Научная статья на тему 'СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РЕМЁННОЙ И ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В VOLVO АТЗ-18-FE В БАРАБАНЕ ДЛЯ НАМОТКИ РУКАВОВ'

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РЕМЁННОЙ И ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В VOLVO АТЗ-18-FE В БАРАБАНЕ ДЛЯ НАМОТКИ РУКАВОВ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
62
6
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
E-Scio
Ключевые слова
ЦЕПНАЯ ПЕРЕДАЧА / РЕМЁННАЯ ПЕРЕДАЧА / СКОРОСТЬ ЦЕПИ / ОКРУЖНАЯ СИЛА / ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ЦЕПИ

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Мельникова Ираида Анатольевна, Зимина Наталья Геннадьевна

Проведен сравнительный анализ применения цепной и ременной передач в барабане для намотки рукавов на примере автотопливозаправщика VOLVO АТЗ-18-FE. Выполнено сравнение основных параметров для цепной и ременной передач по определённым критериям. Показаны преимущества применения цепной передачи.A comparative analysis of the use of chain and belt gears in the drum for winding sleeves is carried out on the example of the VOLVO ATZ-18-FE tanker. The comparison of the main parameters for chain and belt gears according to certain criteria is carried out. The advantages of using a chain transmission are shown.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РЕМЁННОЙ И ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В VOLVO АТЗ-18-FE В БАРАБАНЕ ДЛЯ НАМОТКИ РУКАВОВ»

УДК 62

Технические науки

Мельникова Ираида Анатольевна, кандидат педагогических наук, доцент, доцент кафедры общепрофессиональных дисциплин, Ульяновский институт

гражданской авиации имени Главного маршала авиации Б.П. Бугаева,

г. Ульяновск

Зимина Наталья Геннадьевна, старший преподаватель кафедры общепрофессиональных дисциплин, Ульяновский институт гражданской авиации имени Главного маршала авиации Б.П. Бугаева,

г. Ульяновск

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РЕМЁННОЙ И ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В VOLVO АТЗ-18-FE В БАРАБАНЕ ДЛЯ НАМОТКИ

РУКАВОВ

Аннотация: Проведен сравнительный анализ применения цепной и ременной передач в барабане для намотки рукавов на примере автотопливозаправщика VOLVO АТЗ-18-FE. Выполнено сравнение основных параметров для цепной и ременной передач по определённым критериям. Показаны преимущества применения цепной передачи.

Ключевые слова: цепная передача, ремённая передача, скорость цепи, окружная сила, долговечность цепи.

Abstract: A comparative analysis of the use of chain and belt gears in the drum for winding sleeves is carried out on the example of the VOLVO ATZ-18-FE tanker. The comparison of the main parameters for chain and belt gears according to certain criteria is carried out. The advantages of using a chain transmission are shown.

Keywords: chain drive, belt drive, chain speed, circumferential force, chain durability.

Различные передачи находят широкое применение в машиностроении, конструкциях сельскохозяйственных и дорожных машин и во многих других областях. Поэтому тема данной научной работы является актуальной в наши дни, так как очень важно выбрать передачу с наиболее хорошими показателями, высоким КПД и безотказностью в условиях высоких нагрузок [1].

Для начала, можно сказать, что цепная передача — это передача механической энергии при помощи гибкого элемента — цепи, за счёт сил зацепления. А ремённая передача — это передача механической энергии при помощи гибкого элемента — приводного ремня, за счёт сил трения или сил зацепления.

В VOLVO АТЗ-18-FE используется цепная передача в барабане для намотки рукавов. Привод лебёдки осуществляется от коробки отбора мощности. На валу с муфтой - ведущая звёздочка, с помощью цепи приводится во вращение ведомая звёздочка на валу, на концах вала - вилки для намотки рукавов.

Теперь рассчитаем цепную передачу (приводная роликовая однорядная цепь, линия центров звёздочек совпадает с горизонталью, натяжение цепи нерегулируемое, работа двухсменная, нагрузка - умеренная ударная)

Для расчёта примем следующие исходные данные [2; 3; 4; 5]:

- передаточное число u = 4;

- частота вращения ведущей звёздочки n1 = 200 мин-1;

- вращающий момент на ведущей звёздочке T1 = 140 Н*м.

1. Выберем приводную роликовую однорядную цепь по ГОСТ 13568-97.

2. Определим минимальное число зубьев ведущей звёздочки:

Zhrnn = 29 - 2*u = 29 - 2*4 = 21.

Следовательно, принимаем z1 = 23.

3. Определим число зубьев ведомой звездочки:

Z2 = u*zi = 4*23 = 92.

4. Определим коэффициента эксплуатации.

При умеренных ударных нагрузках будем принимать: Кд = 1,5; коэффициент влияния межосевого расстояния КА = 1,0 при а = (30 - 50)р; при горизонтальном расположении передачи КН = 1,0; при нерегулируемом натяжении цепи КРЕГ = 1,25; при периодической смазке КСМ = 1,3; при двухсменной работе Креж = 1,35.

С учетом принятых значений коэффициентов получем:

Кэ = Кд *Ка *Кн *Крег *Ксм *Креж = 1,5*1,0*1,0*1,25*1,3*1,25 = 3,05.

5. Определим шаг цепи.

При п1 = 200 мин-1 среднее допускаемое давление в шарнирах:

г , (31 + 30 + 29 + 26) Л „

[ро] = 1---- = 29 МПа.

Из этого следует, что шаг цепи:

р > 28* Ч-^К— = 28* '/14013,25 и 24,1.

^*[ро]*Кт 23*29*1

Примем цепь ПР - 25,4 - 60 ГОСТ 13568-97 с шагом р = 25,4 мм и разрушающей нагрузкой Бр = 60 кН.

6. Диаметры делительной окружности звёздочек:

- ведущей звёздочки:

= . Д80\ = . 2д1°Л = 186,54 мм; 81П(18Г) 5ХП(-8Г)

- ведомой звёздочки:

= . Л80% = . "-во-, = 743,97 мм; 51п(-87) 51п(-8Г)

7. Рассчитаем среднюю скорость цепи:

_ z1*p*n1 _ 23*25,4*200 _ м

У 60*103 60*103 , с.

8. Рассчитаем окружную силу, передаваемую цепью:

_ 2000*Т^ _ 2000*140 _

Г|-------1501 Н.

1 dd1 186,54

9. Рассчитаем давление в шарнирах цепи:

Kэ*Ft 3,05*1501 _ А „ , . 9

р0 =-=-= 25,5 МПа (где А =179 мм2 - площадь опорной

А*Кт 179*1

поверхности шарнира).

10. Рассчитаем предварительное значение межосевого расстояния: а = (30-50)*р = (30-50)*25,4 = (762-1270) мм. Примем а = 1000 мм.

11. Рассчитаем необходимое число звеньев цепи:

_ 2*а z1+z2 p_ 2*1000 23+92 .92-23.2 25,4 _

Ьр + Г (-) *----+ Г (-) *--

р р 2 4 2п ' а 25,4 2 ч2*3,14у 1000

= 139,3

Округлим полученное значение до целого чётного числа Ьр = 140.

12. Уточним значение межосевого расстояния:

=р *ар - = ^ *(140 - ^+

(Ьр - ^ - (^))2 - 8 * (^)2) = ^ *(140 -^(140 - (^))2 - 8 * (92=23)2) = 1009,2

+ 1(140- ^^т-^))2 - 8 * (92-^)2) = 1009,2 мм.

13. Проведём проверку цепи на прочность:

- рассчитаем натяжение цепи от центробежных сил:

Бц = ш*у2 = 2,6*1,952 ~ 10Н (где т = 2,6 кг - масса одного метра цепи);

- рассчитаем натяжение цепи от силы тяжести для горизонтально расположенной передачи:

Б0 = К*ш*в*а = 6*2,6*9,81*1,006 = 153,95 Н;

- коэффициент запаса прочности:

р

3 = р—— > [Б] (где [Б] = 8,3 - допускаемый коэффициент запаса

Кд*рГ+рЦ+р0

прочности)

3 =-60000-= 36 [8] =

1*1501+10+153,95

Условие прочности соблюдается.

Далее рассчитаем плоскоремённую передачу (пусковая нагрузка - до 130% номинальной, колебания рабочей нагрузки - умеренные, наклон межосевой линии к горизонту 30°, натяжение ремня производится перемещением двигателя, передача работает в сухом помещении, работа односменная).

Для расчёта примем следующие исходные данные:

- передаточное отношение 1 = 3;

- частота вращения п = 1440 об/мин;

- мощность на ведущем валу Р1 = 7 кВт.

1. В качестве гибкой связи выберем прорезиненный кордтканевый

ремень.

2. Определим диаметр меньшего шкива:

^ = (1100...1300)^ = (1100...1300)^^ = (176...218) мм.

Примем ё1 = 250 мм.

2. Определим диаметр ведомого шкива:

ё2 = = 250*3*(1-0,01) ~ 742,5 мм (где £ = 0,01 - коэффициент

упругого скольжения)

3. Уточним передаточное отношение:

1 = ¿2 = 710 = 287 250*(1-0,01) ' '

4. Найдём рекомендуемое межосевое расстояние:

а' = (1,5. 2,0)(ё1+ё2) = (1,5.. ,2,0)(250+710) = 1440. 1920. Принимаем а' = 1600 мм.

5. Предварительно определим длину ремня:

и = 2*а' + п*(а1+а2) , (¿2—¿1)2 = 2*1600 + 3,14*(25о+710) | (710-250)2 _

4*а' 2 4*1600

~ 4740 мм.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

6. Рассчитаем скорость ремня:

_ _ 3,14*250*1440 ^ 1 _ „м

V-----18,8—'

60*1000 60*1000 ' с

7. Рассчитаем минимальную длину ремня:

_ V _ 18,8 _

Ьш1и = — = —— = 1,3 м.

