Расчет цепной передачи

Опубликовано 23 Сен 2013
Рубрика: Механика | 16 комментариев



Цепи приводные роликовые для цепной передачиВ предлагаемой вашему вниманию статье представлена программа, выполняющая расчет цепной передачи с приводной роликовой цепью. Прочитав этот материал, вы познакомитесь с понятным, простым, пошаговым руководством по выполнению проектировочного расчета...

...цепной передачи. Передачи с зубчатыми и тяговыми пластинчатыми цепями рассматриваться в рамках этой статьи не будут.

Для подписчиков сайта в конце статьи размещена ссылка на скачивание рабочего файла с программой.

Если расчеты зубчатых передач, ременных в большой степени регламентированы ГОСТами, то расчет цепных, почему-то, ГОСТом никогда не регламентировался и выполнялся и выполняется по методикам различных авторов. Все корифеи «Деталей машин» — П. Ф. Дунаев, Д. Н. Решетов, А. А. Готовцев, И. П. Котенок, В. И. Анурьев, С. А. Чернавский — «приложили руки» и головы к созданию алгоритмов расчетов цепных передач. На протяжении многих лет своей карьеры инженера-конструктора, выполняя расчеты цепных приводов, я руководствовался чаще всего материалами  В. И. Анурьева и С. А. Чернавского. Излагаемая далее методика базируется полностью на их материалах.

Цепная передача во многом схожа с ременной передачей, обе относятся к передачам с гибкой связью, но цепная обладает большей нагрузочной способностью при равных габаритах, является менее скоростной, более шумной и требует смазки. Эти качества и определяют основное «место жительства» цепной передачи – после редуктора до вала рабочего органа. Широчайшее применение данный вид передач нашел в приводах рольгангов, конвейеров и самых разнообразных станков и машин.

Я предлагаю вам решение, требующее от вас пошагового движения по пунктам расчета и ответов на простые короткие вопросы. При этом все необходимые формулы, материалы, таблицы и подсказки для ответов на эти вопросы размещены в примечаниях к ячейкам! То есть вам не нужно «лазить» по справочникам – все необходимое всегда будет у вас «под рукой»! Такой подход позволяет решать поставленные задачи за считанные минуты, увеличивая производительность труда в десятки раз!

Для получения информации о выходе новых статей и для возможности скачивать рабочие файлы программ прошу вас подписаться на анонсы в окне, расположенном в конце статьи или в окне вверху страницы.

Введите адрес своей электронной почты, нажмите на кнопку «Получать анонсы статей», подтвердите подписку в письме, которое тут же придет к вам на указанную почту!

Цепная передача. Проектировочный расчет в Excel.

Если на вашем компьютере нет программы MS Excel, то ее в данном случае можно полноценно заменить программой OOo Calc из пакета Open Office, который можно бесплатно скачать и установить.

Расчет будем делать для передачи с двумя звездочками, без специальных натяжных устройств. Схему роликовой цепной передачи вы видите на рисунке, расположенном чуть ниже. Начинаем работу — включаем Excel и открываем новый файл. Далее будет детально описан процесс создания программы расчета.

Схема цепной передачи с размерами

В ячейки со светло-бирюзовой заливкой будем писать исходные данные и данные, выбранные пользователем по таблицам или уточненные (принятые) расчетные данные. В ячейках со светло-желтой заливкой считываем результаты расчетов. В ячейках с бледно-зеленой заливкой помещены мало подверженные изменениям исходные данные. Синий шрифт – это исходные данные, красный шрифт – это результаты расчетов, черный шрифт – промежуточные и не главные результаты.

Еще раз напоминаю, что в примечаниях ко всем ячейкам столбца D размещаем пояснения, как и откуда берутся или по каким формулам считаются все значения в таблице файла!!!

Исходные данные (блок 1):

1. Коэффициент полезного действия передачи КПД (это КПД цепной передачи и КПД двух пар подшипников качения) пишем

в ячейку D2: 0,921

2. Предварительное значение передаточного числа передачи u' записываем

в ячейку D3: 3,150

Цепная передача должна проектироваться с передаточными числами желательно  не более 7, в особых случаях – не более 10.

3. Частоту вращения вала малой приводной звездочки n1 в  об/мин вводим

в ячейку D4: 120,0

Частота вращения быстроходного вала передачи не должна превышать значений, указанных в примечании к ячейке D4!

