Спроектировать привод к скребковому транспортеру

n₃ = 183,5 мин^-1 – частота вращения ведущей звездочки;

ω₃ = 1,8π с^-1 – угловая скорость на валу ведущей звездочки;

n₄ = 51,69 мин^-1 – частота вращения ведомой звездочки;

U_ЦП = 3,55 – передаточное число цепной передачи.

Конструктивные  и технологические условия расчета  цепной передачи следующие: характер нагрузки и работы; расположение передачи по отношению к горизонту; способ натяжения  цепи; способ смазки шарниров и т. д.

 

7.1.1. Определение числа зубьев ведущей  и ведомой звездочек. 

Сначала определю число зубьев ведущей звездочки, по следующей формуле:

z₁ = 29 - 2∙U_ЦП ≥ 13 (см. МУ-5, стр. 6).

z₁ = 29 - 2∙3,55 = 22.

Предпочтительно выбирать нечетное число зубьев, что, в сочетании с четным числом звеньев цепи, способствует равномерному износу. По рекомендациям (см. [9], стр. 35, табл. 3.3.1.) приму z₁ = 25.

Теперь найду  число зубьев ведомой звездочки, по формуле:

z₂ = z₁∙U = 25∙3,55 = 89.

Зная число зубьев ведущей и ведомой звездочек, уточняю передаточное число, по следующему выражению:

U_У = z₂/ z₁ = 89/25 = 3,56. 
 
 

7.1.2. Определение предварительного значения шага цепи. 

Определяю предварительное  значение шага цепи Р – основного параметра, в зависимости от которого определяются все остальные конструктивные величины цепной передачи, по формуле:

р = 30,6∙, (см. МУ-5, стр. 7).

где к_У = 10∙ – коэффициент, учитывающий, при расчете средне- и низкоскоростных передач, влияние на усталостную прочность пластин частоты вращения ведущей звездочки. (см. МУ-5, стр. 7).

к_У = 10∙ = 26,4.

к_ν = – коэффициент, учитывающий, при расчете скоростных передач, влияние частоты вращения ведущей звездочки на износостойкость шарниров. (см. МУ-5, стр. 7).

к_ν = = 2,64.

m_Р – коэффициент рядности цепи, в моем случае m_Р = 1 – для однорядной цепи.

Теперь зная все  неизвестные ранее параметры, определю шаг цепи:

 р = 30,6∙= 30,6∙ 27,351 мм.

Данное значение шага цепи окончательно , в соответствии с ГОСТ 13568-75, устанавливаю стандартное  значение, равное р = 31,75 мм. По данному шагу цепи выпишу из справочной таблицы 12.1 (см. [8], стр. 252, табл. 12.1) основные параметры цепи:

В_ВН. = 19,05мм – расстояние между внутренними пластинами;

d = 9,55 мм – диаметр валика;

d₁ = 19,05 мм – диаметр ролика;

h = 30,2 мм – ширина внутренней пластины;

В = 27,46 мм – ширина внутреннего звена;

А = 260 мм² – проекция площади шарнира;

F_РАЗР. = 88,50 кН – разрушающая нагрузка;

q = 3,8 кг – масса.

Марка цепь по ГОСТ 13568-75 ПР-12,7-1820-2 однорядная.

Величины выше перечисленных параметров, необходимы для дальнейшего расчета цепной передачи. 

7.2. Определение основных геометрических параметров цепной передачи. 

7.2.1. Диаметры делительных окружностей звездочек и межосевое расстояние.

Диаметры делительных  окружностей звездочек вычисляются  по следующим формулам:

d₁ = р/sin 180/z₁ (см. МУ-5, стр.8).

d₁ = р/sin 180/z₁ = 31,75/sin 180/23 = 31,75/0,1362 = 233,11 мм.

d₂ = р/sin 180/z₂ = 12,7/sin 180/82 = 31,75/0,038 = 835,53 мм.

Межосевое расстояние найду по формуле:

а = (30…50)∙р = (30…50)∙31,75 = 952,5…1587,5 мм. 

7.2.2. Число звеньев цепи. 

Число звеньев  цепи найду по следующей формуле:

z_ЗВ. = 2∙a/p + (z₁ + z₂)/2 + ((z₂ – z₁)/2∙π)²∙p/a (см. МУ-5, стр. 8).

z_ЗВ. = 2∙a/p + (z₁ + z₂)/2 + ((z₂ – z₁)/2∙π)²∙p/a = 2∙1587,5/31,75 + (23 +82)/2 + ((82 -23)/2∙3,14)²∙31,75/1587,5 = 154. 

7.3. Проверочный расчет цепной передачи. 

7.3.1. Расчет на износостойкость шарниров цепи. 

Этот расчет сводится к определению фактического среднего давления в шарнире Р_СР., и сравнению его с допускаемым:

Р_СР. = F_t∙K_Э/А_Ш ≤ [Р]. (см. МУ-5, стр. 8).

где F_t – окружная сила, Н, равная F_t = Р₁/ν, где ν = z₁∙p∙n₃/60∙1000 = 23∙31,75∙183,5/60000 = 2,23 м/с – скорость цепи.

Зная значение скорости цепи, найду теперь окружную силу:

 F_t = Р₃/ν = 4960/2,23 = 2224 Н.

