[Росдистант] Механика 4.Практическое задание 1.Росдистант ТГУ 2022г
Вариант 10. Сдано на 7 из 7 баллов (100% ) в 2022г
Практическое задание 1
Расчет цепной передачи
Тема 4. Передаточные механизмы
Рис. 1.1. Схема цепной передачи:
1 – ведущая звездочка, 2 – ведомая звездочка
Задание
Выполните проектный и проверочные расчеты цепной передачи (рис. 1.1). Тип цепи – приводная роликовая. Определите шаг цепи, выберите однорядную цепь из табл. 1.5, рассчитайте размеры звездочек.
Выполните проверочные расчеты. При невыполнении условий выберите цепь двух-, трехрядную (табл. 1.11) и повторите проверочные расчеты. Сделайте выводы.
Рекомендации к выполнению задания 1
1. Определить номер варианта согласно табл. 1.1 по первой букве фамилии.
Передаточное отношение U=2.4.
Таблица 1.1
Выбор варианта задания
Первая буква фамилии Вариант
Передаваемая мощность N, кВт Частота вращения ведущей звездочки n1, об/мин Вид нагрузки Режим работы Расположение передачи
А, М, Ч 1 0,5 600 Спокойная Односменная Вертикальная
Б, Н, Ш 2 0,8 1200 Двухсменная Горизонтальная
В, О, Щ 3 1 1640 Трехсменная Вертикальная
Г, П, Э 4 1,2 680 С толчком Односменная Горизонтальная
Д, Р, Ю 5 1,4 700 Двухсменная Вертикальная
Е, С, Я 6 1,6 720 Трехсменная Горизонтальная
Ж, Т 7 1,8 740 Односменная Вертикальная
З, У 8 2 75 Сильные удары Двухсменная Горизонтальная
И, Ф 9 2,2 76 Трехсменная Вертикальная
К, Х 10 2,4 78 Односменная Горизонтальная
Л, Ц 0 2,5 80 Двухсменная Вертикальная
2. Выполнить необходимые расчеты согласно методическим указаниям.
3. Оформить решение задачи с пояснениями хода решения.
Методические рекомендации
1.1. Проектный расчет
1. Определяем минимальное число зубьев ведущей звездочки:
z_1min=29-2U. (1.1)
Число зубьев звездочки округляется до ближайшего целого нечетного числа и сравнивается с рекомендуемым значением по табл. 1.2.
Необходимо выдержать условие:
z_1≥z_(1табл.) (1.2)
Таблица 1.2
Рекомендуемое число зубьев меньшей звездочки z1
z1 при передаточном числе U
1…2 2…3 3…4 4…5
5…6 6
31...27 27…25 25…23 23…21 21…17 17…15 13 (9)
2. Определяем число зубьев ведомой звездочки:
z_2=U∙z_1. (1.3)
Полученное значение z2 необходимо округлить до ближайшего целого четного числа.
3. Определяем фактическое передаточное число:
U_ф=z_2/z_1 (1.4)
и отклонение от заданного передаточного числа:
. (1.5)
4. Шаг цепи определяем по формуле
, (1.6)
где Кэ – коэффициент эксплуатации, в котором частные коэффициенты определяются по табл. 1.3:
"К" _"э" "=" 〖" К" 〗_"д" "∙" 〖" К" 〗_"а" "∙" 〖" К" 〗_"н" "∙" 〖" К" 〗_"рег" "∙" 〖" К" 〗_"см" "∙" 〖" К" 〗_"реж" , (1.7)p – допускаемое среднее давление в шарнирах цепи, выбирается (на данном этапе ориентировочно) в зависимости от частоты вращения ведущей звездочки по табл. 1.4.
Таблица 1.3
Значения частных коэффициентов
Наименование коэффициента Обозначение Условия работы передачи Значения коэффициента
Коэффициент динамичности нагрузки KД Спокойная нагрузка
Нагрузка с толчком
Сильные удары 1
1,2…1,5
1,8
Коэффициент влияния длины цепи Ka а = (60…80) р
а = (30…50) р
а < 25 р
0,9
1
1,25
Коэффициент расположения передачи KН Наклон линии центров звездочек к горизонтам
>70º
< 70º
1
1,25
Коэффициент, учитывающий способ натяжения цепи в цепной передаче Kрег Передвигающиеся опоры
Наличие нажимного ролика от оттяжных звездочек
Нерегулируемое натяжение 1
1,15
1,25
Коэффициент, учитывающий влияние способа смазки цепи Kсм Непрерывное смазывание в масляной ванне (Vц = 2…9 м/с) и циркуляционно-струйное смазывание (Vц 6 м/с)
Регулярное капельное или внутришарнирное смазывание
Периодическое смазывание
0,8
1
1,5
Коэффициент режима работы Kреж Односменная
Двухсменная
Трехсменная 1
1,25
1,45
Таблица 1.4
Допускаемое среднее давление [p] для
роликовых цепей при z1 = 15…30
Частота вращения ведущей звездочки
n1 мин (не более) Значение [p], МПа, при шаге цепи Р, мм
12,7…15,87 19,05…25,4 31,75…38,1 44,45…50,8
50 34,3 34,3 34,3 34,3
200 30,9 29,4 28,1 25,7
400 28,1 25,7 23,7 20,6
600 25,7 22,9 20,6 17,2
800 23,7 20,6 18,1 14,7
1000 22,0 18,5 16,3 –
1200 20,6 17,2 14,7 –
1600 18,1 14,7 – –
2000 16,3 – – –
2400 14,7 – – –
2800 13,4 – – –
Km – коэффициент, учитывающий число рядов цепи m.