4. Номинальную мощность привода (мощность на валу меньшей звездочки) P1 в  КВт заносим

в ячейку D5: 5,000

Расчет цепной передачи (блок 1):

5. Определяем число зубьев ведущей малой звездочки z1

в ячейке D6: =ОКРВВЕРХ(31-2*D3;1)=25

z1=31-2*uс округлением в большую сторону до целого числа (желательно до нечетного, еще лучше до простого числа)

6. Вычисляем вращательный момент на валу малой звездочки T1  в Н*м

в ячейке D7: =30*D5/(ПИ()*D4)*1000=397,9

T1=30*P1/(π*n1)

7. Определяем число зубьев ведомой большой звездочки z2

в ячейке D8: =ОКРУГЛ(D3*D6;0)=79

z2=z1*uс округлением до целого числа

Число зубьев большой звездочки не должно превышать 120!

8. Уточняем окончательное передаточное число передачи u

в ячейке D9: =D8/D6=3,160

u=z2/z1

9. Рассчитываем отклонение передаточного числа окончательного от предварительного delta в %

в ячейке D10: =(D9-D3)/D3*100=0,32

delta=(u u)/u’

Отклонение передаточного числа желательно не должно превышать 3% по модулю!

10. Частоту вращения вала большой звездочки n2 в об/мин  считаем

в ячейке D11: =D4/D9=38,0

n2=n1/u

11. Мощность на валу большой звездочки P2 в  КВт определяем

в ячейке D12: =D5*D2=4,606

P2=P1*КПД

12. Вычисляем вращательный момент на валу большой звездочки T2  в Н*м



в ячейке D13: =30*D12/(ПИ()*D11)*1000=1158,4

T2=30*P2/(3,14*n2)

Таблица Excel с программой расчета цепной передачи

Исходные данные (блок 2):

Все значения коэффициентов в этом блоке назначаем в соответствии с рекомендациями, приведенными в примечаниях к соответствующим ячейкам.

13. Назначаем динамический коэффициент kд  и записываем

в ячейку D14: 1,00

14. Выбираем коэффициент межосевого расстояния передачи kа  и записываем

в ячейку D15: 1,00

15. Назначаем коэффициент наклона оси передачи к горизонту kн  и записываем

в ячейку D16: 1,00

16. Назначаем коэффициент регулировки натяжения цепи kр  и записываем

в ячейку D17: 1,25

17. Выбираем коэффициент способа смазки цепи kсм  и записываем

в ячейку D18: 1,40

18. Выбираем коэффициент периодичности работы передачи kп  и записываем

в ячейку D19: 1,25

Расчет цепной передачи (блок 2):

19. Вычисляем коэффициент условий эксплуатации передачи kэ

в ячейке D20: =D14*D15*D16*D17*D18*D19 =2,19

kэ =kд*kа*kн*kр*kсм*kп

Далее пользователь работает с программой по циклу в диалоговом режиме.

20. Задаемся числом рядов цепи m и заносим

в ячейку D21: 1

21. Принимаем предварительно допускаемое давление в шарнирах цепи (при z1=17) [p’] в МПа

в ячейке D22: 27,0

Это примерно среднее значение при n1=120 об/мин по таблице в примечании к ячейке D22.

22. Вычисляем допускаемое давление в шарнирах цепи (при z1=25) [p] в МПа

в ячейке D23: =ЕСЛИ(D21=1;D22*(1+0,01*(D6-17));D22*(1+0,01*(D6-17))*0,85)=29,2

при m=1: [p]=[p']*(1+0,01*(z1-17))

при m=2: [p]=[p']*(1+0,01*(z1-17))*0,85

23. Определяем расчетный минимальный шаг цепи t в мм

в ячейке D24: =2,8*(D7*1000*D20/D6/D21/D23)^(1/3)=29,704

t'=2,8*(T1*kэ/(z1*[p]*m))^(1/3)

24. Выбираем из стандартного ряда, приведенного в примечании к ячейке D25, ближайшее большее от расчетного значение шага цепи t в мм и записываем

в ячейку D25: 31,750

21/2. Возвращаемся к п.21 и записываем уточненное для выбранного шага цепи t=31.750 мм допускаемое давление в шарнирах цепи (при z1=17) [p’] в МПа

в ячейку D22: 26,0

22/2. Считываем новое значение допускаемого давления в шарнирах цепи (при z1=25) [p] в МПа

в ячейке D23: =ЕСЛИ(D21=1;D22*(1+0,01*(D6-17));D22*(1+0,01*(D6-17))*0,85)=28,1

23/2. Считываем новое значение расчетного минимального шага цепи tв мм

в ячейке D24: =2,8*(D7*1000*D20/D6/D21/D23)^(1/3)=30,080

Выбранный нами в п.24 шаг цепи t остался больше расчетного значения t. Это хорошо, иначе нам пришлось бы выбирать из стандартного ряда новое большее значение шага цепи t и  повторять возврат к п.21.

