Критерий работоспособности и расчет цепных передач

Цепные передачи выходят из строя чаще всего, по следующим причинам:

- износ шарниров, приводящий к удлинению цепи за счет увеличения шага и, как следствие, к нарушению зацепления цепи с зубьями звездочек;

- усталостное разрушение пластин из-за ударной нагрузки при обегании роликами звездочек;

- усталостное выкрашивание и разрушение ролика;

- износ зубьев звездочек.

Опыт эксплуатации цепных передач показывает, что в зависимости от условий их работы основными критериями, по которым рассчитывается передачи, являются:

- долговечность работы цепи на износостойкость шарниров звеньев цепи;

- усталостная прочность элементов цепи.

Износ шарниров цепи (рисунок 6.3) приводит к увеличению шага на Δр и, соответственно, увеличению делительного диаметра звездочек, что, в свою очередь, повышает вероятность сползания цепи со звездочек.

Расчет цепных передач основан на условии трибологической надежности:

,

(6.7)

где q – давление в шарнирах; [q] – допустимое давление в шарнирах.

Рисунок 6.3 – Износ шарниров цепи

Давление в шарнирах

,

(6.8)

где F_t – окружное усилие; А_оп – площадь проекции опорной поверхности шарнира; К_m – коэффициент, учитывающий число рядов цепи (К_m = 1 для однорядных и К_m = 1,7 – для двухрядных цепей); К_э – коэффициент, учитывающий условия эксплуатации цепи:

,

(6.9)

где К_д – коэффициент, учитывающий влияние динамической нагрузки; К_н – коэффициент, учитывающий влияние угла наклона цепи к горизонту; К_р – коэффициент, учитывающий влияние способа регулировки натяжения цепи; К_с – коэффициент, учитывающий влияние способа смазки; К_а – коэффициент, учитывающий влияние длины цепи; К_реж - коэффициент, учитывающий влияние режима работы.

Допустимое давление [q] в шарнирах зависит от шага и частоты вращения ведущей звездочки и определяется для стандартной цепной передачи (табличная величина).

Проектным параметром является шаг цепи. Для его определения выразим в формуле (6.8) площадь проекции, как А_оп = (0,25 ÷ 0,30)р² ≈ 0,28р², а окружное усилие – F_t = 2T₁ / d₁ = 2T₁π / pz₁. Подставляя эти значения в (6.8), получим

.

(6.10)

Значение шага цепи согласуем со стандартным рядом.

В завершении поводят проверку на разрывную прочность элементов цепи

,

(6.11)

где F_разр – допустимое разрывное усилие цепи; [s] = 10 ÷ 35 – коэффициент запаса прочности.