Цепная передача расчет звездочек: Расчет звездочки цепной передачи по шагу цепи

alexxlab | 04.04.1992 | 0 | Разное

Содержание

Расчет звездочки цепной передачи по шагу цепи

Изделия с зубчатой передачей находят даже в раскопках древнегреческих и древнеримских городов. Леонардо да Винчи не только написал «Мону Лизу», но и первым описал механизм передачи механической энергии на значительные расстояния при помощи двух валов (звездочек в современной интерпретации) и цепи. Но его изобретение еще долго оставалось невостребованным. Только на рубеже 18-го и 19-го начался этап бурного развития промышленности. И именно тогда зубчатой передаче нашли достойное применение.

За два столетия ее механизм существенно усовершенствовали. Для цепей разработали стандарты, регламентирующие шаг, диаметр и прочие параметры. Но проблема правильного построения звездочек остается неизменно актуальной.

Это связано с тем, что при проектировании валов необходимо одновременно учитывать несколько требований:

вращательный момент с минимальной задержкой должен передаваться от ведущей звездочки на ведомую;

движение цепи должно быть непрерывным и плавным;
вся цепная передача в процессе работы должна оставаться в заданной плоскости.

Чтобы выполнить все перечисленные условия, звездочки следует подбирать строго в соответствии с предварительно проведенными расчетами.

Базовые параметры звездочек

В России производители звездочек обязаны работать по ГОСТ 591-69. В соответствии с ним для начала проектирования звездочки нужны следующие данные:

Шаг цепи (t).
Необходимое число зубцов на звездочке (z).
Диаметр окружности зацепления (d1).

Геометрическая форма готового изделия зависит от следующих параметров:

Диаметр делительной окружности (D дел).
Диаметр окружности выступов (D выст).
Радиус впадин (r).

Построение звездочки: как рассчитать необходимые параметры?

Чтобы получить звездочку, идеально соответствующую всем предъявляемым требованиям, расчеты проводят в соответствии с формулами, приведенными ниже:

Оси шарниров цепных звеньев в процессе работы прилегают к делительной окружности. Чтобы рассчитать ее диаметр, потребуется формула:
Следующий шаг предполагает определение окружности выступов по формуле:
Определить радиус впадин позволяет формула:
Рассчитать диаметр окружности впадин можно по формуле:

Для D выст допустимая погрешность не превышает 0,1 мм. Для всех иных параметров отклонение не может превышать 0,01 мм.

Конструктивные особенности ступицы и диска применительно к звездочкам цепных передач

Чтобы избежать деформаций диска, его неравномерного крепления и последующего биения в процессе вращения, его в большинстве случаев отливают вместе со ступицей. Как вариант, изготовление ведется на фрезерном станке.

Задача ступицы в данном случае — крепление диска к передающему или принимающему узлу оборудования с цепной передачей. Если в процессе изготовления и сборки вала соблюдены требования ГОСТ, при вращении диска не будет ни осевых, ни радиальных биений.

На практике при построении звездочки применяют следующие способы крепления вала:

на шлицу. Этот актуально для цепных приводов, работающих на повышенных скоростях и/или под значительными нагрузками;
на шпонки. Этот вариант используют, если скорость вращения вала невелика.

Диаметр ступицы подбирают так, чтобы она позволяла решать поставленную задачу, но сама не создавала избыточную нагрузку на механизм.

Если ступица требуется для узла из чугуна, ее диаметр стандартно равен диаметру вала * 1,65. Если же узел стальной, диаметр вала умножают на 1,55.

Другой важный параметр — длина ступицы. Стандартно для ее расчета диаметр вала умножают на числа из диапазона 1,2–1,5.

Из какого материала производят звездочки для цепных передач?

Механическая нагрузка — не единственный негативный фактор, влияющий на работоспособность цепей и звездочек. Есть еще кислоты, щелочи, конденсат и т. д. Это приводит к тому, что все узлы цепной передачи надлежит изготавливать из материалов, устойчивых к коррозии, нагрузкам: ударным, на разрыв и т. д.

