[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)