1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как посчитать передаточное число цепной передачи

Расчет цепной передачи на примере привода ленточного конвейера

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 20.01.2017 2017-01-20

Статья просмотрена: 5833 раза

Библиографическое описание:

Сергеев, А. А. Расчет цепной передачи на примере привода ленточного конвейера / А. А. Сергеев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2017. — № 3 (137). — С. 158-162. — URL: https://moluch.ru/archive/137/38374/ (дата обращения: 19.05.2021).

Расчет цепной передачи на примере привода ленточного конвейера

Сергеев Алексей Андреевич, магистрант

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Основными задачами конструирования является повышение эксплуатационных и качественных показателей, сокращение времени разработки и внедрения новых машин, повышения их надежности и долговечности, удобных и безопасных в обслуживании. Объектом является, привод конвейера, использующий большинство деталей и узлов, общемашиностроительного применения. Расчет цепной передачи сопровождается, анализом условий работы узлов и деталей, их обработки и сборки.

Ключевые слова: редуктор, цепь, открытая цепная передача, конвейер, шаг цепи

Рис. 1. Привод ленточного конвейера: 1 — Электродвигатель; 2 — муфта; 3 — редуктор; 4 — цепная передача; 5 — барабан

Потеря работоспособности цепной передачи возможна из-за разрушения зубьев и шарниров цепи при наличии ударных нагрузок, но для большинства условий работы цепных передач основной причиной потери работоспособности является износ шарниров цепи. Поэтому в качестве основного расчета принят расчет износостойкости шарниров

Проектный расчет открытой цепной передачи

На тихоходном валу редуктора расположена ведущая звёздочка цепной передачи. Исходные данные для расчета: , передаточное отношение , частота вращения ведущего вала , Угловая скорость , расчетный момент [5]. Передача горизонтальная, нагрузка спокойная.

Рис. 2. Геометрические и силовые параметры цепной передачи

  1. Определяем шаг цепи по формуле:

Принимаем стандартное значение шага цепи (с запасом) по таблице [4], . — коэффициент эксплуатации; — число рядов цепи, для однородных цепей типа ПР .

(при равномерной динамичности нагрузки); (при периодическом способе смазки); (при горизонтальной передаче); (при нерегулируемой передаче); (при двухсменном режиме работы передачи) [1];, — число зубьев ведущей звездочки:

принимаем ;

— допускаемое давление в шарнирах цепи при , и .

  1. Определяем число зубьев ведомой звездочки:

,

принимаем 75;

  1. Определяем фактическое передаточное число:

,

Отклонение составляет редуктор, цепь, открытая цепная передача, конвейер, шаг цепи

Виды передач

Вращательное движение в машинах передается при помощи фрикционной, зубчатой, ременной, цепной и червячной передач. Будем условно называть пару, осуществляющую вращательное движение, колесами. Колесо, от которого передается вращение, принято называть ведущим, а колесо, получающее движение — ведомым.

Всякое вращательное движение можно измерить оборотами в минуту. Зная число оборотов в минуту ведущего колеса, мы можем определить число оборотов ведомого колеса. Число оборотов ведомого колеса зависит от соотношения диаметров соединенных колес. Если диаметры обоих колес будут одинаковы, то и колеса будут крутиться с одинаковой скоростью. Если диаметр ведомого колеса будет больше ведущего, то ведомое колесо станет крутиться медленнее, и наоборот, если его диаметр будет меньше, оно будет делать больше оборотов. Число оборотов ведомого колеса во столько раз меньше числа оборотов ведущего, во сколько раз его диаметр больше диаметра ведущего колеса.

В технике при конструировании машин часто приходится определять диаметры колес и число их оборотов. Эти расчеты можно делать на основе простых арифметических пропорций. Например, если мы условно обозначим диаметр ведущего колеса через Д1, диаметр ведомого через Д2, число оборотов ведущего колеса через n1, число оборотов ведомого колеса через n2, то все эти величины выражаются простым соотношением:

Если нам известны три величины, то, подставив их в формулу, мы легко найдем четвертую, неизвестную величину.

В технике часто приходится употреблять выражения: «передаточное число» и «передаточное отношение». Передаточным числом называют отношение числа оборотов ведущего колеса (вала) к числу оборотов ведомого, а передаточным отношением — отношение между числами оборотов колес независимо от того, какое из них ведущее. Математически передаточное число пишется так:

n1/n2 = i или Д2/Д1 = i

где i — передаточное число. Передаточное число — величина отвлеченная и размерности не имеет. Передаточное число может быть любым — как целым, так и дробным.

