Расчет звездочки цепной передачи в excel
Каждый мотоциклист рано или поздно сталкивается с ситуацией когда ему приходится заменять цепь и звёзды. В следсвии чего возникает впоросы, а можно ли изменить размер цепи и звёзд, как повлияет смена размера звёзд на длину цепи, как расчитать новую длину цепи после сены звёзд. В этом поможет онлайн программа расчёта зависимости длины цепи от размера звёзд. Всё очень просто.
Необходимо указать цепь и звёзды которые рекомендует завод изготовитель, или же тот комплект которрый сейчас стоит. Размер цепи 520 525 530 сможете найти прямо на цепи, сбоку на звеньях это указано. Посчитать количество зубков звёзд тоже не сложно, посчитаете перед и зад заполните форму, после чего начинайте подбирать желаемый комплект наблюдая как будет меняться длина цепи и зависимость скоростей. Скорость будет изменять в следствии изменений звёзд
Программа для расчета самодельных звезд, в том числе и овальных
sprocket.zip Я нашел в сети офигительную программу для расчета звезд любого размера, в том числе и овальных звезд. Сбылась давняя мечта.
Программа для расчета самодельных звезд, в том числе и овальных
(v1.1, July 2002, by Giles Puckett)
Блуждая по просторам интернета в поисках ответа на вечный вопрос – "Как сделать овальные звезды. " я набрел на сайт fleettrikes.com, конкретно на страничку http://www.fleettrikes.com/tthindex.htm, на которой очень подробно расписана история изготовления и применения овальных звезд одним очень известным самодельщиком. Я уже наталкивался на этот сайт года четыре назад, но тогда там не было ничего интересного для меня. Но сейчас все сильно изменилось. Я читал об одном очень удачном наклоняющемся дельта-трайке Black Max, и я очень зауважал его создателя, потому что мне очень понравилась и сама идея наклоняющегося трайка, и успехи этого трайка в гонках. Но когда я в поисках овальных звезд натолкнулся на вот эту страничку, и увидел, что она до сих под обновляется, и последнее обновление – как раз про примененение овальных звезд на "Черном Максе", радости моей не было предела. И я тоже захотел овальные звезды. И стал читать про изготовление звезд подробнее. И нашел ее. Программу для расчета самодельных овальных звезд. АААА.
Аннотация к программе
Эта программа позволит вам сгенерировать звезду любого размера, круглую, либо овальную, под любое крепление. Вы можете изготовить звезду под старые нестандартные шатуны, или экспериментировать с овальными звездами. Программа не переведена – если найдутся программеры, способные преевести меню, то я буду очень признателен.
В меню только две команды – File/Settings и File/Print.
Команда File/Settings открывает окно диалога, в котором можно выбрать следующее:
Из недостатков: можете сохранить звезду, но на самом деле нужно вводить не так уж много значений, которые и так легко запомнить. Все значения метрические.
File/Print. распечатает готовый шаблон на одной или нескольких страничках бумаги. Если распечатано больше одной страницы, то там будет нахлест в 15 мм, и осевые линии, так что можно будет склеить один большой лист из нескольких страничек, если у вас А4 принтер. Если у вас принтер А3, то так будет намного лучше.
Изготовление звезды
Используйте спрей, чтобы приклеить распечатанный лист со звездой на лист дюраля толщиной 2 или 2,5 мм. Чем толще лист, тем звезда будет жестче в поперечной плоскости, но тем больше снимать с зубьев, так как толщина зубьев для многоскоростной цепи не должна превышать 2 мм.Хорошо бы еще приклеить чистый лист с обратной стороны листа, чтобы не поцарапать ее.
Накерните отверстия керном, потом просверлите сначала маленьким сверлом, а под конец 8 мм сверлом. Прорещьте отверстия с внешней стороны диска лобзиком или ножовкой, оставляя как можно больше "мяса" на зубьях. Прорежьте центральные отверстия и отверстия для облегчения звезды, какие пожелаете.