25. По выбранному шагу определяем из таблицы примечания к ячейке D26 площадь проекции шарнира цепи A в мм2 и записываем

в ячейку D26: 262

26. Рассчитываем линейную скорость цепи v в м/с

в ячейке D27: =D6*D25*D4/60000=1,6

v=z1*t*n1/60000

Линейная скорость цепи желательно не должна превышать 7 м/с для открытых передач!

27. Окружную силу Ft в Н считаем

в ячейке D28: =D5*1000/D27=3149,6

Ft=P1*1000/v

28. Определяем расчетное давление в шарнирах цепи p в МПа

в ячейке D29: =D28*D20/D26=26,3

p=Ft*kэ/A

29. На этом шаге программа сравнивает расчетное давление в шарнирах цепи p с допускаемым давлением [p] и выдает резюме

в объединенной ячейке B30C30D30E30: =ЕСЛИ(E29<=E23;"Все хорошо: p<[p]!!!";"Необходимо вернуться к п.20, так как p>[p]!!!")= Все хорошо: p<[p]!!!

Если  p>[p], то необходимо вернуться к п.20 и выполнить расчет вновь, увеличив рядность или шаг цепи

Если  p<[p], то, как в нашем примере, все хорошо, можно переходить к завершающему блоку расчета цепной передачи

Расчет цепной передачи (блок 3):

30. Вычисляем минимальное рекомендуемое межцентровое расстояние передачи a min  в мм

в ячейке D31: =30*D25=953

a min=30*t

31. Вычисляем максимальное рекомендуемое межцентровое расстояние передачи a max  в мм

в ячейке D32: =50*D25=1588

a max=50*t

Межосевое расстояние цепной передачи не должно превышать 80*t!

32. Назначаем из определенного выше диапазона и конструктивных параметров предварительное межцентровое расстояние передачи a  в мм и пишем

в ячейку D33: 1000

Межосевое расстояние желательно выбирать из диапазона: a min<a<a max

33. Вычисляем расчетное число звеньев цепи Lt

в ячейке D34: =2*D33/D25+0,5*(D6+D8)+(((D8-D6)/(2*ПИ()))^2)/(D33/ D25)=117,3

Lt'=2*a'/t+0,5*(z1+z2)+(((z2-z1)/(2*π))^2)/(a'/t)

34. Выбираем число звеньев цепи Lt , округлив полученное выше значение Lt до ближайшего целого четного значения и записываем

в ячейку D35: 118

35. Вычисляем окончательное уточненное межцентровое расстояние цепной передачи a в мм с учетом необходимого провисания цепи

в ячейке D36: =0,25*D25*(D35- (D6+D8)/2+((D35- (D6+D8)/2)^2-8*((D8-D6)/2/ПИ())^2)^0,5)*0,996=1007

a=0,25*t*(Lt-0,5*(z1+z2)+((Lt-0,5*(z1+z2))^2-8*((z2-z1)/(2* π))^2)^0,5)*0,996

36. Определяем делительный диаметр ведущей малой звездочки d1

в ячейке D37: =D25/SIN (ПИ()/D6)=253,3

d1=t/sin(π/z1)

37. Вычисляем делительный диаметр ведомой большой звездочки d2

в ячейке D38: =D25/SIN (ПИ()/D8)=798,6

d2=t/sin(π/z2)

Проектировочный расчет в Excel цепной передачи с двумя звездочками без специальных натяжных устройств выполнен. Определены основные  параметры и габаритные размеры передачи на основе частично заданных силовых и кинематических характеристик. Полученные данные можно использовать для более детального геометрического расчета звездочек и проверочных силовых расчетов.

Всегда жду ваших отзывов, вопросов, комментариев на статью, уважаемые читатели!!!

Прошу УВАЖАЮЩИХ труд автора скачать файл ПОСЛЕ ПОДПИСКИ на анонсы статей.

ОСТАЛЬНЫМ можно скачать просто так... — никаких паролей нет!

Ссылка на скачивание файла: raschet-tsepnoy-peredachi (xls 55,5KB).

Другие статьи автора блога

На главную


Введите Ваш e-mail:

Статьи с близкой тематикой

Отзывы

16 комментариев на «Расчет цепной передачи»

  1. Николай 01 Дек 2013 17:51

    Большое спасибо, жить стало проще :).

  2. Andrey 12 Дек 2014 14:59

    Отлично!большое спасибо!все очень просто и полезно!

  3. aleks 12 Янв 2015 17:03

    Большое спасибо!!!!!

  4. Куцар 29 Янв 2015 14:39

    Спасибо большое

  5. Александр 26 Мар 2015 14:56

    Очень большие значения звездочек, межосевого расстояния. Мне не подошло. Каждый случай уникальный. Как шаблон под все цепные передачи — не подходит. Обычная пара у меня получилась z=25 z2=75 — это бред. Это еще станок нужно найти. Сама прога сделана отлично! Спасибо автору за труд.

  6. Александр Воробьев 26 Мар 2015 15:00

    Александр, подходите к вопросу «гибче». Нужно в вашей ситуации меньшее число зубьев — нарушьте рекомендации и впишите нужное вам значение вместо формулы в ячейку D6 и двигайтесь дальше. А то сразу — «бред, где станок найти...»

  7. Константин 24 Фев 2016 15:10

    Большое большое спасибо! Супер таблица!

  8. Рустам 13 Апр 2016 14:18

    Файл не открывается. Excel говорит, что файл поврежден. ???

    Скаченный файл почему-то весит 56 832 kb

  9. Александр Воробьев 13 Апр 2016 14:31

    Рустам, только что скачал и открыл — 55,5KB. Высылаю Вам по почте. Проверьте антивирусом свой ПК.

  10. Александр Воробьев 13 Апр 2016 14:33

    Еще, Рустам, размер файла 56 832 байта, а не килобайта!

  11. Алексей 20 Июн 2016 21:33

    Добрый день! Можете подсказать по вопросу?

    Зашел спор с коллегами по гаражу: возможно ли использовать растянувшуюся цепь мотоцикла с учетом ее укорачивания?

    Дано: стандартная цепь 520 (т.е шаг цепи 15,875), 106 звеньев, звезды 13/42. По Вашему расчету получается межосевое расстояние 616 мм

    Допустим она условно вытянулась до шага цепи 17 мм, т.е при том же кол-ве звеньев межосевое становится 660 мм, что превышает максимально возможное расстояние.

    Следовательно необходимо уменьшить длину цепи, вводим межосевое 616 мм и получаем 101 звено в цепи, округляем до 100 и получаем окончательный межосевой размер 609 мм

    Возможны ли такие манипуляции с цепной передачей?

    ЗЫ: Из расчета следует что необходимо увеличивать делительный диаметр звезд, насколько влияет данный параметр при сохранении звезд? Насколько я понимаю уменьшается площадь контакта в зонах зацепления.

  12. Александр Воробьев 21 Июн 2016 17:46

    Алексей, здравствуйте.

    Растянутую цепь, я считаю, использовать не следует по причине повышенного износа зубьев звездочек из-за геометрического несоответствия шагов. Передача часто начинает «щелкать». Ударные нагрузки и резкое натяжение-ослабление цепи быстро приведут к разрушению и зубьев и цепи.

    Но бывает и иначе: вытягивающаяся цепь постепенно деформирует и изнашивает профиль звездочки «под себя», и передача работает надежно достаточно долго при своевременных регулировках.

    Важным моментом является то, как вытянулась цепь. Если с люфтами в шарнирах, то это «лучше» для звездочек, чем удлинение пластин.

  13. Алексей 22 Июн 2016 01:11

    Допустим цепь не вытянута, новая и ее надо укоротить с 106 звеньев до 102. Это влияет только на межосевое расстояние?

  14. Александр Воробьев 22 Июн 2016 08:47

    Да, это влияет только на межосевое расстояние.

  15. Умный 15 Окт 2016 01:22

    А профиль зуба где?? Всё на помойку!!!

  16. Александр Воробьев 15 Окт 2016 11:52

    Видимо не такой уж и Умный, скорее — Слепой...

    Профиль зуба.

Ваш отзыв







  • Посетители: 657 649

  • Подписчики: 3 416