КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Основы проектирования и конструирования»

«Разработка цепной передачи для механического привода ленточного транспортера»

Работу выполнил:

студент гр. ЭО-03

Ожерельев С.М.

Работу принял:

доцент, КТН

Копылов О.А.

Королев

2010

Введение

Техническое задание на разработку цепной передачи к механическому приводу ленточного транспортера

Спроектировать цепную передачу в приводе ленточного транспортера. Мощность на ведущей звездочке N₁=9,94 кВт при угловой скорости ω₁=23,5 рад/сек. Нагрузка спокойная, работа двухсменная. Смазка цепи периодическая. Наклон линии центров звездочек к горизонту θ=30^o. Регулирование натяжения цепи производится периодически. Угловая скорость вала транспортера ω₂=4,7 рад/сек.

Цепная передача относится к передачам зацеплением с гибкой связью. Она состоит из ведущей и ведомой звездочек, огибаемых цепью. Параметрам ведущей-звездочки приписывается индекс 1, а ведомой - индекс 2, В отличие от ременной, цепная передача работает без проскальзывания.

Достоинства:

1. По сравнению с зубчатыми передачами цепные передачи могут передавать движение между валами при значительных межосевых расстояниях (до 8 м).

2. По сравнению с ременными передачами:

а) более компактны;

б) могут передавать большие мощности (до 3000 квт);

в) силы, действующие на валы, значительно меньше, так как предварительное натяжение цепи мало;

г) могут передавать движение одной цепью нескольким звездочкам.

Недостатки:

1. Значительный шум вследствие удара звена цепи при входе в зацепление, особенно при малых числах зубьев звездочек и большом шаге. Этот недостаток ограничивает возможность применения цепных передач при больших скоростях.

2. Сравнительно быстрый износ шарниров цепи вследствие затруднительного подвода смазки.

3. Удлинение цепи из-за износа шарниров, что требует натяжных устройств.

4. Необходимость точного изготовления цепи и высококачественного монтажа передачи.

5. Высокая стоимость.

Применение. Цепные передачи применяют в станках, транспортных и других машинах для передачи движения между параллельными валами, расположенными на значительном расстоянии, когда зубчатые передачи непригодны, а ременные ненадежны. Наибольшее применение получили цепные передачи мощностью до 120 квт при окружных скоростях до 15 м/сек.

Приводная цепь.

Главный элемент цепной передачи - приводная цепь, которая состоит из соединенных шарнирами звеньев (тяговые и грузовые цепи не рассматриваются).

Основными типами приводных цепей являются втулочные, роликовые и зубчатые, которые стандартизированы и изготовляются специализированными заводами.

Роликовые цепи. (ГОСТ 10947 - 64). Состоят из двух рядов наружных и внутренних пластин (рис. Ц.2). В наружные пластины запрессованы валики, пропущенные через втулки, на которые напрессованы внутренние пластины. Валики и втулки образуют шарниры. На втулки свободно надеты закаленные ролики. Зацепление цепи со звездочкой происходит через ролик, который перекатывается по зубу и уменьшает его износ. Кроме того, ролик выравнивает давление зуба на втулку и предохраняет ее от износа.

Роликовые цепи имеют широкое распространение, рекомендуются при скоростях v<=15 м/сек.

Втулочные цепи (ГОСТ 10947 - 64). Эти цепи по конструкции аналогичны предыдущим, но не имеют роликов, что удешевляет цепь, уменьшает ее массу, но увеличивает износ. Втулочные цепи применяют в неответственных передачах при v<=1 м/сек.

В зависимости от передаваемой мощности втулочные и роликовые цепи изготовляют однорядными и многорядными.

Соединение концов цепи при четном числе ее звеньев производят соединительным звеном, при нечетном - переходным.

Зубчатые цепи по сравнению с другими работают более плавно, с меньшим шумом, лучше воспринимают ударную нагрузку, но тяжелее и дороже. Рекомендуются при скоростях v<=25 м/сек.

Материал цепей. Цепи должны быть износостойкими и прочными. Пластины цепей изготовляют из стали 50 с. закалкой до твердости HRC 38 - 45, оси, втулки, ролики, вкладыши и призмы - из цементуемых сталей, например, 15; 20 с закалкой до твердости HRC52-60.

1. ШАГ ЦЕПИ

Шаг t цепи является основным параметром цепной передачи и принимается по ГОСТУ. Чем больше шаг, тем выше нагрузочная способность цепи, но сильнее удар звена о зуб в период набегания на звездочку, меньше плавность, бесшумность и долговечность передачи. При больших скоростях принимают цепи с малым шагом. В быстроходных передачах при больших мощностях рекомендуются также цепи малого шага: зубчатые большой ширины или роликовые многорядные. Максимальное значение шага цепи ограничивается угловой скоростью малой звездочки.