Затем будет долгая работа по выпиливанию зубьев. Их нужно сначала сделать тольше, особенно, если мы используете лист металла толщиной 2,5 мм. Затем возьмите НОВУЮ цепь, чтобы проверять праильность зубьев цепи. Цепь должна перекатываться по зубьям без застреваний, и без смазки. С практикой придет навык и дело пойдет легче. Чтобы сделать звезду на 60 зубьев, нужно несколько часов работы и это будет хорошей развлекухой 🙂
Если вы наденете звезду на шатуны и будете крутить педали, вы можете сточить зубья напильником, который будете держать в другой руке (эдакий станок для бедняков).
Еще одна мысль – чтобы цепь легче переключалась. нужно будет или стачивать звезды попеременно с обоих сторон, типа как на звездах Hyperglide, либо удалять каждый 4-й или 5-й зуб на всех звездах, кроме самой маленькой. Это поможет переключаться, особенно если звезды очень большие.
Как правильно сориентировать овальную звезду?
В инструкции к овальным звездам Qring есть важное замечение о том, что при выборе ориентации овальной звезды на лигераде нельзя слепо следовать аналогичным советам и правилам, данным для стандартного "вертикального" велосипеда. Положение цепи и направление усилия на лигераде мало того что отличается от велосипедных, так еще и на разных лигерадах и трайках цепь идет под разномыми углами, и еще отличается угол приложения усилия ввиду разной высоты сиденья. Всвязи с этим на разных конструкциях звезда будет расположена под разными углами к шатунам.
Специально для мира лигерадом и трайков Qrings выпустили очень универсальную звезду с 35 крепежными отверстиями по кругу, позволяющими ставить звезду под тему углами, которые больше всего соответствуют углам приложения усилий:
Для того, чтобы правильно расположить звезду, нужно для начала найти "мертвые точки", в которых передаваемое ногами на шатуны усилие будет минимально. В велосипедном мире эти точки называются "Верхняя мертвая точка" (ВМТ) и "Нижняя мертвая точка" (НМТ). Применительно к лигерадам из-за горизонтального положения тела эти два опрееления могут внести путаницу, поэтому я предлагаю ввести 2 новых определения, более подходящим у миру "лежачих" велосипедов: "Ближняя мертвая точка" (БМТ) и "Дальняя мертвая точка" (ДМТ)."Мертые точки" – это максимально удаленная и максимально приближенная к райдеру точки. На картинках можно оценить, насколько положения шатунов в этих точках различается на разных конструкциях:
Шатуны нужно зафиктировать в этом положении, чтобы не сбились.
Затем нужно расположить на шатунах овальные звезды так, чтобы малая ось звзед была перпендикулярна цепи. Потом нужно покататься какое-то время, много-много километров, чтобы ноги привыкли к новым ощущениям, и потом уже можно немного смещать звезду впред-назад, по часовой и против часовой стрелки, чтобы добиться различных "фишек". Если звезда идет немного позже шатуна, то это лучше для ускорений, а если раньше, то это хорошо для максимальной скорости. Если вы хотите предавать больше усилий в начале хода педали, то нужно смещать звезду, вращая по часовой относительно шатунов (если смотреть справа).. Если же вы хотите передавать больше усилий ближе к концу хода педалей, то нужно смещать звзеду, вращаяя ее против часовой.
ЗВЕЗДОЧКИ ПРИВОДНЫХ ЦЕПЕЙ
ГОСТ 591—69 (в ред. 1989 г.) устанавливает два профиля зубьев звездочек:
без смещения центров дуг впадин; со смещением центров дуг впадин
11. Метод расчета и построение профиля зубьев звездочек
для приводных роликовых и втулочных цепей
Профиль зубьев со смещением 1 центров дуг впадин
Размеры по стандартам на цепи по ГОСТ 13568—75 и ГОСТ
21834-76
Геометрическая характеристика зацепления λ
Число зубьев звездочки z
Диаметр делительной окружности d∂
Диаметр делительной окружности выступов Dе
Коэффициент высоты зуба К
Диаметр окружности впадин Di
Наибольшая хорда (для контроля звездочек с нечетным числом зубьев)
Lx
Радиус впадин r
Радиус головки зуба r2
Половина угла впадины α
Угол сопряжения β
Половина угла зуба j
Прямой участок профиля FC
Расстояние от центра дуги впадины до центра дуги головки зуба ОО2
Смещение центров дуг впадин е
1 Для зубьев, образуемых без смещения центров дуг впадин, е=0,
ГОСТ 591—69 устанавливает профиль зубьев звездочек для цепей с геометрической характеристикой λ ≤ 2.
Диаметр окружности выступов Dе вычисляют с точностью до 0,1 мм; остальные линейные размеры — до 0,01 мм, а угловые — до 1 ΄ .
Для определения диаметров d∂ и Dе следует пользоваться табл. 14.
12. Значения величин для расчета и построения профиля зубьев звездочек
ПР-31,75-8900
ПРА-31,75-8900
2ПР-31,75-17700
ПРА-38,1-12700
ПР-38,1-12700
2ПР-38,1-25400
ПР-12,7-1820-1
ПР-12,7-1820-2
2ПР-12,7-3180
ПР-44,45-17240 ПРА-44,45-17240
2ПР-44,45-34480
ПР-15,875-2300-1
ПР-15,875-2310-2 2ПР-15,875-4540
Табличные значения d∂, Dе ,Di, Dc , Lx, r2, х1, у1 в зависимости от z и типов цепей даны в приложении к ГОСТ 591—69.
Расчет и построение основных размеров зубьев и венцов однорядной, двухрядной и многорядной звездочки в поперечном сечении следует выполнять в соответствии с табл. 13.
13. Зубья и венец звездочки в поперечном сечении
1. Диаметр элемента зацепления цепей Dц:
втулочных Dц = d2
роликовых Dц = d3
2. Ширина пластины цепи (наибольшая) h
3. Расстояние между внутренними пластинами цепи b3
4. Расстояние между осями цепи А
5. Радиус закругления зуба (наименьший) r3
6. Расстояние от вершины зуба до линии центров дуг
закруглений h3
7. Диаметр обода (наибольший) D * с
8. Радиус закругления r4
при шаге t ≤ 35 мм
при шаге t >35 мм
9. Ширина зуба звездочки
двухрядной и трехрядной b2
10. Ширина венца многорядной звездочки Вn
Размеры зубьев и венцов звездочек для приведены в табл. 16.
Допуски. ГОСТ 591—69 устанавливает три группы точности размеров зубьев и венцов звездочек. Предельные отклонения размеров зубьев и венцов звездочек по группам точности должны соответствовать приведенным в табл. 15.
Параметр шероховатости поверхности зубьев Ra следует принимать в зависимости от окружающей скорости до 8 м/с не более
6,3 мкм, свыше 8 м/с — не более 3,2 мкм.
Предельные отклонения диаметра отверстия ступицы звездочки следует принимать не ниже Н8.
15. Предельные отклонения и допуски на размеры зубьев и венцов звездочек
Отклонения и допуски, мкм, при диаметре звездочки, мм
120 до 260
260 до 500
500 до 800
800 до 1250
1250
120 до 260
260 до 500
500 до 800
800 до 1250
1250
120 до 260
260 до 500
500 до 800
800 до 1250
1250
Разность шагов
∆t (одной звез-
дочки) при шаге t, мм
В 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.
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.
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* u’ с 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 = z 1 * u’ с 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 )
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 = k д * k а * k н * k р * k см * 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 n 1 =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*( z 1 -17))
при m =2: [ p ] = [ p '] *(1+0,01*( z 1 -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*( T 1 * k э /( z 1 * [ 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 t’ в 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 = P 1 *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[p]. ") = Все хорошо: p < [p] .
Если p > [ p ] , то необходимо вернуться к п.20 и выполнить расчет вновь, увеличив рядность или шаг цепи
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’
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
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
d 1 = t /sin(π/ z 1 )
37. Вычисляем делительный диаметр ведомой большой звездочки d2
в ячейке D38: =D25/SIN (ПИ()/D8) =798,6
d 2 = t /sin(π/ z 2 )
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.
Прошу УВАЖАЮЩИХ труд автора скачать файл ПОСЛЕ ПОДПИСКИ на анонсы статей.
ОСТАЛЬНЫМ можно скачать просто так. — никаких паролей нет!