к_Э – коэффициент эксплуатации цепи, определяемый по формуле:

к_Э = к_ДИН∙ к_А ∙к_Н∙к_РЕГ.∙к_СМ.∙к_РЕЖ. (см. МУ-5, стр. 8),

где  к_ДИН – коэффициент, учитывающий динамичность нагрузки, в моем случае к_ДИН = 1 – спокойная нагрузка ( см. [7], стр. 149);

к_А – коэффициент, учитывающий влияние межосевого расстояния, при а = (30…50)∙р к_А = 1 (см. [7], стр. 150);

к_Н – коэффициент, учитывающий влияние угла наклона передачи к горизонту к_Н = 1 (см. [7], стр. 150);

к_РЕГ – коэффициент, учитывающий способ регулировки натяжения цепи, в моем случае к_РЕГ = 1,25 – при периодическом регулировании ( см. [7], стр. 150);

к_СМ – коэффициент, учитывающий способ смазки шарниров цепи к_СМ = 1,4 – при периодическом смазывании ( см. [7], стр. 150);

к_РЕЖ. – коэффициент, учитывающий режим работы передачи к_РЕЖ. = 1 – при работе в одну смену ( см. [7], стр. 150).

Теперь, зная все  ранее неизвестные коэффициенты, найду коэффициент эксплуатации цепи:

к_Э = к_ДИН∙ к_А ∙к_Н∙к_РЕГ.∙к_СМ.∙к_РЕЖ. = 1∙1∙1∙1,25∙1,5∙1 = 1,875.

А_Ш = 260 мм²

Р_СР. = F_t∙K_Э/А_Ш = 2224∙1,875/260 = 16 МПа. 

7.3.2. Расчет цепи по запасу прочности. 

Определю фактический  коэффициент запаса прочности, который  сравнивается с допускаемым, по формуле:

s = F_РАЗР./F ≥ [s] ≥ 5,

где F_РАЗР. – разрушающая нагрузка, равная F_РАЗР = 88,50 кН;

F – полная расчетная нагрузка ведущей ветви цепи, определяемая по формуле:

F = F_t + F_ЦБ. + F_f,

где F_ЦБ. = q∙v² – усилие натяжения цепи от действия центробежных сил;

q = 0,75 кг. – масса одного метра цепи.

 F_ЦБ. = q∙v² = 3,8∙(2,23)² = 18,90 Н.

F_f = к_f∙q∙g∙a,

где к_f – коэффициент, учитывающий влияние угла наклона линии центров звездочек к_f = 6 (см. [10], стр. 248);

g = 9,8 м/с² – ускорение свободного падения;

а – длина свободно висящей ветви цепи, приближенно принимаемая равной межосевому расстоянию, а = 630мм = 0,630 м.

F_f = к_f∙q∙g∙a = 6∙3,8∙9,8∙1,5875 = 354,7 Н.

F = F_t + F_ЦБ. + F_f = 2224 + 18,90 + 354,7 = 2597,6 Н.

Теперь найду  фактический коэффициент запаса прочности:

s = F_РАЗР./F = 88,50/2,5976 = 34 ≥ 5 – удовлетворяет условию. 

7.3.3. Проверка пригодности выбранной цепи по числу ударов в секунду. 

Проверка пригодности  выбранной цепи по числу ударов в  секунду, осуществляется по формуле:

V = 4∙z₁∙n₃/60∙z_ЗВ. ≤ [V] = 508/р,

где z₁ = 23 – число зубьев ведущей звездочки;

n₃ = 183,5 мин^-1 – частота вращения ведущей звездочки;

 z_ЗВ = 154 – число звеньев цепи.

 V = 4∙z₁∙n₃/60∙z_ЗВ = 4∙23∙183,5/60∙154 = 14450/8160 = 1,827 с^-1 ≤ 508/19,05 = 27. 

7.4. Нагрузка на валы цепной передачи. 

Нагрузка на валы цепной передачи, определяется по формуле:

F_В = к_В∙F_t,

где к_В – коэффициент нагрузки, учитывающий характер нагрузки, действующей на вал, и расположении передачи: в моем случае к_В = 1,15, так как наклон линии центров звездочек к горизонту 0⁰ и спокойная нагрузка.

F_В = к_В∙F_t = 1,15∙2224 = 2558 Н. 

7.5. Конструирование и расчет звездочек цепной передачи. 

Конструкцию звездочек  цепных передач отличает от конструкции  цилиндрических зубчатых колес лишь зубчатый венец. Поэтому диаметр и длину ступицы выполняют по соотношениям для зубчатых колес.

 

Размеры венца  звездочек роликовых цепей определю по следующим соотношениям:

- диаметр окружности  выступов ведущей звездочки D_e = p∙[0,532 + ctg(180/z)] = 31,75∙[0,532 + ctg7,8261] = 247,9 мм;

- диаметр окружности  выступов ведомой звездочки D_e = p∙[0,532 + ctg(180/z)] = 31,75∙[0,532 + ctg2,1951] = 845,3 мм.

- делительный диаметр  ведущей звездочки: d_Д = р/sin(180/23) = 233 мм;

- делительный диаметр  ведомой звездочки: d_Д = р/sin(180/82) = 829 мм

- диаметр окружности  впадин ведущей звездочки: D_i = d_Д – 2r = 233 – 20 =213 мм;

  r = 0,5025∙d₁ + 0,05 = 10 мм.