Фрикционная передача

Достоинства фрикционной передачи:

  • Простота изготовления тел качения;
  • Равномерность вращения и бесшумность работы;
  • Возможность бесступенчатого регулирования частоты вращения и включения/выключения передачи на ходу;
  • За счет возможностей проскальзывания передача обладает предохранительными свойствами.
Читать еще:  Как прокачать сцепление на ваз 2107 карбюратор

Недостатки фрикционной передачи:

  • Проскальзывание, ведущее к непостоянству передаточного числа и потери энергии;
  • Необходимость обеспечения прижима.

Применение фрикционной передачи:
В машиностроении чаще всего применяют бесступенчатые фрикционные передачи для бесступенчатого регулирования скорости.

В самодельных устройствах фрикционная передача может быть широко использована. Особенно приемлемы передачи цилиндрическая и лобовая. Колеса для передач можно делать деревянные. Для лучшего сцепления, рабочие поверхности колес следует «обшить» слоем мягкой резины толщиной в 2-3 мм. Резину можно или прибить мелкими гвоздиками, или приклеить клеем.

Зубчатая передача

Диаметр начальной окружности является основным расчетным диаметром зубчатых колес. Расстояние, взятое по начальной окружности между осями соседних зубцов, между осями впадин или от начала одного зубца до начала другого, называется шагом зацепления. Разумеется, что шаги у зацепляющихся шестерен должны быть равны.

Передаточное число в зубчатых колесах может выражаться и через число зубцов:

где z2 — число зубцов ведомого колеса, z1 — число зубцов ведущего колеса.

Есть в шестернях еще одна очень важная величина, которую именуют модулем. Модулем называют отношение шага к величине π (3,14) или отношение диаметра начальной окружности к числу зубцов на колесе. Модуль, шаг и другие величины шестерен измеряются в миллиметрах. Колеса с одинаковым модулем, с любым количеством зубцов дают нормальное зацепление. Модули зубчатых колес берутся не произвольно. Величины их стандартизированы.

Передаточное число шестеренчатой передачи берется обычно в определенных пределах. Оно колеблется до 1:10. При увеличении передаточного числа одна из шестерен делается очень большой, механизм получается громоздким. Но иногда бывает нужно получить очень большое передаточное число, которое одной парой шестерен создать трудно. В этом случае ставится несколько пар и передаточное число распределяется между ними.

Иногда в передачах малую шестерню требуется сделать особенно уменьшенной, например в часах, в приборах. В этих случаях шестерню с валом делают из одного куска. Такую цельную шестерню принято называть трибком (трибок).

Часто в машинах применяют цилиндрические шестерни, у которых зубец идет не по оси вращения, а под некоторым углом (г). Такие шестерни работают на больших скоростях очень плавно, и зубцы их выносят большую нагрузку. Колеса с косыми зубцами носят название косозубых цилиндрических колес. Еще более плавный ход при большой прочности зубцов дают так называемые шевронные колеса (д). Зубцы у этих колес скошены в обе стороны, расположены «в елочку».

Шестеренчатая передача применяется не только с параллельными валами, когда используются так называемые цилиндрические шестерни, но и тогда, когда валы идут под любым углом. Такая передача под углом называется конической зубчатой передачей, а шестерни — коническими (ж).

Конические шестерни, так же как и цилиндрические, бывают со спиральным косым зубцом (з). Такие шестерни обычно применяются в автомобилях (для плавности работы). В зубчатых передачах можно применить шестерни с рейкой. Для периодического вращения может применяться шестеренчатая пара, у которой ведущая шестерня имеет неполное число зубцов.

Ведущие шестерни встречаются и с одним зубцом. Такие передачи очень часто применялись в счетных механизмах. Ведущая шестерня имеет один зубец, а ведомая — десять, и, таким образом, за один оборот ведущей шестерни ведомая повернется всего на одну десятую оборота. Чтобы повернуть ведомую шестерню на один оборот, ведущая должна сделать десять оборотов.

Достоинства зубчатой передачи:

  • Значительно меньшие габариты, чем у других передач;
  • Высокий кпд (потери в точных, хорошо смазываемых передачах 1-2%);
  • Большая долговечность и надёжность.

Недостатки зубчатой передачи:

  • Шум при работе;
  • Необходимость точного изготовления.

Применение зубчатой передачи:
Наиболее распространённый вид механических передач. Их применяют для передачи мощностей — от ничтожно малых до десятков тысяч кВт.

К разобранному типу передач можно отнести и так называемое мальтийское зацепление, или мальтийский крест (б). Механизм мальтийского креста применяется для периодического вращения.

Ременная передача

В зависимости от расположения валов и ремня ременная передача бывает разных видов.

Читать еще:  Установка евроручек рысь на приору

Открытая передача (г). Оба шкива при такой передаче вращаются в одну сторону.

Перекрестная передача (д). Такую передачу применяют, когда требуется изменить вращение ведомого шкива. Шкивы вращаются навстречу друг другу.

Полуперекрестная передача (е) применяется, когда валы лежат не параллельно, а под углом.

Угловая передача (ж) образуется, когда валы идут под углом, но лежат как бы в одной плоскости. При этой передаче для получения надлежащего направления ремня обязательно устанавливают ролики.

Спаренная передача (з). При этой передаче с одного ведущего шкива могут идти ремни на несколько ведомых шкивов.

Кроме перечисленных передач, бывает еще и ступенчатая передача (и). Она применяется тогда, когда требуется изменять число оборотов ведомого вала. Оба шкива в этой передаче делаются ступенчатыми. Переставляя ремень на ту или иную пару ступеней, меняют число оборотов ведомого вала. При этом длина ремня остается неизменной.

По своему профилю ремни бывают плоские, круглые и трапецеидальные (к, л, м).

Передаточное число ременных передач берется в пределах 1:4, 1:5 и только в исключительном случае — до 1:8.

При расчете ременной передачи учитывается скольжение ремня по шкивам. Это проскальзывание выражается в пределах 2-3%. Чтобы получить нужные обороты, диаметр ведомого шкива уменьшают в этих же пределах.

Шкивы можно cделать из фанеры или легких металлов.

Достоинства ременной передачи:

  • Простота конструкции;
  • Возможность расположения ведущего и ведомого шкивов на больших расстояниях (более 15 метров);
  • Плавность и бесшумность работы;
  • Предохранение механизмов от перегрузки за счёт упругих свойств ремня и его способности проскальзывать по шкивам;
  • Возможность работы с большими угловыми скоростями.

Недостатки ременной передачи:

  • Постепенное вытягивание ремней, их недолговечность (при больших скоростях работает от 1000 до 5000 часов);
  • Непостоянство передаточного отношения (из-за неизбежного проскальзывания ремня);
  • Относительно большие размеры.

Применение ременной передачи:
Используется очень часто, от бытовой электроники до промышленных механизмов мощностью до 50 кВт.

Червячная передача

Червячная передача применяется чаще всего при больших передаточных числах в пределах от 5 до 300. Благодаря большому передаточному числу червячная передача широко применяется в качестве механизма для снижения числа оборотов — редуктора.

Обычно червяк соединяется при помощи муфты с электромотором, а вал червячного колеса соединяется с машинами (станком, лебедкой, транспортером и пр.), которым он и передает необходимое вращение. Конструктивно червячный редуктор оформляют в самостоятельный механизм, помещенный в закрытый корпус.

Передаточное число червячной передачи (i), зависит от числа заходов червяка и количества зубцов на колесе. Его можно легко вычислить по формуле:

где Z — число зубцов винтового колеса, а K — число заходов червяка. Решим пример: мотор совершает n1 = 1500 об/мин, на валу червячной шестерни нужно получить n2 = 50 об/мин. Червяк двухзаходный, то есть K = 2. Необходимо определить передаточное число и количество зубцов на винтовой шестерне. Передаточное число определится из формулы:

i = n1/n2 = 1500/50 = 30

Число зубцов на шестерне Z = i·K = 30·2 = 60 зубцов.

Редукторы можно сделать по-разному. У одних червяк делается из обыкновенного крепежного винта, у других он изготовляется навивкой на стержень в виде пружины проволоки или узкой медной полоски (на ребро). Для прочности витки к стержню следует припаивать. Червячные шестерни подбирают от ненужного часового механизма. Но их можно сделать и самим: нарезать напильником из латунного или дюралевого диска.

При изготовлении редукторов нужно следить за тем, чтобы винт и шестерня при вращении не имели бы осевого смещения. В быстроходных редукторах его валы следует устанавливать на подшипниках.

Достоинства червячной передачи:

  • Плавность и бесшумность работы;
  • Большое передаточное число.

Недостатки червячной передачи:

  • Усиленное тепловыделение;
  • Повышенный износ;
  • Склонность к заеданию;
  • Сравнительно низкий кпд.

Применение червячной передачи:
Преимущественно используется, когда требуется большое передаточное число.

Цепная передача

Основной величиной цепной передачи является шаг. Шагом считается расстояние между осями роликов у цепи или расстояние между зубцами звездочки.

Кроме роликовых цепей, в машинах широко применяются еще зубчатые, так называемые бесшумные цепи. Каждое звено их соединено из нескольких зубчатых пластин в ряд. Ширина этой цепи намного больше, чем роликовая. Звездочка такой передачи похожа на шестерню. Зубчатые цепи могут работать на больших скоростях.

Читать еще:  Объем топливного бака лада калина универсал

Допустимое передаточное число цепных передач может быть до 1:15. Самое малое число зубцов у звездочек берут: у роликовых цепей — 9, а у зубчатых — 13-15. Расстояние между осями звездочек принимают не менее полуторного диаметра большой звездочки.

Цепь надевается на звездочки не туго, как ремни, а с некоторым провисанием. Для регулирования натяжения применяется натяжной ролик. Число оборотов ведомой звездочки зависит от соотношения зубцов на обеих звездочках.

Достоинства цепной передачи:

  • Меньшая чувствительность к неточностям расположения валов;
  • Возможность передачи движения одной цепью нескольким звездочкам;
  • Возможность передачи вращательного движения на большие расстояния.

Недостатки цепной передачи:

  • Повышенный шум и износ цепи при неправильном выборе конструкции, небрежном монтаже и плохом уходе.

Применение цепной передачи:
При межосевых расстояниях, при которых зубчатые передачи требуют промежуточных ступеней или паразитных зубчатых колес, не вызываемых необходимостью получения нужного передаточного отношения; при необходимости работы без проскальзывания (препятствующего применению клиноременных передач).

Храповые механизмы

Но чаще бывает другое назначение храпового механизма — предохранения вала с храповиком от проворачивания. Так, у лебедки при подъеме груза храповик с собачкой не дают барабану провертываться обратно.

Иногда нужно получить вращение храповика не только в одну сторону, но и в другую. В этом случае зубцы у храповика делают прямоугольными, а собачку — перекидной (б). Перекинув собачку вправо или влево, можно изменить и вращение храповика.

Число зубцов на храповике зависит от требуемого угла поворота. На какую часть окружности поворачивается храповик, столько делают и зубцов. Например, если на 60° — одну шестую долю окружности, то берут 6 зубцов; на 30° — одну двенадцатую долю — делают 12 зубцов и т.д. Меньше шести зубцов на храповике обычно не бывает.

Храповик должен быть небольшим. Большой храповик потребует увеличения размаха рычага и большого хода кривошипа, качающего рычаг. Высоту зубца храповика следует брать в пределах 0,35-0,4 от шага. Профиль зубца делают остроугольным, пологую сторону зубца — прямой, но ее можно и очерчивать по радиусу. Рычагов лучше брать два, помещая их по обеим сторонам храповика. При двух рычагах собачка и поводок от кривошипа встанут между ними и уменьшат перекос при работе. Нажим собачки можно осуществлять не только пружиной, но и резинкой. Конец собачки следует хорошо скашивать, чтобы она надежнее упиралась в зубец.

Каденс

Частота вращения педалей называется каденсом. Система передач дает возможность велосипедистам сохранять наиболее оптимальный ритм движения (скорость вращения педалей), что делает вращение педалей весьма продуктивным. Сегодня мнения гонщиков разнятся относительно того, каким должен быть ритм велосипедной езды. Однако абсолютное большинство согласны с тем, что каденс является наиболее важным. Из слов Пола Догерти: «Человеческое тело доставляет наибольшее количество энергии на вращение педалей в наиболее эффективный способ при определенном каденсе. Я стараюсь держать каденс между 60 и 90 циклов в минуту». Он также отмечает, что большинство рекреационных велосипедистов педалируют слишком медленно, неэффективно, расходуя энергию на высоких передачах.

Каденс у профессиональных велогонщиков очень высокий, у шоссейников находится в пределах 75–120 об/мин. Совсем другой показатель каденса в маунтинбайке.

Рути Маттес, чемпионка мира по кросс-кантри объясняет: «В маунтинбайке зачастую поднимаешься в очень крутой подъем и сразу спускаешься по быстрому спуску, иногда даже не педалируя. Просто балансируешь на велосипеде, без тормозов так быстро, как только можно. В маунтинбайке используется широкий спектр и разнообразие каденса».

Коэффициент полезного действия (КПД)

Расчет КПД рассмотрим на примере червячного редуктора. Он будет равен отношению механической выходной мощности и входной мощности:

ñ [%] = (P2/P1) x 100

где
P2 – выходная мощность;
P1 – входная мощность.

ВАЖНО!
В червячных редукторах P2 МОСКВА
Огородный проезд, д. 5, стр. 6
+7 (495) 966-07-07

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector