Стенд диагностики тормозных систем автомобиля

1.9. Расчет цепной  передачи

 

 

Цепная передача в данном механизме  служит для передачи крутящего момента  с тихоходного вала мотор-редуктора  на приводные валы.

1.9.1) Определяю передаточное  число передачи:

 

_{u ц.п  =} uобщ   ₌  12,5  _{= 1}

             uм.р         12,5

 

Т.о.:   n₁ = n₂ = n_п.в  = 120 (об/мин)

 

           Т1  = Т м.р = 380 (Н м);  Т2 = Т п.в  = 190 (Н м)

 

1.9.2) Число зубьев звездочки:

Т.к. передача тихоходная (V < 2 (м/с)) и необходимо обеспечить минимальные габариты, принимаю    Z1 = Z min = 13.  Это обеспечивает удовлетворительную плавность хода.

 

Z2  = Z1· u ц.п = 13 · 1 = 13.

 

1.9.3) Корректирующий коэффициент:

 

_{К =}    Кд · Кк · Кс · Кр  ₌    1 · 2,0625 · 1 · 1   _{= 2, 148}

                    Кz                          0,96

 

 

где  Кд = 1 – коэффициент динамической нагрузки (она постоянная)

        Кс = 1 – коэффициент  сменности (1 смена)

        Кр = 1 – коэффициент  режима работы (постоянный)

        Кz = 1+ 0,01 (Z1 – 17) = 1 + 0,01 (13 – 17) = 0,96

 

Кz – коэффициент влияния числа зубьев звездочки .

        Кк  – коэффициент, учитывающий конструктивные  особенности передачи:

 

        Кк = К1 · К2  · К3 · К4 = 1,1 · 1,25 · 1 · 1,5 = 2,0625

 

где  К1 = 1,1 – коэффициент регулировки межосевого расстояния (роликом или передвижением опоры)

         К2 = 1,25 – коэффициент длины цепи (т.к. a = 440 < 25 · t =

= 25 · 31,75 = 795,75)

 

         К3 = 1 – коэффициент угла наклона  (φ < 45˚) к горизонту ветви цепи

         К4 = 1,5 – коэффициент смазки (эпизодическая)

 

1.9.4) Допускаемое давление  в шарнирах цепи:

 

Т.к   50 < n1 < 200, то [p] ≥ 29 (МПа)

 

1.9.5) Шаг цепи:

Расчет веду для двух вариантов: однорядной (m = 1, Km = 1) и двурядной  (m = 2, Km = 0,85) цепи.

а) m = 1:

 

 

        3  _____________                  3  _________

_{t ≥ √}     T1· K                . _{28 = √} 380 · 2,1484  . _{28 = 36,23 (мм)}

              [p] ·Z1· m ·Km                       29 · 13 · 1 · 1

 

 

б) m = 2:

 

                                _____________  

_{t ≥   28 · ³√}  380 · 2,1484       _{= 30,35 (мм)}

                      29 · 13 · 2 · 0,85

 

Принимаю цепь роликовую  двурядную.

2ПР – 31,75 – 17700   ГОСТ 13568 – 75 с параметрами:

- шаг: t = 31,75 (мм);

- диаметр валика: d = 9,55 (мм);

- диаметр ролика: d1 = 19,05 (мм); расстояние между внутренними пластинами: Bвп = 19,05 (мм);

- ширина внутреннего звена: B = 27,46 (мм);

- ширина внутренней  пластины: h = 30,2 (мм);

- расстояние между  осями цепи: А = 35,76 (мм);

- разрушающая  нагрузка: Q = 177 (кН);

• масса 1 (м) цепи: 7,3 (кг).

1.9.6) Геометрия передачи:

а) делительный  диаметр:

 

_{dg1 = dg2 =}             t            ₌       31,75     _{= 132,67 (мм)}

                        sin (180/Z_i)         sin (180/13)

 

б) диаметр выступов:

 

D_е1 = D_е2 = t · (0,5 + ctg (180/Z_i)) = 31,75 (0,5 + ctg (180/13)) = 144,69 (мм)

 

в) диаметр впадин:

 

 

Di1 = Di2 = dgi – 2 (0,5025 · d1 + 0,05) = 132,67 – 2 (0,5025 · 19,05 + 0,05) =

 

                          =113,43 (мм)

 

г) определяю межосевое  расстояние (предварительно):

 

a = amin ≥ 0,5 (De1 + De2) + (30 ÷ 50) = 0,5 (144,69 + 144,69) + (30 ÷ 50) =

 

                                =175 ÷ 195 (мм)

 

д) определяю число звеньев цепи и корректирую межосевое расстояние:

 

_{Zц =} l ₌  3a + πd_{g  =} 3 · 180 + 3,14 · 132,67 _{= 30,14 ≈ 30,}

         t          31,75                 31,75

 

где  l – длина цепи;

        а – предварительное межосевое расстояние.

 

_{арасч =} t · Z – πd_{g =} 31,75 · 30 – 3,14 · 132,67 _{= 178,57 (мм)}

3. 3

 

При данном межосевом расстоянии   арасч и углах наклона ветвей цепи к горизонту  φ1 = ± 30º и φ2 = 90º, я получаю оптимальный угол обхвата звездочек α = 120º (т.е. между ветвями  φ = 60˚), а также расстояние между шестерней и редуктором   l = 22 (мм), т.е.   l > (15 ÷ 20) мм.

е) стрела предварительного провисания цепи:

• для ветвей с  φ = ± 30˚:

                         _______

_{f1 = f2 =} 11,4 √ a³ cos φ  ₌  11,4 √ 0,17857³ cos 30˚  _{= 0,745 (мм)}

                        К_ц                                   1

 

• для вертикальной ветви с φ = 90˚:

 

                          f3 = 0.

 

где Кц = 1 – коэффициент, учитывающий  влияние центробежного натяжения при V ≥ 10 (м/с)

ж) монтажное межосевое расстояние (если регулировку не применять):

 

_{ам = а -}  3 (f₁ + f₂)²  _{=  178,57 -}  3 (0,745 + 0,745)²  _{= 178,56 (мм)}

                    4а                                     4 · 178,57

 

Т.к. межосевые расстояния отличаются на

 

∆а = а – ам = 178,57 – 178,56 = 0,01  (мм),

 

то регулировку можно не применять.

з) Остальные геометрические размеры звездочек:

• ширина зуба звездочек

 

            b1 = 0,9 · Bвп – 0,15 = 0,9 · 19,05 – 0,15 = 16,995 ≈ 17 (мм)

 

• ширина венца звездочек:

 

            B = (m – 1) · A + b1 = (2 – 1) · 35,76 + 16,995 = 52,755 ≈ 52,76 (мм)

 

• радиус закругления зуба:

 

            r3 = 1,7 · d1 = 1,7 · 19,05 = 32,385 ≈ 32,39 (мм)

• расстояние от вершины зуба до центра дуг закруглений (до линии центра):

 

            H = 0,8 d1 = 0,8 · 19,05 = 15,24 (мм)

 

• толщина обода:

 

             δ = 1,5 (De – dg) = 1,5 (144,69 – 132,67) = 18 (мм)

 

• толщина диска:

 

             С = (1,2 ÷ 1,3) · δ = (1,2 ÷ 1,3) · 18 = 21,6 ÷ 23,4 ≈ 22 (мм)

 

• высота зуба:

 

             _{h1 =}  De – Di  ₌ 144,69 – 113,43  _{=15,63 (мм)}

2. 2

 

• диаметр проточки:

 

       Dc = t · ctg (180/Z) – 1,3 · h = 31,75 · ctg (180/Z) – 1,2 · 30,2 = 92,58 (мм)

 

где   h = 30,2 (мм) – ширина пластины цепи

• диаметр ступицы звездочки вала шестерни:

 

              dст1 = (1,2 ÷ 1,5) · dвых2 = (1,2 ÷ 1,5) · 60 = 72 ÷ 90 (мм)

 

Принимаю dст1 = 80 (мм)

• длина ступицы:

               lст = (0,8 ÷ 1,5) · dвых1

 

            lст1 = (0,8 ÷ 1,5) · 60 = 48 ÷ 90 (мм);

 

Принимаю lст1 = 50   (мм)

 

lст2 = (0,8 ÷ 1,5) · 60 = 48 ÷ 90 (мм);

 

Принимаю lст2 = 50 (мм)

Здесь dвых1 = 60 (мм) – диаметр вала под ступицей звездочек;

 dвых2 = 60 (мм)

1.9.7) Расчет шпонок ступиц звездочки  и их подбор:

а) материал шпонок – сталь 45  ( нормализованная), у которой:

  σ_в  = 600 (МПа); [ σ ]см = 300 (МПа); [ τ ]ср = 120 (МПа)

б) Проверка на снятие:

     Условие прочности:

 

                                 [Мкр]мах < 0,5·d · к · е · [δ]см · 10^-3

 

Отсюда длина шпонки  1 равна:

 

_1> 2 · [Мкр]мах · 10^-3

           d · к · [δ]см

 

 

где  [Мкр]мах – максимальный длительнодействующий момент

     d = dвых - диаметр вала под ступицу звездочки.   

     К = h – t₁ – выступ шпонки от шпоночного паза.

     [δ]см – допустимое напряжение снятия.

 

• для ведущей звездочки:

 

     _11> 2 · 503,129 · 10^-3 _{= 27,952 (мм)}

                60 · 3 · 300

 

 

• для ведомой:

 

     _11> 2·244,018·10^-3 _{= 18,075 (мм)}

            60 · 3 · 300

 

 

     Принимаю конструктивно: 11 > 32 (мм); 11 = 32 (мм)

в)  Проверка на срез:

     Условие  прочности:

 

                [Мкр]мах < 0,5 (d + к) · в · 1 · [τ]ср · 10^-3

 

Отсюда:

 

 

               _{1 >} 2[Мкр]мах · 10^-3

                      (d + к) · в · [τ]ср

 

 

 

     где  [τ]ср – допустимое напряжение на срез.

• для ведущей звездочки:

 

 

_{11 >} 2 · 503,129 · 10-3 _{= 16,251 (мм)}

         (60 + 3) · 12 · 120

 

 

• для ведомой звездочки:

 

           _{12 >}   2 · 244,018 · 10-3 _{= 15,405 (мм)}

                     (30 + 3) · 8 · 120

   

    Окончательно  принимаю:

        11 > 28 (мм); 12 = 32 (мм)

 

1.9.8) Проверочные  расчеты:

а)  проверка условия:

 

                                        n1 < nmax

 

при t = 31,75 (мм) nmax = 630 (об/мин), т.о.

n1 = 14,575 < nmax = 630 (об/мин), следовательно условие выполняется.

б)  Проверка давления в шарнире цепи:

 

     _{р =} 6,28 · 10^-3 · Т1 · к    ₌  6,28 · 10^-3 · 503,129 · 2,1484     _{= 36,89 (МПа)}

           t1 · t · b · d · m · km     13 · 31,75 · 27,46 · 9,55 · 2 · 0,85

 

 

т.к. n1 = 14,575 (об/мин) < 50 (об/мин), то перегрузка

 

 

 

Рмах _{· 100% =} 36,89 – 35 _{· 100% = 5,4%}              допускается

[р]_о                        35

 

 

р [р]о – условие выполняется

в)  Число ударов в единицу времени у звеньев цепи:

 

_{U =} t1 · n1 ₌ 13 · 14,575 _{= 0,421 (1/с) < [U]3 = 16,67 (1/с)}

       15 · tц       15 · 30

 

 

 

 

где  [U]3 = 16,67 (1/с) – допускаемое число ударов звена цепи для                        3-х звездочной передачи.

 

_{[U]3 = 2 ·} [U]2 _{= 2 ·}  25 _{= 16,67 (1/с)}

3. 3

 

 

9. Силы, действующие в передаче:

 

       Окружные силы  на звездочках:

 

_{Ft =}     T · n    _{,              где U – скорость цепи:}

         9,55 ·  U

 

 

     U = t1  · n1  · t = 13 · 14,575 · 31,75 = 100,264   10-3 (м/с)

                 6 ·10⁴                  6 ·10⁴

 

 

 

• на ведущей звездочке:

 

_{Ft1 =} T1 · n1    ₌     503,129 · 14,575       _{= 7658,44 (Н)}

          9,55  U        9,55 ·  100,264 ·  10^-3

 

 

• на ведомых звездочках:

 

     _{Ft2 =}  T2   n2     ₌   244,018   14,575     _{= 3714,35 (Н)}

                 9,55 · U        9,55 ·  100,264 · 10^-3