2. ЗВЕЗДОЧКИ ЦЕПИ

Звездочки по конструкции отличаются от зубчатых колес лишь профилем зубьев, размеры и форма которых зависят от типа цепи.

Методы расчета и построения профиля зубьев для роликовых и втулочных цепей указаны в ГОСТ 591 - 69, а для зубчатых - в ГОСТ 13576 - 68.

Делительная окружность звездочек проходит через центры шарниров цепи и определяется по формуле

, (1)

где z - число зубьев звездочки.

Для увеличения долговечности цепной передачи принимают по возможности большее число зубьев меньшей звездочки. При малом числе зубьев в зацеплении находится небольшое число звеньев, что снижает плавность передачи и увеличивает износ цепи из-за большого угла поворота шарнира.

Однако при вытягивании цепь стремится подняться по профилю зубьев, причем тем больше, чем больше число зубьев звездочки. При весьма большом числе зубьев даже у мало изношенной цепи в результате радиального сползания по профилю зубьев нарушается зацепление со звездочкой. Поэтому максимальное число зубьев большой звездочки ограничено: для втулочной цепи z₂<=90, для роликовой z₂<=120; для зубчатой z₂<=140.

Предпочтительно принимать нечетные числа зубьев звездочек, что в сочетании с четным числом звеньев цепи способствует более равномерному ее износу.

Материал звездочек должен быть износостойким и хорошо сопротивляться ударным нагрузкам. Звездочки изготовляют из сталей 45, 40Х и др. с закалкой или из цементуемых сталей 15, 20Х и др. Перспективным является изготовление зубчатого венца звездочек из пластмасс, что понижает шум при работе передачи и износ цепи.

3. ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ

Цепь за один оборот звездочки проходит путь tz, следовательно, средняя скорость цепи

(2)

где t - шаг цепи в мм;

z₁ и z₂ - числа зубьев ведущей и ведомой звездочек;

ω₁ и ω₂ - угловые скорости ведущей и ведомой звездочек в рад/сек.

Из равенства скоростей цепи на звездочках

. (3)

Передаточное число цепной передачи переменно в пределах поворота звездочки на один зуб, что практически заметно при малом числе z₁. Непостоянство i вызывает неравномерность хода передачи. Среднее передаточное число за оборот постоянно. Для цепных передач рекомендуется i <=8.

4. ОСНОВНЫЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ В ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧАХ

1. Оптимальное межосевое расстояние передачи (см. схему чертежа 1) принимают из условия долговечности цепи:

А =(30…50) t, (4)

где t - шаг цепи.

2. Длину цепи L_t вычисляют по формуле, аналогичной формуле для определения длины ремня:

(5)

где L_t- длина цепи в шагах или число звеньев цепи.

Значение L_t округляют до целого четного числа, что в сочетании с нечетным числом зубьев звездочек способствует более равномерному износу цепи.

3. Межосевое расстояние передачи при окончательно выбранном числе шагов

, (6)

Для нормальной работы передачи ведомая ветвь должна иметь небольшое провисание f, для чего расчетное межосевое расстояние уменьшают на (0,002…0,004) А'.

5. УСИЛИЯ В ВЕТВЯХ ЦЕПИ

Окружное усилие, передаваемое цепью,

Р=2М /d_д, (7)

где d_д - диаметр длительной окружности звездочки.

Предварительное натяжение цепи от провисания ведомой ветви

S₀=k_f ·q ·А (8)

где q - вес 1 м цепи в н (см. табл. 10.1 /1/);

А - межосевое расстояние в м;

K_f- коэффициент провисания.

Для горизонтальных передач k_f=6, для наклоненных к горизонту до 40⁰ – k_f=3, для вертикальных - k_f=1.

Натяжение цепи от центробежных сил

S_v=v²·q/g. (9)

Сила S_v нагружает звенья цепи по всему ее контуру, но звездочками не воспринимается.

Натяжение ведущей ветви цепей работающей передачи (см. эпюру напряжений в звеньях цепи - чертеж 1)

S₁ =Р+S₀+S_v . (10)

Натяжение ведомой ветви цепи

S₂ =S₀+S_v . (11)

Благодаря тому, что шарнир сбегающего звена цепи впивается в зуб, усилие S₂ не передается на звенья, расположенные на звездочке.

Нагрузка на валы звездочек. Цепь действует на валы звездочек с силой

Q=k_B·P+2S₀ (12)

где k_В коэффициент нагрузки вала (табл. 10.4 /1/).

Направление силы Q принимают по линии центров валов.

6. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ НА ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ

Критерии работоспособности. Основным критерием работоспособности цепных передач является долговечность цепи, определяемая износом шарниров. В соответствии с этим за основной принят расчет цепных передач, обеспечивающий износостойкость шарниров. Цепи, выбранные из условия износостойкости, обладают, как правило, достаточной прочностью.