[V] 15

Окончательно примем Ь = 4750 мм.

8. Уточним значение межосевого расстояния:

а = 1 *(2*Ь - л*^^) + Т^^ГН))2—"Н)2) = 1

*(2*4750 -

- 3,14*(250+710) +

V(2 * 4750 - 3,14 * (250 + 710))2 - 8 * (710 - 250)2) =

= 1605 мм.

9. Примем для прорезиненного ремня: s _ 1

di min 40'

10. Найдём толщину:

5 = di*—-S— = 250*— = 6,25 мм.

di min 40

Окончательно примем прорезиненный ремень из ткани Б-820 с обкладками толщиной 6 мм с четырьмя прокладками.

11. Найдём приведённое полезное напряжение, приняв начальное напряжение в ремне g0 = 1,8 МПа:

[gf]0 = A - W*-^ = 2,5 - 10,0*— = 2,26 МПа.

L FJ° d1 ' 250

12. Рассчитаем допускаемое полезное напряжение для условий работы передачи:

[gf]= [gf]0*C0*Ci*C2*C3 = 2,26*1,0*0,95*0,95*0,9 ~ 1,84 МПа (где C0 = 1,0; Ci = 0,95; C2 = 0,95; C3 = 0,9). Рассчитаем окружную силу:

= 10^ = 10^ И 372 Н.

L v 18,8

13. Рассчитаем требуемую ширину ремня: b = ^ = JZL „ 33,7

S*[0f] 6*1,84

Округлим найденное значение до большего стандартного b = 80 мм.

14. Найдём:

- напряжение в ремне от рабочего напряжения:

F "37 9

G1 = G0 + = -F- = 1,8 + ~ 2,19 МПа.

1 0 2*b*S 2*80*6 '

- напряжение изгиба:

Gи = E*— = 150*— = 3,6 МПа.

И di 250

- напряжение от центробежной силы:

оц = р*у2*10-6 = 1250*18,82*10-6 = 0,44 МПа.

- максимальное напряжение в ремне:

Отах = 01+ ои + оц= 2,19 + 3,6 + 0,44 - 6,23 МПа. 15. Определим коэффициенты У1 и У2 для заданных условий работы

равны:

У1 = 1,5*Щ - 0,5 = = 1,5*л/287 - 0,5 - 1,63. У2 = 1,0.

16.Определим число пробегов:

V 1,18 . 1

V = - = —— - 4-1.

L 4,750

17. Определим расчётную долговечность ремня:

и = * * *У2 = * Г—)6 *1,63*1,0 - 1723 ч.

И 7200*— Чсттах 1 2 7200*4 Ч,23у ' '

18. Рассчитаем давление на валы передачи: Отах = 3*00*Ь*5 = 3*1,8*80*6 = 2592 Н.

Проведём сравнительный анализцепной и плоскоремённой передач (табл. 1).

Таблица 1. Сравнительный анализ цепной и плоскоремённой передач

Цепная передача Плоскоремённая передача Межосевое расстояние, мм 1009,2 1605

Скорость цепи/ремня, м/с 1,95 18,8

Окружная сила, Н 1501 372

Долговечность цепи/ремня, ч 10000-15000 1723

В ходе проведения данной работы, мы выяснили, почему в УОЬУО-18-FE используется именно цепная передача в барабане для намотки рукавов. Исходя из расчетов, можно сделать вывод, что при нормальной работе долговечность цепи составляет 10000-15000 часов, а долговечность ремня -1000-5000 часов. В то время как для ременной передачи эти показатели 17001750 часов и 700-1500 часов соответственно. Цепная передача имеет большую плотность цепи по сравнению с ремнём, что позволяет передать цепью большие

нагрузки с постоянным передаточным числом и при значительно меньшем передаточном расстоянии.

Библиографический спсиок:

1. Коновалов А.Б., Гребенникова В. М. Ременные передачи: учебное пособие / СПбГТУРП. СПб., 2011. 106 с.: ил.42.

2. РАСЧЕТ ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ: методические указания. / сост. М.В. Аввакумов, А.Б. Коновалов; СПб ГТУРП. - СПб., 2013.- 31 с.

3' Иванов М.Н., Финогенов В.А. Детали машин: учебник для машиностроительных специальностей втузов. - 12-е изд., испр. - М.: Высшая школа, 2008. - 408 с.

4. ГОСТ 13568-97 (ИСО 606-94) Цепи приводные роликовые и втулочные. Общие технические условия.

5. Топливозаправщик аэродромный АТЗ-18-ЕБ (Зав. №№ 156); руководство по эксплуатации АТЗ-18-FE'000'000'000-08 РЭ.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.