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 5.3) 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:
,
(5.7)
где q – давление в шарнирах; [q] – допустимое давление в шарнирах.
Рисунок 5.3 – Износ шарниров цепи
Давление в шарнирах
,
(5.8)
где Ft – окружное усилие; Аоп – площадь проекции опорной поверхности шарнира; Кm – коэффициент, учитывающий число рядов цепи (Кm = 1 для однорядных и Кm = 1,7 – для двухрядных цепей); Кэ – коэффициент, учитывающий условия эксплуатации цепи:
,
(5.9)
где Кд – коэффициент, учитывающий влияние динамической нагрузки; Кн – коэффициент, учитывающий влияние угла наклона цепи к горизонту; Кр – коэффициент, учитывающий влияние способа регулировки натяжения цепи; Кс – коэффициент, учитывающий влияние способа смазки; Ка – коэффициент, учитывающий влияние длины цепи; Креж - 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 (5.8) площадь проекции, как Аоп = (0,25 ÷ 0,30)р2 ≈ 0,28р2, а окружное усилие – Ft = 2T1 / d1 = 2T1π / pz1. Подставляя эти значения в (5.8), получим
.
(5.10)
Значение шага цепи согласуем со стандартным рядом.
В завершении поводят проверку на разрывную прочность элементов цепи
,
(5.11)
где Fразр – допустимое разрывное усилие цепи; [s] = 10 ÷ 35 – коэффициент запаса прочности.
Вопросы к главе 5
1. Каковы достоинства и недостатки цепных передач по сравнению с ременными?
2. Назовите основные типы приводных цепей?
3. В каких случаях применяют многорядные роликовые цепи?
4. По каким параметрам выбираются стандартные цепи?
5. Почему при высоких скоростях рекомендуется применять цепи с малым шагом?
6. Чем обусловлено ограничение на минимальное число зубьев ведущей звездочки и максимальное число зубьев ведомой звездочки?
7. Каковы причины выхода из строя цепных передач?
8. Что является основным критерием работоспособности цепных передач?
9. Как производится проверка цепи на износостойкость?
10. Какие факторы влияют на коэффициент, учитывающий условия эксплуатации цепи?
Введение к главе 6
Вращающиеся детали машин устанавливаются на валах и осях, обеспечивающих постоянное положение оси вращения этих деталей. Эти изделия относят к числу наиболее ответственных деталей машин. Существенное нарушение формы вала из-за высокой радиальной податливости или колебаний, а тем более разрушение вала влечет за собой выход из строя всей конструкции. Поэтому к валам предъявляют высокие требования, как по точности изготовления, так и по прочности, жесткости, устойчивости к колебаниям.