Предпочтение отдают среднеуглеродистым сталям. Если изделие должно соответствовать особым требованиям, работать в особо сложных условиях, в состав вводят особые легирующие добавки. Уже готовую звездочку (отлитую или выточенную) дополнительно:

пропускают через термическую обработку. Требуемая твердость — 45–55 ед.;
либо подвергают цементированию. Глубина слоя составляет 1–1,5 мм. И только после этого помещают в печь ТВЧ. Твердость в этом случае должна составлять 55–60 ед.

Для особых случаев используют цепи и звездочки не стальные, а из особых композитных материалов: текстолита, полиамидов, полиформальдегидов. В этом случае вся система работает с минимальным шумом и вибрацией. Звенья цепей практически не ударяются о зубья цепи. Но их используют в малоответственных транспортных системах, не находящихся постоянно под нагрузкой.

Чугун — еще один материал для построения и изготовления звездочек цепной передачи. Но сфера его применения ограничена. Такие изделия не предназначены для работы на больших скоростях. Разрешенный максимум — 2 м/с. Ограничения затрагивают и динамические нагрузки. Они должны быть минимальными.

Для повышения твердости чугунные цепные передачи проводят через закалку. Рекомендованное значение на выходе — 330–430 ед. по HB.

Цепи из чугуна часто устанавливают на тракторах, комбайнах, дорожной и строительной спецтехнике. В этом случае выбирают упрочненные чугуны, что позволяет снизить коэффициент трения. Если же вся система должна работать в условиях повышенных динамических нагрузок, звенья цепи и собственно звездочки покрывают тонким слоем тефлона.

Мы предлагаем

Звездочки цепных передач на заказ

Одним из главных механизмов, передающих усилия или вращательные движения, традиционно считается цепной. Основной компонент этого устройства – на первый взгляд незамысловатая зубчатая деталь: звездочка. К изготовлению звездочек предъявляются повышенные требования. Ведь чтобы любая техника – от детского велосипеда до производственного оборудования – работала безупречно, ее элементы должны обладать строгими пропорциями.

Расчет звездочки цепной передачи по шагу цепи

Эффективность функционирования механизма обеспечивается точным расчетом всех параметров звездочки. Размер и шаг ее зубьев должны соответствовать шагу цепи. Во время работы эта деталь решает сразу три задачи:

удерживает цепь и другие элементы передачи в одной плоскости,
обеспечивает непрерывное вращение,
плавно захватывает и так же плавно отпускает звенья.

Проектирование и изготовление звездочек для цепной передачи осуществляются по ГОСТу 591-69. При расчетах параметров берутся за основу три величины:

t, обозначающая шаг цепи;
d1, определяющая диаметр окружности;
z, под которой понимается количество зубцов.

Берутся в расчет и такие показатели, как два диаметра – делительной окружности и окружности выступов, а также радиус впадин. Расчеты производят по специальным формулам. Если рассчитывается устройство звездочки цепной передачи, для диаметра окружности выступов допустима погрешность до 0,1 мм. Прочие не должны иметь отклонений более 0,01 мм.

Изготовление звездочек

Во время работы детали цепной передачи подвергаются сильному износу, поэтому к изготовлению звездочек для цепей прибегают достаточно часто. Особенно для импортного оборудования, к которому и раньше было непросто найти “родные” комплектующие, а после введения санкций против российской экономики это стало практически невозможно. Запчасти, как две капли похожие на оригинальные заводские, вряд ли ждут вас на складе готового проката. А вот на заказ их сделать довольно просто, даже если к ним нет чертежей.

Звезды для цепных передач

Главный принцип нашего изготовления звездочек для цепных передач – детальное соблюдение технологии. Вам достаточно принести в цех образец детали, чтобы мы выполнили над ней все операции – разработку чертежа, подбор марки стали, первичную металлообработку, “ювелирное” профилирование зубьев и обработку их поверхности. В производстве используется оборудование последних поколений, его работа полностью контролируется числовым программным управлением.

