kf уменьшается с увеличением f.
Натяжение ведомой ветви F2 равно большему из натяжений F0 и Fv.
Для цепной передачи, работающей по принципу зацепления, а не трения, значение F0 не имеет такого решающего влияния, как для ременной передачи. Обычно F0 составляет всего несколько процентов от Ft.

Слайд 30

Для распространенных на практике тихоходных и среднескоростных передач (10 м/с) также

невелико и натяжение Fv. В примере 15.1 Fv составляет ~ 0,1 %, а F0~ 4% от Ft. При этом для практических расчетов можно принимать

Слайд 31

4. Практический расчет цепной передачи
Практический расчет цепной передачи сводится к тому,

чтобы по заданным Р, n1 и i определить pц, z и а. Рекомендации по выбору z и а приведены в формуле (15.5).
Выбор шага цепи.
Стандартные цепи построены так, что с уве-личением шага цепи увеличиваются ее статическая прочность и площадь опорной поверх-ности шарнира, а следовательно, и нагрузочная способность по давлению в шарнирах.

Слайд 32

Таким образом, шаг цепи связан с нагрузкой передачи. На основании формул

можно записать
И далее, получим
При этом

Слайд 33

Произведение Р1KэKzKn можно рассматривать как расчетную мощность Рр, эквивалентную по своему

влиянию на долговечность цепи мощности Р1, приложенной в условиях работы базовой передачи:
Для удобства практических расчетов по формуле (15.13) допускаемых значений расчетной мощности в зависимости от шага цепей. Здесь использована связь между [p0], n01 и pц определяемая по табл. 13.1

(15.14)

Слайд 34

Кроме того, принято z01 = 25, а за n01 принимается ближайшая

к расчетной частота вращения из ряда в табл.16.1: n01 = 50, 200, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1600 мин-1.
После определения расчетной мощности для проекти-руемой передачи по условию
по табл. Назначают шаг цепи pц, который должен быть
≤[pц]. Если однорядная цепь недостаточна или имеет слишком большой шаг, то применяют многорядную цепь. При этом

Слайд 35

где Kряд − коэффициент числа рядов, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по

рядам цепи:
Число рядов 1 2 3 4
Kряд 1 1,7 2,5 3
Параметрами оптимизации для цепной передачи явля-ются:
1) тип цепи;
2) число рядов цепи;
3) число зубьев звездочек;
4) шаг цепи (с учетом частоты вращения);
5) межосевое расстояние.

Слайд 36

Цепные передачи. Общие сведения. Геометрия и кинематика передачи. Устройство цепи и звездочек. Лекция 2

Содержание

1. Основная характеристика цепных передачПринцип действия и сравнительная оценка. Цепная передача

Принцип зацепления, а не трения, а также повышенная прочно­сть стальной цепи

Поэтому цепные пере-дачи могут работать при меньших межосевых рас-стояниях и при

Цепные передачи имеют и недостатки. Основной причиной этих недос­татков является то,

Наибольшее распро­странение цепные передачи получили в сельскохозяйственном (рис. 15.3), транс-портном и

Основные характеристикиМощностьСовременные цепные передачи применяют в диапазоне мощностей от долей до

Наибольшее распространение получили тихоходные и среднескоростные передачи с v до 15

При смазке погружением цепи в масляную ванну учиты-вают также потери на

Нижние значения для малых i ≈ 1...2 и верхние для больших

Передача работает лучше при небольшом провиса-нии холостой ветви цепи. Поэтому расчетное

2. Конструкция основных элементовПриводные цепи. Основными типами сов-ременных приво­дных цепей являются

Здесь валик 3 запрессован в отверстие внеш-него звена 2, а втулка

Кроме того, ролик выравнивает сосредо­точен-ное давление зуба на втулку и тем

Такие цепи применяют при больших нагрузках в сочетании с высокой скоростью:

Зубчатые цепи (рис. 15.5,а,б) состоят из набора пластин с двумя зубообразными

Пластины цепи зацепля­ются с зубьями звездочки своими торцовыми плоскостями. Угол вклинивания

Применяют шарниры сколь­же­ния (рис. 15.6, а) и шарниры качения (рис. 15.6,

Шарниры качения не имеют валика. Их изготовляют с двумя сегмент­ными вкла-дышами

По конструкции они во многом подобны зубчатым колесам (см. рис. 15.1).

Конструк­ция зубчатых цепей такова, что дели-тельный диаметр звездочки боль­ше ее наружного

Роликовые и втулочные цепи могут зацеп­лять­ся с зубьями различного профиля: выпук­лым,

Такая форма зуба позво­ляет изготов­лять его методом обкатки, что повышает производитель­ность

При увеличении γ уменьшается износ зубьев и шарниров, связ­ан­­ный с перемеще­ниями

Материалы цепей и звездочек. Цепи и звездочки должны быть стойки­ми против

Детали шарниров цепей в большинстве случаев цемен-тируют, что повышает их износо­стой­кость

где q − масса единицы длины цепи (по каталогу); v −

Для рекомендуемых значений f ≈ (0,01...0,02) прибли-женно принимают: при горизонтальном расположении

Для распро­страненных на практике тихоходных и среднескоростных передач (10 м/с) также

4. Практический расчет цепной передачиПрактический расчет цепной передачи сводится к тому,

Таким образом, шаг цепи связан с нагрузкой пере­дачи. На основании формул