23.6. Характер и причины отказов цепных передач

Для приводных цепей характерны следующие основные виды предельных состояний.

1. Изнашивание деталей шарниров вследствие их взаимного поворота под нагрузкой. Приводит к увеличению шага цепи. По ме­ре изнашивания шарниры располагаются все ближе к вершинам зубьев и возникает опасность соскакивания цепи со звездочек.

2. Изнашивание зубьев звездочек вследствие относительного скольжения и схватывания в сопряжении ролик цепи - зуб звездочки.

3. Усталостное разрушение пластин цепей вследствие цикли­ческого нагружения. Наблюдают в быстроходных тяжело нагружен­ных передачах.

4. Ударно-усталостное разрушение тонкостенных деталей -роликов и втулок. Эти отказы обусловлены ударами шарниров о зу­бья звездочек при входе в зацепление.

В правильно спроектированной и эксплуатируемой цепной пе­редаче увеличение шага цепи по мере износа шарниров опережает соответствующие изменения геометрии зубьев звездочек. С этим связаны: нарушение правильности зацепления, недопустимое прови­сание ведомой ветви цепи, соскакивание со звездочки, задевание за стенки кожуха или картера, а также увеличение вибраций, шума.

293

В результате цепь заменяют, как правило, до наступления усталост­ных разрушений.

Таким образом, основным видом отказа цепных передач являет­ся изнашивание шарниров.

23.7. Расчет передачи роликовой (втулочной) цепью

Износостойкость шарниров является основным критерием ра­ботоспособности и расчета цепных передач. Изнашивание зависит от давления р в шарнире и от пути трения S. Для расчетов по крите­рию износа используют степенную зависимость p^mS = const, где по­казатель т = 3 при нормальной эксплуатации передач с хорошим смазыванием.

Нагрузочную способность цепи определяют из условия: среднее давление р в шарнире звена цепи не должно превышать допускаемое [p], МПа в данных условиях эксплуатации:

(23.1)

где F_t - окружная сила, передаваемая цепью, Н; А - площадь проек­ции опорной поверхности шарнира: для роликовых (втулочных) це­пей А = d₀B , здесь d₀ - диаметр оси, мм; В - длина втулки, мм (рис. 23.2);

К_Э - коэффициент эксплуатации (при оптимальном межосевом расстоянии а = (30 ... 50)Р)

Здесь К_Д - коэффициент динамичности нагрузки: при равно­мерной нагрузке К_Д = 1 (ленточные, цепные конвейеры), при работе с толчками К_Д = 1,2 ... 1,5 (металлорежущие станки, компрессоры);

К_СМ - коэффициент способа смазывания: при непрерывном сма­зывании К_СМ = 0,8, при регулярном капельном - К_СМ = 1, при перио­дическом - К_СМ =1,5

К_Н - коэффициент наклона передачи к горизонту: К_Н = 1 при ≤45⁰ К_Н = 0.15√ при > 45°. Угол получают из компоновки

294

привода (рис. 23.8). Чем больше наклон передачи к горизонту, тем меньше допустимый суммарный износ цепи;

К_Рег - коэффициент способа регулирования натяжения цепи: при регулировании положения оси одной из звездочек К_Рег = 1, при регулировании оттяжными звездочками или нажимными роликами К_Рег =1,1 для нерегулируемой передачи К_Рег = 1,25;

К_Р - коэффициент режима работы: при односменной работе К_Р = 1, при двухсменной, учитывая удвоенный путь трения, К_Р =³√2= 1,25, при трехсменной К_Р = ³√3 = 1,45;

[р] - допускаемое давление в шарнирах цепи (МПа) принимают по опытным данным в зависимости от шага Р цепи и частоты вра­щения малой звездочки: меньшие значения [р] соответствуют боль­шим частотам вращения n₁ и большим шагам Р.

Выразив в формуле (23.1) окружную силу F_t через момент Т₁ на малой звездочке, шаг цепи Р и число зубьев z₁, а площадь проекции опорной поверхности шарниров через шаг Р(А = 0,25-Р²), получим формулу для предварительного определения шага роликовой (втулочной) цепи (мм):

где ν - коэффициент числа рядов, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по рядам цепи: для однорядной цепи ν = 1, двухрядной ν = 1,7, трехрядной ν = 2,5; Т₁- в Нм; [р] - допускаемое давление в шарнирах цепи (МПа) принимают по опытным данным в зависимости от предполагаемого шага P` цепи и частоты вращения малой звездочки.