m 1 2 3 4
Km 1 1,7 2,5 3
Полученное значение шага Р округляем до ближайшего стандартного значения по табл. 1.5 и выбираем цепь (роликовая цепь – рис. 1.2).
В обозначении роликовой цепи указывают: тип, шаг, разрушающую нагрузку и номер ГОСТа (например, цепь ПР-15,875-875-2270-1 ГОСТ 13568–97).
У многорядных цепей в начале обозначения указывают число рядов.
Таблица 1.5
Цепи однорядные нормальной серии по ГОСТ 13568–97
Рис. 1.2. Приводная роликовая цепь
5. Предварительно принимаем межосевое расстояние:
a_опт=(30…50)t. (1.8)
6. Определяем число звеньев цепи:
. (1.9)
Полученное значение округляем до ближайшего четного целого числа (при нечетном числе звеньев приходится использовать переходные звенья).
7. Определяем фактическое межосевое расстояние:
. (1.10)
8. Для обеспечения нормального провисания ведомой ветви цепи определяем монтажное межосевое расстояние:
ам 0,997а. (1.11)
9. Определяем скорость цепи:
м/с. (1.12)
По этой скорости по табл. 1.6 уточняем условия смазки передачи.
Таблица 1.6
Рекомендации по выбору смазки цепных передач
Качество смазки Вид смазки при окружной скорости vц м/с
Менее 4 Менее 7 Менее 12 Более 12
Хорошая Капельная
4…10 кап/мин В масляной ванне Циркуляционная, под давлением Разбрызгиванием
Удовлетвори-тельная Густая внутришарнирная.
Пропитка цепи через 120…180 ч Капельная –
20 кап/мин Циркуляционная, под давлением.
В масляной ванне Циркуляционная, под давлением
Недостаточная
Периодическая, через 6…8 ч
Работа без смазки
Допускается при V до 4 м/мин
10. Определяем геометрические размеры звездочек для роликовых цепей по ГОСТ 591–69.
1.2. Проверочный расчет
1. Определяем окружную силу, передаваемую цепью, Н:
. (1.13)
2. Проверяем частоту вращения ведущей звездочки по табл. 1.7. .
Таблица 1.7
Максимальная частота вращения малой звездочки
Число зубьев звездочки [n]max, мин–1 при шаге цепи t, мм
12,7 15,87 19,05 25,4 31,75 38,1 44,45 50,8
Для втулочных и роликовых цепей
15 2300 1900 1350 1150 1000 750 650 600
19 2400 2000 1450 1200 1050 800 700 650
23 2500 2100 1500 1250 1100 800 750 650
27 2550 2150 1550 1300 1100 850 750 700
30 2600 2200 1550 1300 1100 850 750 700
3. Определяем число ударов цепи при набегании на зубья звездочки и сбегании с нее:
, (1.14)
где допускаемое число ударов берется по табл. 1.8.
Таблица 1.8
Допускаемое число ударов []
Тип цепи Значение [], 1/с при шаге цепи t, мм
12,7 15,87 19,05 25,4 31,75 38,1 44,5 50,8
Втулочная и роликовая 60 50 35 30 25 20 15 15
4. Определяем удельное давление в шарнирах для роликовых цепей, МПа:
, (1.15)
Проекция опорных поверхностей шарниров (А) выбирается по табл. 1.10, допускаемое среднее давление – по табл. 1.9.
Таблица 1.9
Допускаемое среднее давление [p] для
роликовых цепей при z1 = 15…30
Частота вращения ведущей звездочки
n1, мин (не более) Значение [p], МПа, при шаге цепи t, мм
12,7…15,87 19,05…25,4 31,75…38,1 44,45…50,8
50 34,3 34,3 34,3 34,3
200 30,9 29,4 28,1 25,7
400 28,1 25,7 23,7 20,6
600 25,7 22,9 20,6 17,2
800 23,7 20,6 18,1 14,7
1000 22,0 18,5 16,3 –
1200 20,6 17,2 14,7 –
1600 18,1 14,7 – –
2000 16,3 – – –
2400 14,7 – – –
2800 13,4 – – –
Таблица 1.10
Площадь проекции опорных поверхностей шарниров А приводных роликовых цепей
Шаг цепи t, мм Проекции опорных поверхностей шарниров А, мм2
однорядных двухрядных трехрядных четырехрядных
8 11 – – –
9,525 28 – – –
12,7 39,6 85,3 125,5 –
15,875 51,5 115 169 –
19,05 106 180 265 318
25,4 180 306 450 540
31,75 262 446 655 786
38,1 395 672 986 1185
44,45 473 802 1180 1420
50,8 645 1095 1610 1935
Если р р, то берется цепь следующего шага или многорядная – табл. 1.11.
Таблица 1.11
Цепи приводные роликовые нормальной серии по ГОСТ 13568–97
5. Определяем статическую прочность цепи:
, (1.16)
где Q – разрушающая нагрузка в Н, берется по табл. 1.5, 1.11;
Fv – натяжение цепи от центробежных сил, Н:
, в которой масса 1 м цепи q выбирается по таблице в зависимости от выбранной цепи;
F0 – предварительное натяжение цепи:
〖 F〗_0=9,81∙K_f∙q∙a,
где межосевое расстояние a подставляем в метрах;
Кf зависит от стрелы провисания:
– для горизонтальных передач Кf = 6,3;
– для наклонных до 40 Кf = 3;
– для вертикальной Кf = 1;
n – допускаемый коэффициент запаса прочности для цепей, берется по табл. 1.12.
Таблица 1.12
Допускаемые коэффициенты запаса прочности [n] для цепей
Шаг t, мм Значение [n] при частоте вращения n1, мин–1
до 50 200 400 600 800 1000 1200 1600 2000 2400 2800
Для втулочных и роликовых цепей (при z1 = 15…30)
12,7…15,87 7 7,8 8,5 9,3 10,2 11 11,7 13,2 14,8 6,3 18
19,05…25,4 7 8,2 9,3 10,3 11,7 12,9 14 16,3 – – –
31,75…38,1 7 8,5 10,2 13,2 14,8 16,3 19,5 – – – –
44,5…50,8 7 9,3 11,7 14 16,3 – – – – – –
6. Определяем силу давления цепи на опоры вала, Н:
Fоп = КдFt + 2F0. (1.17)
7. Определяем амплитуду переменных напряжений по формуле
, (1.18)
в которой толщина пластины S:
. (1.19)
8. Определяем запас прочности по переменным напряжениям:
, (1.20)
в которой предел выносливости по нормальным напряжениям для пластин стандартных цепей σ_(-1)=200 МПа, коэффициент, характеризующий состояние поверхности для пластин с неупрочненными отверстиями = 1 и для пластин с упрочненными отверстиями = 1,2…1,4.
Эффективный коэффициент концентрации напряжений:
K = 1 + q( – 1), (1.21)
где q – коэффициент, характеризующий чувствительность материала к концентрации напряжений, для пластин цепи принимают q = 0,4…0,6;
– теоретический коэффициент концентрации напряжений, для пластин цепи принимают = 2,8…3.
9. Определяем удельное давление в шарнире при условии переменных нагрузок:
, (1.22)
где Кц – коэффициент качества цепи, для цепей ПР Кц = 0,85;
– допускаемое (в условиях переменных нагрузок) давление в шарнирах, принимается по табл. 1.13.
Таблица 1.13
Предельная частота вращения, мин–1, и давление, МПа, при расчете на усталость
Шаг цепи t, мм Параметр Число зубьев малой звездочки
15 20 25 30 35 40 45
9,525 nnp 2500 2580 2640 2720 2800 2880 2950
21,3 21,8 22,1 22,3 22,5 22,7 22,9
12,7 nnp 1850 1930 2010 2090 2170 2240 2300
21,8 22,2 22,5 22,7 22,9 23,1 23,3
15,875 nnp 1500 1550 1600 1650 1700 1750 1800
22 22,5 22,7 22,9 23,1 23,3 23,5
19,05 nnp 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600
22,3 22,9 23,1 23,3 23,5 23,7 23,9
25,4 nnp 950 1000 1050 1100 1125 1150 1175
22,5 23,3 23,6 23,8 24 24,2 24,4
31,75 nnp 800 840 870 900 920 940 950
22,4 22,9 23,4 23,6 23,8 24 24,2
38,1 nnp 680 710 730 760 780 800 810
22 22,5 22,7 23 23,3 23,6 23,8
44,75 nnp 570 590 610 630 650 670 690
22,1 22,5 22,7 22,9 23,1 23,3 23,5
50,8 nnp 530 550 570 590 610 630 650
21,7 22 22,3 22,7 23 23,2 23,3
10. Определяем стрелу предварительного провисания цепи, мм:
f = 0,02a. (1.23)