Для изготовления звездочек используются различные типы сталей – как среднеуглеродистых, так и легированных. Самыми распространенными марками считаются 45, 40Х, 40ХН, 35ХГСА и 50Г2. Отличные по физико-механическим характеристикам звездочки получаются и из цементируемых сталей, подвергаемых закаливанию. К ним относится сырье марок 15, 12ХНЗА и 20Х. В производстве звездочек могут применяться и элементы из пластика. Чтобы обеспечить более мягкую и бесшумную работу, венцы этих деталей выполняются из пластмасс. Пластмассовые части не только снижают шум, но и сокращают износ частей цепного механизма. Цепные приводы с невысокой скоростью хода могут оснащаться звездочками, изготовленными из чугуна.

Способы изготовления звездочек

Процесс изготовления звездочек для цепной передачи, несмотря на видимую простоту изделий, имеет много нюансов и в целом сложнее, чем создание зубчатых колес. По способу производства эти комплектующие могут быть литыми, штампованными или обработанными механическим способом. Кроме основных операций заготовка, превращенная в звездочку, по необходимости проходит зубопритирку, обкатку или шлифовальные работы. Количество операций зависит от типа цепи, для которой она предназначена. Звездочки используются в вильчатых, роликовых, втулочных, пластинчатых, круглозвенных и тяговых цепях.

Конструкция ступицы и диска звездочек цепных передач

Конструкционными элементами звездочки являются ступица и диск. Первая играет роль связующего элемента и крепится непосредственно на валу. Важно, чтобы после изготовления звездочек для цепей их ступицы “сидели” на валах достаточно свободно, но не допускали радиальных и осевых сдвигов. Вместе с тем прочность конструкции не должна достигаться за счет ее утяжеления. Если звездочка чугунная, диаметр ее ступицы не должен превышать 1,65 от диаметра вала. Для стали этот коэффициент составляет 1,55. Длина ступицы тоже зависит от диаметра вала: как правило, она составляет не менее 1,2 и не более 1,5 от его величины. Если звездочка имеет совсем небольшие размеры, ширина ее диска обычно равна ширине зубца.

Изготовление звездочек на заказ

Наш цех металлообработки специализируется на изготовлении любых звездочек для цепных передач. Мы готовы выполнить простейшие и самые сложные задачи. Наши специалисты могут выпустить сплошные детали, прорезать шпоночные пазы, сделать в ступице шлицевые или радиальные отверстия. И даже изготовить сложные разъемные звездочки. В зависимости от того, для какого оборудования вам нужна деталь – отечественного или импортного, – мы будем работать по ГОСТу или по стандартам DIN/ISO. Наши преимущества – оперативность, гибкая ценовая политика и гарантии на каждую деталь.

Расчет цепной передачи, расположенной между редуктором и приводным валом цепного пластинчатого транспортера. — Студопедия

Поделись

Цепь роликовая. Межосевое расстояние конструктивно не ограничено. Работа в одну смену. Расположение передачи под углом к горизонту менее 60⁰.

Исходные данные:

Крутящий момент на выходном валу редуктора Н×м

Частота вращения вала редуктора мин^-1

Частота вращения приводного вала мин^-1

Нагрузочный режим – переменный, при постоянной скорости, задан блоком нагружения с параметрами: ; ; ; ; ; ; (См. рис. 5)

Решение:

1. Передаточное отношение для цепной передачи рекомендуется выбирать из интервала от 1,5 до 2,5

2. Число зубьев звездочек.

Малая (ведущая) звездочка (для достижения наибольшей долговечности)

Число зубьев звездочек должно быть целым, принимаем

Число зубьев ведомой звездочки

Так как рекомендуется разноименное число зубьев, принимаем по рекомендуемому ряду

Фактическое передаточное число передачи:

3. Корректирующий коэффициент

Рекомендуется изменить условия работы на более легкие, если полученный корректирующий коэффициент К больше 3

Здесь коэффициент динамический нагрузки для привода цепного транспортера (табл. 3).