До широкого распространения станков с ЧПУ зубья звездочек цепных передач нарезали чаще всего на обычных фрезерных станках дисковыми фрезами в делительных головках или – реже — червячными фрезами на зубофрезерных станках. Но для полного соответствия профиля зуба.
. при обработке дисковой фрезой теоретическому профилю необходимо для каждого числа зубьев звездочки изготовить «свою» фрезу. Производство огромной номенклатуры дорогостоящих фрез экономически нецелесообразно, и для цепи одного типоразмера стали делать 5 фрез, как некий компромисс между точностью получаемого профиля и стоимостью.
Фреза №1 – для z=7 и 8
Фреза №2 – для z=9…11
Фреза №3 – для z=12…17
Фреза №4 – для z=18…35
Фреза №5 – для z>35
Сегодня на станках плазменной, лазерной, электроэрозионной, гидроабразивной резки с ЧПУ, фрезерных с ЧПУ можно изготавливать без специального дорогостоящего инструмента звездочки цепных передач с профилями зубьев точно соответствующими теории. Это, безусловно, положительно сказывается на износостойкости и цепи и зубьев при эксплуатации передачи.
При создании управляющей программы для изготовления профилей зубьев звездочки цепной передачи в большинстве случаев необходимо получить или сделать dxf-файл с чертежом контура детали в натуральную величину (в масштабе 1:1).
Современные CAD-программы для конструкторов-механиков решают эту задачу за «пару кликов мышью». Представленный далее геометрический расчет звездочки цепной передачи в Excel покажет – «как они это делают» и поможет сделать чертеж тем, у кого нет этих дорогостоящих CAD-программ.
Расчет в Excel профиля звездочки.
Расчет звездочки цепной передачи выполняется по формулам Таблицы 1 и Таблицы 2 ГОСТ 591-69. Расчет некоторых дублирующих размеров я не стал выполнять, а оставшиеся, необходимые для прорисовки профиля параметры, расположил в таблице в порядке выполнения построений.
Программа в MS Excel:
Проектировочный расчет в Excel роликовой цепной передачи, определяющий исходные данные для рассматриваемой программы, в подробном изложении найдете здесь.
Формулы:
Формулы в программе, как было замечено выше, расположены не в логической последовательности выполнения вычислений, а в порядке потребности в значениях размеров для выполнения геометрических построений.
9. λ = t / d1
10. K =f( λ )
при λ ≤1,5 K =0,480
при λ >1,8 K =0,565
11. γ =180/ z
12. De = t *( K +1/tg ( γ ))
13. dд = t /sin( γ )
14 . Di = dд -2* r
15 . e /2=0,015* t
В точных кинематических реверсивных передачах следует назначить e =0.
16. r =0,5025* d1 +0,05
17. α =55-60/ z
18. r1 =0,8* d1 + r
20. FG = d1 *(1,24*sin( φ ) — 0,8*sin( β ))
21. φ =17-64/ z
22. r2 = d1 *(1,24*cos ( φ )+0,8*cos ( β ) -1,3025) -0,05
23. bn =f ( b1 )
при n =1 bn =0,93* b1 -0,15
при n =2 и n =3 bn =0,90* b1 -0,15
при n =4 bn =0,86* b1 -0,3
24. Bn =( n -1)* A + bn
25. Dc = t *1/tg ( γ ) -1,3* h
26. r3 =1,7* d1
27. h3 =0,8* d1
28. r4 =f ( t )
при t ≤35 r4 =1,6
при t >35 r4 =2,5
Алгоритм построения профиля зуба:
1. Из центра звездочки проводим вертикальную осевую линию через центр будущей впадины и наклоненную на угол γ осевую линию, которая пройдет через центр зуба.
2. Из того же центра строим три окружности – выступов, с диаметром De ; делительную, с диаметром dд ; и впадин, с диаметром Di .
3. Чертим осевую линию параллельную вертикальной осевой, отступив от нее на расстояние, равное половине смещения — e /2.
4. Из центра O — пересечения делительного диаметра и смещенной осевой линии — строим дугу с радиусом r и углом α .
5. На продолжении отрезка EO находим точку O1 (EO1= r1 ) и проводим дугу радиусом r1 на угол β .
6. Из точки F откладываем отрезок FG под углом φ к наклонной осевой, проходящей через центр зуба.
7. На перпендикуляре к отрезку FG, проведенном из точки G, находим центр O2 (GO2= r2 ) и чертим из точки G дугу радиусом r2 до пересечения с диаметром окружности выступов.
Фронтальный профиль зуба построен. Осталось сделать зеркальную копию профиля вправо от вертикальной оси и размножить по всей окружности.
Построение поперечного профиля зубьев звездочки, думаю, не требует каких-либо дополнительных пояснений. Единственное, на что хотелось бы обратить внимание, это — выполнение диаметра обода Dc . Если его по невнимательности завысить, ролики цепи не «сядут» во впадину, и цепь будет опираться на звездочку торцами боковых пластин… (Недолго будет опираться…)
Заключение.
Расчет звездочки цепной передачи был выполнен в разрезе определения геометрических размеров профиля зубьев, достаточных для выполнения чертежа венца. Допуски на изготовление звездочки следует назначать по Таблице 3 ГОСТ591-69. В справочном приложении к этому ГОСТу есть обширные таблицы с рассчитанными параметрами звездочек для конкретных марок цепей. Часть данных из этих таблиц вы можете использовать для проверки выдаваемых программой в Excel результатов.
Уважающих труд автора прошу скачать файл с расчетной программой после подписки на анонсы статей в окне, размещенном в конце статьи или в окне наверху страницы!
Люди начали использовать зубчатые передачи еще в античности. Идея передавать момент вращения не при непосредственном контакте двух зубчатых колес, а на большое расстояние с помощью бесконечной цепи принадлежит гениальному художнику и изобретателю Леонардо да Винчи. На практике такие приводы были реализованы в начале 19 века. Чтобы механизм работал эффективно, необходим точный расчет всех ее элементов, а прежде всего- звездочек.
Размеры венца звездочек
При конструировании звездочки цепных передач учитывают, что она должна выполнять ряд основных функций:
- передавать момент вращения с ведущего вала на ведомый;
- захватывать и высвобождать звенья цепи без рывков и ударов;
- удерживать механизм в плоскости вращения.
Для этого ее форма и размеры должны строго соответствовать результатам расчета.
Согласно рекомендациям ГОСТ 591-69, регламентирующего звездочки к приводным роликовым и втулочным цепям при проектировании исходят из следующих начальных параметров:
- шаг цепи t;
- количество зубцов z;
- диаметр окружности зацепления d1;
Основные размеры, определяющие геометрическую форму изделия, это:
- диаметр делительной окружности D дел;
- диаметр окружности выступов D выст;
- радиус впадин r;
Расчет параметров звездочки цепной передачи по заданному шагу цепи осуществляется в следующей последовательности:
При построении чертежа звездочки для цепной передачи D выст рассчитывают с точностью до 0,1 миллиметра, другие параметры-с точностью до 0,01 мм.
Конструкция ступицы и диска звездочек цепных передач
Ступица и диск звездочки чаще всего отливаются или фрезеруются в качестве единой детали. Ступица служит для крепления изделия на ведущем или ведомом валу механизма. Она должна обеспечивать надежную фиксацию, исключающую осевые и радиальные биения детали на валу. Поэтому к качеству внутренней поверхности предъявляются высокие требования. Крепление осуществляется с помощью:
- шлица для скоростных и высоконагруженных цепных приводов;
- шпонки для тихоходных цепных приводов.
Диаметр ступицы должен удовлетворять двум требованиям:
- обеспечивать прочность конструкции;
- не утяжелять ее сверх необходимого.
Для чугунных деталей его обычно выбирают равным 1,65 от диаметра вала, для стальных коэффициент расчета снижается до 1,55.
Длина ступицы определяется характером фиксации на валу- шпонкой или шлицем и обычно расчет делают в диапазоне 1,2-1,5 от диаметра вала.
Для звездочек малых размеров ширина диска выбирается равной ширине зубца. Для изделий больших размеров, особенно высоконагруженных, ширину увеличивают до 5%, в зависимости от радиуса закругления основания зубца.
Рассчитанные размеры округляются до ближайшего числа из стандартного ряда размеров.
Материалы звездочек цепных передач
Изделия подвергаются большим ударным нагрузкам, поэтому для их изготовления применяют стальные сплавы:
- со средним содержанием углерода и с легирующими добавками, закаляемые до твердости 45-55 ед.;
- подвергаемые цементированию на глубину 1-1,5 мм и последующему закаливанию до 55-60 ед.
Для малошумных цепных приводов применяют такие материалы, как текстолит, полиамидные и полиформальдегидные пластмассы. Они амортизируют удары звеньев роликовой цепи, снижают шумы и вибрацию и продлевает срок службы цепей. Это происходит за счет снижения динамических нагрузок на звенья. Такие детали менее прочны, чем стальные, поэтому цепные приводы с ними ограничены по передаваемой мощности. Точный расчет передачи углового положения зубчатой цепью проводится при проектировании механизмов систем управления, в том числе для летательных аппаратов.
Для цепных приводов с низкой скоростью хода (не более 2 метров в секунду) и малыми динамическими нагрузками применяют также чугун. Термообработкой твердость изделий доводят до 350-430 единиц по HB. В тяжелых условиях эксплуатации, в сельхозмашинах и дорожных механизмах, используют упрочненные чугуны с пониженным коэффициентом трения.
Для снижения динамических нагрузок, уровней шума и вибрации в высокоскоростных цепных передачах применяют также специальные покрытия- как наплавка металлов, так и напыление тефлонового слоя.
Идея цепной передачи была впервые предложена гениальным изобретателем и художником Леонардо да Винчи в XVI веке. Но несовершенство тогдашних технологий позволило начать внедрение такого привода лишь в начале XIX века. Сегодня применяется большое число разнообразных цепных приводов. Они используются в транспорте, сельскохозяйственных и дорожных машинах, в различных технологических установках и в системах управления. Для расчетов параметров таких передач в помощь конструкторам выведены приближенные формулы и созданы справочные таблицы.
Устройство и принцип работы
Устройство цепной передачи очень похоже на конструкцию зубчатого привода. Но зубья ведущей и ведомой шестеренок не входят в непосредственное зацепление, а крутящий момент передается с одной на другую с помощью закольцованной непрерывной цепи, чьи отверстия надеваются поочередно на зубья вращающихся колес.
Цепная передача способна передавать вращение на параллельный ведущему вал, отстоящий от него до 7 метров. Она обладает рядом достоинств и недостатков по сравнению со своим прообразом.
Общие сведения о цепных передачах
Среди разнообразных приводов цепной считают относящимся к передачам с гибкой связью. Зацепление в ней осуществляется с помощью натяжения сочлененных звеньев бесконечной цепи. Она же передает и мощность от ведущего вала к ведомому. Из общих сведений о цепных передачах следует упомянуть следующее:
- КПД цепной передачи доходит до 90-98 %; цепной передачи достигает 1:6;
- мощность на валу ограничена 120 кВт.
Передаточное отношение для цепной передачи рассчитывается по тем же формулам, что и для зубчатой. Изготавливаются цепные приводы из высокопрочных сортов стали, шестерни иногда делают текстолитовые или из полиамидных пластиков.
Классификация
Основная классификация цепных передач проводится по признаку использованной цепи. Выделяют:
- Роликовые. Контакт звена и шестерни осуществляется посредством ролика, одновременно скрепляющего звенья.
- Втулочные. Контакт идет посредством втулки, вращающейся вокруг ролика. Такое решение повышает ресурс цепного привода, но одновременно растут его вес и себестоимость.
- Зубчатые. Набираются из шарнирно сочлененных пластин, на внутренней стороне которых имеются профилированные впадины под зубья.
Кроме того, по числу насаженных на вал зубчатых колес и, соответственно, числу параллельных рядов в одном звене, различают такие виды, как:
- однорядные;
- двухрядные;
- многорядные.
Увеличение числа шестерен используется для повышения мощности либо для уменьшения габаритов изделия.
Достоинства
Относительно зубчатой можно сформулировать следующие достоинства цепной передачи:
- способность передавать крутящий момент да расстояние до 7 метров;
- частично гасить усилия, вызываемые изменением режима вращения.
По сравнению ременными передачами выделяют такие достоинства цепных, как:
- компактность;
- больший передаваемый момент при равных габаритах;
- стабильность передаточного числа, отсутствие пробуксовок.
Общим преимуществом цепных приводов считается их отказоустойчивость при частых разгонах и остановках.
Недостатки
К недостаткам цепных передач относятся следующие:
- высокая шумность, обуславливаемая постоянными соударениями деталей привода;
- скорый износ шарнирных сочленений, потребность в постоянной смазке и закрытом картере;
- растяжение по мере износа шарнирных сочленений;
- менее плавная передача вращения, чем у зубчатых приводов.
Для определенных сфер применения достоинства данного типа привода существенно перевешивают его недостатки
Сфера использования
Область применения цепных передач очень широка. Они традиционно используются в таких отраслях, как:
- транспорт;
- технологические установки;
- станочное оборудование;
- горная и дорожная техника;
- сельхозмашины.
Применение такого привода целесообразно при скоростях менее 15 метров в секунду, что ограничивает использование его в высокоскоростных приводах.
Приводные цепи
Приводы с зубчатой цепью используются в относительно медленных передачах. Для быстроходных механизмов используются роликовые и втулочные подвиды.
Цепной передачей служит и механизм подъема судовых якорных цепей, и подъемное оборудование — блок или полиспаст.
В этих механизмах цепь не имеет фиксированной длины, она изменяется по мере подъема (или горизонтального перемещения) груза. я
Роликовые приводные цепи
Роликовый подвид состоит из пары параллельных рядов боковых пластин, и осей, опрессованных в отверстиях наружных пластин. Оси проходят через втулки, которые, в свою очередь опрессованы в отверстиях внутренних пластин. На втулки надевают скользящие по ним ролики, а торцы осей расклепаны с формирование упоров, не дающим пластинам уходить вбок.
Ось поворачивается внутри втулки, создавая таким образом шарнирное сочленение. Ролик в момент зацепления катится по зубцу шестеренки, вращаясь на оси. Это выравнивает нагрузку от зубца и снижает износ элементов привода. Такие конструкции позволяют развивать скорость до 20 м/с
Втулочные приводные цепи
Втулочные конструкции лишены роликов, и по зубцу перекатывается сама втулка. Такое решение позволяет существенно снизить сложность, себестоимость и массу изделия, ни неминуемо повышает скорость его износа. Такие конструкции применяют для сравнительно тихоходных приводов (до 1 м/с), предающих ограниченную мощность.
Если же мощность требуется нарастить, на помощь конструкторам приходят многорядные цепи. параллельно расположенные звездочки меньшего размера дают возможность выбрать меньший шаг, понизить динамические усилия при разгоне и торможении валов. Скорость может достигать 10 м/с.
Мощность передачи при неизменном диаметре колес возрастает пропорционально их числу.
Сращивание концов при четном числе звеньев проводится звеном обычной формы. Если же число нечетное, то для сращивания приходится использовать особые переходные пластины, дважды изогнутые в плоскости вращения. Прочность этого звена получается значительно ниже, чем стандартного, поэтому конструкторы стараются избегать таких решений.
Зубчатые приводные цепи
Такие цепи в каждом своем звене имеют ряд пластин в выточенными (или отштампованными) на них парой зубьев, совпадающими по модулю с зубцами звездочек. Между зубцами на пластине выполнена впадина, соответствующая по форме зубцу. Пластины входят в зацепление с зубцами и передают энергию вращения. Звенья оснащают шарнирами трения качения — вращающимися вокруг осей втулками. Кроме того, в проемах пластин закрепляются парные криволинейные призмы. Одна из ник закреплена на пластинах первого звена, вторая- на следующем. В ходе вращения призмы проворачивают друг друга, смягчая ударные нагрузки и осуществляя мягкий и плавный ввод в зацепление с зубьями звездочки и столь же плавный выход из этого зацепления. Такое решение позволяет снизить уровень воздушного шума, повысить скорость вращения.
Используют и конструкции с шарнирами скольжения. Они изнашиваются приблизительно вдвое быстрее, чем их аналоги, но обходятся заметно дешевле. В прорезях пластин вставлены специальные вкладыши, их скольжение по осям и обеспечивает поворот на необходимый угол. Применение вкладышей увеличивает площадь зацепления на 50%, повышая плавность хода, сокращая удары при разгоне и торможении и снижая уровень воздушного шума.
Для того, чтобы звенья не спадали с шестерен, используют направляющие, размещенные по центру цепи или же парные- по ее краям. Это такие же пластины, но без отформованных выступов и впадин. Если направляющие размещаются внутри, в зубьях делают соответственный пропил. Такая конструкция снижает прочность зубьев и, соответственно, скорость передачи и передаваемую мощность по сравнению с наружным расположением.
Зубчатые цепи благодаря мягкому и плавному зацеплению с шестернями создают самый низкий уровень шума среди подобных себе приводов. Их часто называют малошумными или бесшумными. Неограниченная ширина передачи позволяет создавать приводы шириной до 1,8 метра, предающие весьма значительные мощности. Если сравнить с роликовыми или втулочными, то сложность конструкции, вес и стоимость таких передач многократно выше. Это ограничивает их применение.
Фасоннозвенные цепи
Этот вид цепей изготавливают методом фасонного литья или горячей штамповки из стальной полосы. Крючковая разновидность имеет звенья, отформованные в виде единственной детали сложной формы. В зацепление звенья входят, если соединять их под углом около 60 о, а потом выпрямлять. Штыревая версия представляет собой отлитую из высококовкого чугуна деталь с отверстием, в которое вставляется стальной штырь и закрепляется шплинтом.
Такие приводы ограничены в скорости (до 3 м/сек) и в передаваемой мощности, зато не требуют сложных систем смазки и защиты от загрязнений. Неприхотливый привод широко применяется в сельхозмашинах, изношенные звенья с легкостью заменяются с применением обычного слесарного инструмента, в полевых условиях. Ремонтопригодность фасоннозвенных цепей существенно выше, чем у других типов.
Материал цепей
Все детали цепного механизма должны хорошо сопротивляться повышенным статическим и ударным нагрузкам, и быть достаточно износостойкими. Боковые пластины делают из высокопрочных сплавов, они работают в основном на растяжение. Оси, втулки, ролики, вкладыши и призматические элементы делаются из высокопрочных и хорошо цементируемых сплавов. Цементация проводится на глубину до 1,5 мм и обеспечивает хорошую стойкость к износу трением. После этого детали подвергаются термообработке закаливанием. Твердость доводится до 65 ед.
Зубчатые колеса делают из легированных сталей, также подвергаемых закалке до 60 ед.
Для передач малой скорости и мощности, при умеренных параметрах разгона и торможения применяют ковкие чугуны.
Для снижения шума и повышения плавности хода при ограниченных мощностях используют шестеренки из текстолита или прочных пластмасс. Применяют также наплавку металлических и нанесение полимерных покрытий на детали и узлы, работающие в агрессивных средах.
Геометрические и кинематические параметры цепной передачи
Главным определяющим параметром цепной передачи служит наг цепи t. Он равен расстоянию между центрами шарниров двух соседних звеньев. С увеличением шага растет предаваемая мощность, но снижается плавность хода.
Следующий по важности параметр- число зубьев Zведущ на ведомом и Zведом на ведущем валу.
Диаметр делительной окружности вычисляется:
По хорде этой окружности берут значение шага для зубчатого колеса.
Расстояние a между ведущей и ведомой осями привода выбирают в пределах от 30 до 50 шагов t/ Как показала практика, при этом обеспечивается максимальный ресурс привода.
Число шагов цепи вычисляется по формуле:
передаточное число рассчитывается по формуле:
Количество зубцов меньшей звездочки получают из следующего выражения:
Важно понимать, что передаточное отношение не положено считать равным отношению
В рамках одного оборота зубчатого колеса передаточное отношение варьируется. По этой причине рассуждают о среднем значении скорости вращения.
Читайте также: