Динамика цепной передачи

Рис.6. Скорости шарниров в зацеплении со звёздочкой

На рис. 6 показаны скорости шарниров и зубьев ведущей звёздочки. В данный момент шарнир А находится в зацеплении, а шарнир В приближается к зацеплению с зубом С. Скорость шарнира А равна окружной скорости звёздочки v в точке, совпадающей с центром шарнира. Эту скорость можно разложить на составляющие: v₂, направленную вдоль ветви цепи и v₁, перпендикулярную к цепи.

В зависимости от положения шарнира составляющие скорости изменяются:

Здесь значение угла изменяется в пределах: . Угол соответствует входу в зацепление шарнира А, угол шарнира В, а .

Далее на рисунке показаны графики изменения скоростей v₁ и v₂. Эти скорости являются периодическими функциями времени t, период которых равен . На графике при t = 0; при и при .

Движение ведомой звёздочки определяется скоростью v₂. Периодическое изменение этой скорости сопровождается изменением передаточного отношения и дополнительными динамическими нагрузками. Со скоростью v₁ связаны поперечные колебания ветвей цепи и удары шарниров о зубья звёздочки. На рисунке видно, что в момент входа в зацепление шарнира В с зубом С вертикальные составляющие их скоростей и направлены навстречу друг к другу - соприкосновение шарнира с зубом сопровождается ударом. Таким образом, мы установили, что передаточное отношение цепной передачи колеблется в пределах одного шага и работа неизбежно сопровождается ударом, что хорошо видно на графиках скоростей.

5. Построение профиля зуба звёздочки

Построение профиля зуба звездочек для приводных роликовых цепей регламентируется ГОСТ 591 и для тяговых цепей ГОСТ 592. Профиль зуба звёздочек для зубчатых цепей строится по ГОСТ 13576.

Рис.7. К построению профиля зуба звёздочки

Ниже приводятся расчётные зависимости для построения профиля зуба звёздочки по ГОСТ 591. (Обязательная часть выполнения лабораторной работы).

На рис.7 показан профиль зуба звёздочки и принятые условные обозначения, а в табл. 1 приведены расчётные формулы. На рис.8 показаны зубья звёздочки в поперечном сечении, а в табл. 2 приведены расчётные формулы.

Таблица 1.

Расчётные формулы для построения профиля зуба звёздочки

Параметры	Расчётные формулы
Шаг цепи, t	Замерить по цепи
Число зубьев звёздочки, z	Принять z = 26
Диаметр делительной окружности, dд	.
Диаметр окружности выступов, De	.
Диаметр окружности впадин, Di	.
Радиус впадин, r	. (d1 –диаметр ролика цепи, измеренный в ходе работы).
Радиус сопряжения, r1	.
Радиус головки зуба, r2
Половина угла впадины, a	.
Угол сопряжения,	.
Половина угла зуба,	.
Прямой участок профиля, FC	.
Расстояние от центра дуги впадины до центра дуги выступа зуба, ОО2	.
Смещение центров дуг впадин, e	.
Координаты точки, О1	.
Координаты точки, О2	; .

Рис.8. Зубья и венец звёздочки в поперечном сечении

Таблица 2

Расчётные формулы для построения сечения зуба звёздочки

Параметры	Расчётные формулы
Радиус закругления зуба, r3	(d1 –диаметр ролика цепи)
Расстояние от вершины зуба до линии центра дуг закруглений, H
Диаметр обода наибольший, Dc	(h-см. рис. 2)
Радиус закруглений	при шаге
При шаге
Ширина зуба звёздочки	однорядной m1	(В ВН -см. рис.2)
двухрядной m2

Пример выполнения чертежа однорядной звёздочки показан на рис. 9, (обязательная часть лабораторной работы).

Сталь 45 ГОСТ 1050-90.

НВ 230...260.

Зубья звёздочки калить HRC 40...45.

Рис.9. Рисунок звёздочки

В таблице 3 показаны необходимые размеры, которые следует замерить и рассчитать при выполнении рисунка и представить в отчёте.

Таблица 3.

Характеристика геометрии звёздочки

Посадочный диаметр отверстия звёздочки рассчитать исходя из максимально возможного передаваемого крутящего момента по условию допускаемого контактного давления в шарнире цепи, которое принять [p] = 25МПа. Допускаемое напряжение на кручение материала вала, на который будет посажена звёздочка, принять 15МПа. Ширину звездочки по посадочному диаметру рассчитать из условия смятия выбранной стандартной призматической шпонки, принимая для материала шпонки = 80МПа.

6. Прочностные расчёты цепи

(Обязательный раздел лабораторной работы)

В данном разделе необходимо определить нагрузку, передаваемую цепью из условия допускаемого удельного давления в шарнире предложенного образца втулочно-роликовой цепи и из условия разрушения внутренней пластины цепи по сечению в месте посадки втулки.

Из условия допускаемого давления в шарнире цепи рабочая нагрузка F, передаваемая цепью, определится из выражения ,

где: [p] = 25МПа – допускаемое удельное давление в шарнире цепи;

К_э - коэффициент, учитывающий условия монтажа и эксплуатации цепной передачи, который получается умножением коэффициентов, учитывающих динамику работы передачи, величину межосевого расстояния, угол наклона передачи к горизонту, способ натяжения цепи, условия смазки и сменность работы (для данной лабораторной работы рекомендуется принять К_э = 3); А_оп – площадь внутренней опорной поверхности втулки цепи (см. рис. 2и 3). .

Из условия разрушения пластин цепи рабочая нагрузка F₁, передаваемая цепью, определится из выражения ,

где =180МПа – допускаемое напряжение на растяжение материала пластин; К_з = 8 – нормативный коэффициент запаса прочности цепи на разрыв;

z – количество рядов цепи; размеры: h, d_вт, В, В_ВН - из фактических измерений (см. рис.3).