Быстрая навигация по таблицам
- Таблица 1: Типы приводных цепей и их характеристики
- Таблица 2: Основные параметры роликовых цепей по ГОСТ 13568
- Таблица 3: Допускаемые давления в шарнирах цепей
- Таблица 4: Коэффициенты эксплуатации для расчета цепных передач
- Таблица 5: Ресурс цепей в зависимости от условий эксплуатации
Таблица 1: Типы приводных цепей и их характеристики
| Тип цепи | Обозначение | Шаг, мм | Макс. скорость, м/с | Область применения |
|---|---|---|---|---|
| Роликовая однорядная | ПР | 8,0 - 103,2 | 15 | Общего назначения |
| Роликовая двухрядная | 2ПР | 12,7 - 50,8 | 12 | Повышенные нагрузки |
| Втулочная однорядная | ПВ | 9,525 - 25,4 | 8 | Тихоходные передачи |
| Зубчатая | ПЗ | 15,875 - 50,8 | 35 | Высокоскоростные передачи |
Таблица 2: Основные параметры роликовых цепей по ГОСТ 13568-2017
| Обозначение цепи | Шаг t, мм | Разрушающая нагрузка Q, кН | Масса 1м цепи, кг/м | Диаметр ролика, мм |
|---|---|---|---|---|
| ПР-8-460 | 8,0 | 4,6 | 0,25 | 5,0 |
| ПР-12,7-900 | 12,7 | 9,0 | 0,55 | 7,75 |
| ПР-15,875-1820 | 15,875 | 18,2 | 0,95 | 10,16 |
| ПР-19,05-3180 | 19,05 | 31,8 | 1,45 | 11,91 |
| ПР-25,4-5680 | 25,4 | 56,8 | 2,6 | 15,88 |
| ПР-31,75-8900 | 31,75 | 89,0 | 4,1 | 19,05 |
Таблица 3: Допускаемые давления в шарнирах цепей
| Шаг цепи t, мм | Частота вращения n₁, об/мин | Допускаемое давление [p], МПа | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 50 | 200 | 500 | 1000 | ||
| 8,0 | Роликовая | 35 | 30 | 25 | 20 |
| 12,7 | Роликовая | 30 | 25 | 21 | 17 |
| 15,875 | Роликовая | 28 | 23 | 19 | 15 |
| 19,05 | Роликовая | 25 | 21 | 17 | 13 |
| 25,4 | Роликовая | 23 | 19 | 15 | 11 |
Таблица 4: Коэффициенты эксплуатации для расчета цепных передач
| Фактор | Условия | Коэффициент |
|---|---|---|
| Динамичность (K_д) | Спокойная нагрузка | 1,0 |
| Умеренные толчки | 1,2 | |
| Сильные удары | 1,5 | |
| Смазка (K_с) | Непрерывная в масляной ванне | 0,8 |
| Регулярная капельная | 1,0 | |
| Периодическая | 1,5 | |
| Наклон (K_о) | До 60° к горизонту | 1,0 |
| Свыше 60° к горизонту | 1,25 | |
| Регулировка (K_рег) | Передвижные опоры | 1,0 |
| Натяжные ролики | 1,1 | |
| Без регулировки | 1,25 |
Таблица 5: Ресурс цепей в зависимости от условий эксплуатации
| Условия эксплуатации | Ресурс, тыс. часов | Основные факторы износа | Рекомендации |
|---|---|---|---|
| Стационарные машины, нормальные условия | 10-15 | Износ шарниров | Регулярная смазка |
| Транспортные машины | 5-8 | Вибрации, загрязнения | Защитные кожухи |
| Агрессивная среда | 2-5 | Коррозия | Специальные покрытия |
| Высокие температуры (>80°C) | 3-6 | Разложение смазки | Термостойкие смазки |
| Частые пуски/остановы | 4-7 | Усталость металла | Плавный разгон |
Содержание статьи
1. Основные принципы расчета цепных передач
Расчет цепных передач базируется на обеспечении износостойкости шарниров цепи как основном критерии работоспособности. Основным критерием работоспособности цепных передач является долговечность цепи, определяемая изнашиванием шарниров. Этот подход позволяет гарантировать достаточную прочность цепи при обеспечении требуемого ресурса.
Проектировочный расчет цепной передачи включает подбор цепи из стандартного ряда по справочным таблицам с учетом передаваемой нагрузки и скоростных характеристик. При этом используются поправочные коэффициенты, учитывающие эксплуатационные характеристики: способ смазки, динамичность нагружения, способ регулирования натяга, режим работы и угол наклона цепи к горизонту.
2. Расчет усилия натяга цепи
Усилие натяга цепи определяется суммой нескольких составляющих, каждая из которых влияет на общую нагрузку в ведущей ветви цепи. Ведущая ветвь цепи при работе передачи нагружена силой F1 состоящей из полезной (окружной) силы Ft, силы F0 натяжения от силы тяжести ведомой ветви цепи и силы Fц натяжения от действия центробежных сил.
Формула общего усилия в ведущей ветви:
F₁ = Ft + F₀ + Fц
где:
- Ft - окружная сила, передаваемая цепью, Н
- F₀ - натяжение от силы тяжести ведомой ветви, Н
- Fц - натяжение от центробежных сил, Н
Расчет окружной силы
Окружная сила определяется через передаваемую мощность и скорость цепи:
Ft = 1000 × P / v = 2T₁ / d₁
где:
- P - передаваемая мощность, кВт
- v - скорость цепи, м/с
- T₁ - вращающий момент на ведущей звездочке, Н×м
- d₁ - диаметр делительной окружности ведущей звездочки, м
Натяжение от силы тяжести
Натяжение F0 (H) от силы тяжести при горизонтальном или близком к нему положении линии, соединяющей оси звездочек рассчитывается по формуле:
F₀ = 9,81 × q × a × Kf
где:
- q - масса 1 м цепи, кг/м
- a - межосевое расстояние, м
- Kf - коэффициент провисания (обычно 6)
3. Определение давления в шарнирах
Среднее давление в шарнире цепи является основным расчетным параметром, определяющим износостойкость передачи. Среднее давление р в шарнире не должно превышать допускаемого, что обеспечивает требуемый ресурс цепи.
Основная формула расчета давления:
p = Kэ × T₁ / (m × z₁ × A × [p])
где:
- Kэ - коэффициент эксплуатации
- T₁ - вращающий момент на ведущей звездочке, Н×м
- m - число рядов цепи
- z₁ - число зубьев ведущей звездочки
- A - площадь опорной поверхности шарнира, мм²
- [p] - допускаемое давление в шарнире, МПа
Коэффициент эксплуатации
Коэффициент эксплуатации учитывает реальные условия работы передачи:
Kэ = Kд × Kс × K₀ × Kрег × Kр
Все коэффициенты выбираются из Таблицы 4 в зависимости от конкретных условий эксплуатации.
Пример расчета коэффициента эксплуатации:
Для передачи с умеренными толчками, регулярной смазкой, горизонтальным расположением и натяжными роликами:
Kэ = 1,2 × 1,0 × 1,0 × 1,1 × 1,0 = 1,32
4. Оценка ресурса звеньев цепи
Ресурс цепи зависит от множества факторов и определяется в первую очередь износом шарниров. Основные механизмы износа включают абразивный износ поверхностей трения, усталостное разрушение материала и коррозионное воздействие.
Факторы, определяющие ресурс
Основными факторами, влияющими на долговечность цепи, являются:
- Давление в шарнирах - чем выше давление, тем интенсивнее износ
- Скорость цепи - влияет на интенсивность трения и нагрев
- Качество смазки - определяет коэффициент трения и теплоотвод
- Загрязненность среды - абразивные частицы ускоряют износ
- Температурный режим - влияет на свойства материалов и смазки
Расчет ожидаемого ресурса
Ожидаемый ресурс можно оценить по эмпирической формуле:
L = L₀ × (p₀/p)² × Kс × Kт × Kз
где:
- L₀ - базовый ресурс (15000 часов для нормальных условий)
- p₀ - базовое давление, МПа
- p - фактическое давление в шарнире, МПа
- Kс - коэффициент качества смазки (0,8-1,5)
- Kт - температурный коэффициент (0,5-1,2)
- Kз - коэффициент загрязненности (0,3-1,0)
5. Факторы, влияющие на долговечность
Долговечность цепной передачи существенно зависит от правильности проектирования, изготовления и эксплуатации. Важным фактором для увеличения долговечности цепной передачи является правильный выбор числа зубьев меньшей звездочки.
Влияние числа зубьев звездочки
При малом числе зубьев плавность передачи снижается, наблюдается повышенное изнашивание цепи из-за большого угла поворота шарнира и значительных динамических усилий. Рекомендуемое минимальное число зубьев ведущей звездочки составляет 17-19 для роликовых цепей.
Влияние смазки
Качество смазки критически влияет на ресурс цепи. Различают следующие способы смазки:
- Масляная ванна - наиболее эффективный способ для стационарных передач
- Капельная смазка - для умеренных нагрузок и скоростей
- Периодическая смазка - минимально допустимый вариант
Температурный режим
Повышенная температура снижает вязкость масла и ускоряет его окисление, что приводит к увеличению износа. При температуре выше 80°C необходимо применение специальных термостойких смазочных материалов.
6. Практические примеры расчетов
Пример 1: Расчет цепной передачи привода конвейера
Исходные данные:
- Передаваемая мощность: P = 5,5 кВт
- Частота вращения ведущей звездочки: n₁ = 150 об/мин
- Передаточное число: u = 3
- Условия работы: умеренные толчки, регулярная смазка
Решение:
1. Вращающий момент на ведущей звездочке:
T₁ = 9550 × P / n₁ = 9550 × 5,5 / 150 = 350 Н×м
2. Выбираем число зубьев ведущей звездочки z₁ = 19
3. Коэффициент эксплуатации: Kэ = 1,2 × 1,0 × 1,0 × 1,0 × 1,0 = 1,2
4. По таблице для цепи ПР-19,05 при n₁ = 150 об/мин допускаемое давление [p] = 21 МПа
5. Проверяем условие износостойкости и при необходимости корректируем параметры
Пример 2: Определение ресурса существующей передачи
Исходные данные:
- Цепь ПР-25,4 установлена на редукторе
- Фактическое давление в шарнире: p = 18 МПа
- Температура работы: 60°C
- Смазка капельная, загрязненность умеренная
Расчет ресурса:
L = 15000 × (23/18)² × 1,0 × 1,0 × 0,8 = 15000 × 1,63 × 0,8 = 19560 часов
Ожидаемый ресурс составляет около 19,6 тысяч часов при данных условиях эксплуатации.
7. Методы оптимизации и продления ресурса
Для максимального увеличения ресурса цепной передачи следует применять комплекс мероприятий, направленных на снижение нагрузок и улучшение условий работы.
Конструктивные методы
- Увеличение числа зубьев звездочек - снижает динамические нагрузки
- Применение многорядных цепей - распределяет нагрузку между рядами
- Оптимизация межосевого расстояния - рекомендуется a = (30-50) × t
- Установка натяжных устройств - поддерживает оптимальный натяг
Эксплуатационные методы
- Регулярная смазка - снижает коэффициент трения в 1,5-2 раза
- Защита от загрязнений - применение кожухов и уплотнений
- Контроль натяжения - предотвращает соскакивание и перегрузки
- Плавные пуски - снижают динамические нагрузки
Выбор материалов
Для особо ответственных передач применяют цепи из легированных сталей с повышенной износостойкостью. Специальные покрытия (хромирование, азотирование) увеличивают ресурс в 2-3 раза при работе в агрессивных средах.
Подбор и приобретение приводных цепей
При проектировании цепных передач важно правильно выбрать тип цепи в зависимости от передаваемой мощности и условий эксплуатации. Для стандартных применений чаще всего используются цепи однорядные, которые обеспечивают оптимальное соотношение цены и эксплуатационных характеристик. При повышенных нагрузках рекомендуется применение цепей двухрядных, которые позволяют увеличить передаваемую мощность при том же шаге цепи.
Для особо ответственных передач с высокими нагрузками и требованиями к надежности применяются цепи трехрядные, которые обеспечивают максимальную несущую способность. При выборе конкретного типоразмера цепи следует руководствоваться расчетами, представленными в данной статье, и техническими требованиями проекта.