Коэффициент влияния числа зубьев малой звездочки

При односменной работе (табл. 5)

Коэффициент режима работы по заданному блоку нагружения

=0,57×1+0,28×0,8+0,15×0,4=0,857

Регулировка межосевого расстояния не предусматривается (табл. 4) Межосевое расстояние предусматривает оптимальным а=30×t (табл. 4)

Расположение передачи под углом меньше 60⁰ (табл. 4)

Смазка консистентная, регулярная (табл. 4)

Коэффициент, учитывающий конструктивные особенности передачи

4. Шаг цепи. Предварительно назначаем число рядов цепи, имея ввиду, что 2-х и 3-х рядные цепи тяжелее в 1.5….2 раза, их стоимость в 4…5 раз выше соответственно. Поэтому назначаем однорядную цепь, для которой число рядов m = 1 и коэффициент рядности К_m = 1. Определяем требуемый шаг цепи:

31,28 мм

Принимаем цепь роликовую однорядную ПР-31,75-89 ГОСТ 13568-75

с параметрами /2/: Шаг мм;

диаметр ролика мм;

диаметр валика мм ;

ширина внутреннего звена В=19. 05 мм;

разрушающая нагрузка 8850 Н.

4. Проверка условия

По табл. 6 при t = 31.75 мм

5. Геометрические расчеты.

Межосевое расстояние (предварительно) мм

Число звеньев цепи

Принимаем (обязательно четное, так как цепь имеет замок)

Расчетное межосевое расстояние

Скорость цепи м/с

Стрела предварительного провисания цепи

мм

Здесь длина ветви цепи принята

Монтажное межосевое расстояние

1092,5 мм

Диаметр делительных окружностей звездочек

253,32 мм

566,26 мм

Диаметр окружностей выступов звездочек

мм

Наибольшая хорда (контрольный размер) малой звездочки при профиле зубьев без смещения дуг (приложение 1).

мм

Профилирование зубьев звездочек см. стр 1ЖЖЖЖЖ

8. Проверка давления в шарнире цепи

Допускаемое давление. При n < 50 мин^-1для любого шага (табл. 1) МПа.

35,39 МПа =35 МПа

Полученное значение находится в пределах допустимых значений.

Если превышение значительное, предпочтительнее увеличить шаг цепи. Применение двухрядной или трехрядной цепи нецелесообразно в связи с незначительным уменьшением габаритов передачи при значительно большей стоимости (многорядные цепи дороже в 4…5 раз, чем однорядная цепь).

9. Число ударов звеньев в единицу времени

c^-1 c^-1 (табл. 6)

10.Длина цепи в метрах 3,49м. 11.Окружная сила на ведущей звездочке

12 Нагрузка на валы передачи

Рис. 6 Цепь роликовая однорядная и двухрядная

Цепи роликовые однорядные (размеры в мм) Таблица 8.

Обозначение	t шаг	b₁	d	d₁ (ролик)	h	Разрушающая нагрузка, кН	Масса 1м цепи, кг
ПР-15,875-23	15,875	9,65	5,08	10,16	14,8		1,0
ПР-19,05-31,8	19,05	12,70	5,94	11,91	18,2	31,8	1,9
ПР-25,4-60	25,4	15,88	7,92	15,88	24,2		2,6
ПР-31,75-89	31,75	19,05	9,53	19,05	30,2		3,8
ПР-38,1-127	38,1	25,40	11,10	22,23	36,2		5,5
ПР-44,45-172,4	44,45	25,40	12,70	25,40	42. 4	172,4	7,5
ПР-50,8-227	50,8	31,75	14,27	28,58	48,3		9,7

Цепи роликовые двухрядные (размеры b₁, d, d₁, d₄, h см. в таблице 1) Таблица 9.

Обозначение	t – шаг, мм	А, мм	Разрушающая нагрузка, кН	Масса 1м цепи, кг
2ПР – 15,875 – 45,4	15,875	16,59	45,5	1,9
2ПР – 19,05 – 64	19,05	22,78		3,5
2ПР – 25,4 – 114	25,4	29,29		5,0
2ПР – 31,75 – 177	31,75	35,76		7,3
2ПР – 38,1 – 254	38,1	45,44		11,0
2ПР – 44,45-344	44,45	48,87		14,4
2ПР – 50,8- 453,6	50,8	58,55	453,6	19,1

Рис. 7 Звездочки для цепных передач: а) однорядная; б) двухрядная;

в) резервирование свободного пространства для движения замка цепи.

Размеры звездочек для однорядных и многорядных приводных цепей. Таблица 10.

Параметр	Расчетная формула
Радиус закругления зуба (наименьший)	r₃ = 1,7·d₁
Расстояние от вершины зуба до линии центров дуг закруглений	h₁ = 0,8·d₁
Диаметр обода (наибольший) D_c
Радиус закругления r₄	при шаге t <35 мм	r₄ = 1,6мм
при шаге t >35 мм	r₄ = 2,5мм
Ширина зуба звездочки	однорядной b₁	b₁=0,93· b₃ – 0,15мм
двухрядной и трехрядной b₂	b₂=0,90· b₃ -0,15мм
многорядной bn	b_n=0,86· b₃-0,30мм
Ширина венца многорядной звездочки		В_n=(n-1)·А + b_n

ГОСТ 591-89 устанавливает два профиля зубьев звездочек: без смещения центров дуг впадин; со смещением центров дуг впадин Метод расчета и построение профиля зубьев звездочек для приводных роликовых и втулочных цепей:

Особенность конструкции: цепи соединяются замком, поэтому число звеньев должно быть четное.

Для получения нечетного числа звеньев используются специальные замки. Рядом со звездочками для прохода замка необходимо предусмотреть свободную зону размером по ширине и высоте L ≈ 0,33t

Рис. 8 Схема построения профиля зубьев без смещения центров дуг впадин.

Формулы для вычисления размеров для построения профиля зубьев звездочек.

Таблица 11.

Параметры	Расчетные формулы
Геометрическая характеристика зацепления λ	для роликовых цепей:
Диаметр делительной окружности d_д
Радиус впадины	r = 0,5025· d₁ + 0,05 мм
Диаметр окружности выступов D_e
Коэффициент высоты зуба К	λ	1,4…1,5	1,5…1,6	1,6…1,7	1,7…1,8	1,8…2,0
К	0,480	0,532	0,555	0,575	0,565
Диаметр окружности впадин D_i	D_i = d_д– 2× r
Радиус сопряжения r₁	r₁ = 0,8· d₁+ r = 1,3025·d₁+ 0,05 мм
Радиус головки зуба r₂	r₂ = d₁(1,24·cosφ + 0,8·cosβ – 1,3025) – 0,05 мм
Половина угла впадины α
Угол сопряжения β
Половина угла зуба φ
Прямой участок профиля FG	FG = d₁· (1,24·sinφ – 0,8·sinβ)
Расстояние между центрами дуги впадины и дуги головки зуба ОО₂	ОО₂ = 1,24· d₁
Координаты точки О₁	x₁= 0,8· d₁ ·sin α; y₁= 0,8· d₁ ·cos α
Координаты точки О₂	;

Рис. 9 Профиль зубьев звездочек (изображается на чертеже в масштабе 1:1)

Литература:

1. Анурьев В.И. справочник конструктора – машиностроители. Том 2. «Машиностроение», 1978

2. Справочник металлиста. Том 1. «Машиностроение» 1976.

3. Решетов Д.Н. Детали машин. «Машиностроение». 1974.

4. Готовцев А.А. и др. проектирование цепных передач. Справочник. «Машиностроение». 1973.

Лукьянов Александр Сергеевич

Рябов Владимир Анатольевич,

Чихачева Ольга Анатольевна

Методические указания к курсовому проектированию для студентов

всех машиностроительных специальностей заочной формы обучения.

Лицензия ЛР № 021209 от 17 апреля 1997 г.

Подписано в печать Заказ Тираж

Усл.п.л. 0,8 Уч.-изд.л. 1,0

Бумага типографская. Формат 60х90/16

МГТУ «МАМИ», Москва, 107023 Б. Семеновская ул., 38.

⚡Калькулятор цепей и звездочек | Об/мин и скорость цепи

Полноэкранный режим

Всегда показывать полное меню

Прилепленное меню

Смотрите завершенные проекты!

Свяжитесь с нами

Есть идея для нового калькулятора или улучшения/дополнения к существующим?
Или нужна помощь с использованием наших калькуляторов?
Пожалуйста, дайте нам знать!

Создание и печать полномасштабных PDF-файлов с диаграммами на этой странице (шаблоны)

Поделись этим!

Цепь ⚙ Калькулятор звездочек ▶ Длина цепи ▶ Центры звездочек ▶ Число оборотов в минуту и передаточное число ▶ Скорость цепи

Шаг звена (дюймы)		или же #25 ▶ 0,25″ ~ 6,35 мм #35 ▶ 0,375″ ~ 9,53 мм #41 ▶ 0,5″ ~ 12,7 мм #50 ▶ 0,625″ ~ 15,88 мм #60 ▶ 0,75″ ~ 19,05 мм #80 ▶ 1″ ~ 25,4 мм #100 ▶ 1,25″ ~ 31,75 мм #120 ▶ 1,5″ ~ 38,1 мм #140 ▶ 1,75″ ~ 44,45 мм #160 ▶ 2″ ~ 50,8 мм
Маленькие зубы		Маленькие обороты
Большие зубы		? Повторно отрегулируйте звенья цепи, чтобы сохранить (ближайшие к) текущие центры звездочки при замене зубьев звездочки. Центры замков
Звенья цепи		? Ограничить цепь четным числом звеньев. Снимите флажок, чтобы разрешить приращение одной ссылки (с использованием смещения или половинной ссылки) Только четные ссылки
Единицы Дюймы Десятичные Дюймы Дроби Метрические мм Размеры

Создает ссылку для сохранения или обмена текущими настройками

Поделиться текущими настройками

Маленькие зубы Большие зубы
Звенья цепи Полная шкала
Повернуть ↺ &orrr; ← Маркер для зубов

Каждый	16	цепь вращается один и тот же зуб на МАЛОЙ звездочке касается одного и того же звена цепи =	0%	оптимальная скорость износа
Каждый	16	цепь вращается один и тот же зуб на БОЛЬШОЙ звездочке касается одного и того же звена цепи =	0%	оптимальная скорость износа

Чем ниже число оборотов цепи, тем чаще каждое звено цепи входит в зацепление с одним и тем же зубом звездочки, поэтому износ больше и неравномернее.
При замене звездочек вы можете отрегулировать звенья цепи, чтобы сохранить (ближе к) текущие центры звездочек (например, чтобы заднее колесо мотоцикла оставалось в пределах диапазона регулировки).

Проверьте центры блокировки и отрегулируйте звездочки — звенья цепи будут отрегулированы так, чтобы оставаться ближайшими к текущим центрам звездочек.

Диаметр шины на большой звездочке мм дюйм

Макс. об/мин
Малый об/мин

Ошибка спидометра ← Если при замене звездочек ваш спидометр выходит из строя, найдите ошибку для каждой комбинации звездочек.

Установите текущие настройки зубьев как «Исходные» (красный), затем измените зубья звездочки, чтобы сравнить новые с оригинальными (зеленый).

Скорость
Максимальная скорость

Как определить размер цепной системы с электродвигателем

0003

13 января 2021 г. Автор Lisa Eitel Оставить комментарий

В предыдущих статьях об определении размера движения мы рассмотрели, как правильно указать (с помощью программного обеспечения) ось движения с шарико-винтовой передачей. Затем мы рассмотрели, как команды инженеров могут использовать аналогичный программный подход для определения размеров осей с реечной передачей, приводимых в движение серводвигателем, на том же пятиосном портале. Теперь мы рассмотрим процесс определения размеров компонентов (используя то же программное обеспечение) для оси с электродвигателем на основе цепной и звездчатой передачи мощности.

Сиксто Моралес • Региональный инженер движения | Yaskawa America Inc.

Использование программного обеспечения определенно облегчает задачу определения размеров осей, работающих от цепных и звездчатых приводов силовой передачи. Это связано с тем, что программное обеспечение позволяет инженерам методично вводить нагрузку на ось, механические детали и тип передачи системы. Затем можно легко изменить профиль перемещения оси, чтобы приспособить скорость, с которой приложение должно перемещаться на экране редактора, и (на последнем шаге) выбрать серводвигатель, который может выполнять эту работу.

Среди конструкций систем движения, которые проще всего указать, есть те, которые основаны на цепной передаче мощности, независимо от того, предназначены ли они для вращательного или линейного движения. Кроме того, наборы цепей и звездочек часто являются наиболее эффективным выбором для привода осей линейного перемещения. Напомним из основ машиностроения, что основными механическими параметрами в этих узлах являются:

• Диаметр делительной окружности звездочки
• Масса цепи и
• Инерция звездочки и натяжителя.

Силовые передачи с цепью и звездочкой имеют КПД от 95 до 98%, поэтому они немного менее эффективны, чем конкурирующие альтернативы. Однако есть много приложений, которые не требуют особенно жестких допусков или эффективности. Давайте рассмотрим это более подробно на одном примере.

Расчет расчетной нагрузки цепи и звездочки: В этом примере основное внимание уделяется перемещению груза массой 200 фунтов вверх и вниз для перемещения материала снизу вверх и наоборот. Эта нагрузка будет присутствовать всегда, и мы можем учесть ее в нашем программном обеспечении для определения размеров.

Расчет трения цепи и звездочки: Для числа трения, поскольку чугун является наиболее распространенным и экономичным материалом для звездочек, а цепи обычно изготавливаются из углеродистой или легированной стали, Материалы A и B могут быть выбрано как таковое:

Расчет наклона конструкции цепи и звездочки: Поскольку это вертикальное приложение, мы используем вкладку наклона в программном обеспечении, чтобы учесть силу тяжести.

Механизм конструкции цепи и звездочки можно определить по трем параметрам.

Диаметр делительной окружности звездочки: Это измерение диаметра, вокруг которого движется цепь. Он используется для расчета отношения вращения к линейному. В нашем примере 4,01 дюйма будут соответствовать 12,598 дюймам линейного перемещения:

4,01 · π = 12,5977 дюйма

Масса цепи силовой передачи: Масса самой цепи обычно включается в массу груза всего перемещаемого объекта. Однако его можно выделить и ввести здесь.
Инерция звездочки силовой передачи: Это инерция механизма, который перемещает груз. Опять же, программное обеспечение для определения размера поможет найти это число … и инженеру нужно ввести только несколько деталей звездочки.

Теперь рассмотрим узел силовой передачи в целом. Передача системы движения представляет собой все, что находится между выходным валом электродвигателя и механизмом, который он приводит в движение. Эта силовая трансмиссия может быть простой, как коробка передач, или сложной, как система поликлинового ременного шкива, работающая над несколькими натяжными роликами и ведомыми осями. Для этих применений, а также для нашего примера установки цепи и звездочки мотор-редукторы Yaskawa предлагают простое решение для интеграции.

Серводвигателей предостаточно. К счастью, искусство использования скорости, крутящего момента и инерции для выбора из этих предложений серводвигателей (с помощью программного обеспечения) стало полностью автоматизированным.

Техническое приложение «Сигма-7» можно загрузить по этой глубокой ссылке на yaskawa.com. Трансмиссию можно ввести как таковую с листом спецификаций для конкретной модели коробки передач:

Следующим шагом является учет требуемого профиля перемещения оси. Как и во всех профилях движения, важно учитывать движение вперед (вверх) и обратное движение (вниз). Перемещение оси в направлении вверх требует использования (в проектных расчетах) массовой нагрузки для определения требуемой скорости и крутящего момента. Конечно, когда ось перемещает свою нагрузку вниз, масса полезной нагрузки и сила тяжести являются определяющими значениями. Любая ось с вертикальным падением, скорее всего, будет включать регенеративную энергию в систему движения… и сервоусилитель (в нашем примере, СЕРВОУЗЕЛ Yaskawa) должен аккумулировать эту энергию. В противном случае потребуется внешний тормозной резистор.

Предположим, что наш профиль движения включает скорость 4 дюйма в секунду на скорости 50 дюймов. штрих, чтобы дать:

После учета профиля движения конструкции следующим шагом является выбор серводвигателя. Этот серводвигатель должен быть способен управлять скоростью, крутящим моментом и инерцией системы. В нашем примере серия Sigma-7 SGM7J от Yaskawa мощностью 400 Вт может работать с профилем нагрузки и перемещения.

Последнее, что нужно учитывать в этой конструкции, это регенерация. Поскольку наше примерное приложение должно обрабатывать нагрузку, перемещающуюся вверх и вниз, замедление обеспечивает возврат энергии в привод в виде регенеративной энергии. Ниже показано количество энергии для перемещения груза весом 200 фунтов вниз со скоростью 4 дюйма в секунду. Обратите внимание, что СЕРВОУЗЕЛ Yaskawa Sigma-7 мощностью 400 Вт не имеет встроенного регенеративного сопротивления, поэтому для этого приложения потребуется внешний тормозной резистор.

Связано: Как определить размер реечной системы для оси точного перемещения оси на том же пятиосном портале. Мы будем использовать программное обеспечение производителя для работы с приложением.

Связанный: Использование программного обеспечения для проектирования и определения размеров систем управления движением0003

Усовершенствованные звездочки и цепь — система сборки DUO

Усовершенствованные звездочки и цепь

Звездочки — это один из распространенных способов передачи мощности и изменения выходного крутящего момента или скорости механической системы. Понимание этих основных концепций необходимо для принятия оптимизированных проектных решений. В этом разделе будет кратко рассмотрено определение этих понятий, а затем объяснено их отношение к основным конструкциям звездочек и цепей.

Крутящий момент

Скорость — это мера скорости движения объекта. Скорость объекта показывает, какое расстояние он пролетит за заданный промежуток времени. Единицей скорости в СИ является метр в секунду, но скорость также обычно выражается в футах в секунду.

Крутящий момент — это грубая мера вращающей силы на объекте, таком как звездочка или колесо. Математически крутящий момент определяется как скорость изменения углового момента объекта. Типичным примером крутящего момента является гаечный ключ, прикрепленный к болту, который создает крутящий момент для его затягивания или ослабления. Крутящий момент обычно выражается в Нм или фунтах.

Когда крутящий момент вращает объект, например звездочку, звездочка создает прямолинейную (линейную) силу в точке, где зубья касаются цепи. Величина создаваемого крутящего момента является произведением приложенной силы вращения и длины плеча рычага, которая в случае звездочки составляет половину делительного диаметра (радиуса).

Мощность (P) — скорость работы во времени. Понятие мощности включает в себя как физическое изменение, так и период времени, в течение которого это изменение происходит. Это отличается от концепции работы, которая измеряет только физическое изменение. Чтобы поднять кирпич в гору, требуется одинаковое количество работы, независимо от того, идете ли вы или бежите, но бег требует больше энергии, потому что работа выполняется за более короткое время. Единицей мощности в системе СИ является ватт (Вт), который равен одному джоулю в секунду (Дж/с).

Часто в соревновательной робототехнике общая мощность определяется имеющимися двигателями и батареями. Максимальная скорость, с которой рука может поднять определенный груз, определяется максимальной мощностью системы.

При выборе звездочек разных размеров по отношению к входной звездочке изменяется выходная скорость и выходной крутящий момент. Эти изменения не влияют на общую мощность.

Звездочка и цепь — очень эффективный способ передачи крутящего момента на большие расстояния. Скромный редукторы могут быть выполнены с использованием звездочек и цепи, но шестерни обычно обеспечивают более эффективное решение для уменьшения передаточного числа.

Передаточное отношение звездочки

Когда большая звездочка приводит в движение меньшую, за один оборот большей звездочки меньшая звездочка должна совершить больше оборотов, чтобы выходной сигнал был быстрее, чем входной. Если ситуация обратная, и меньшая звездочка приводит в движение большую выходную звездочку, то за один оборот входной выходной будет выполнено менее одного оборота, что приведет к уменьшению скорости по сравнению с входной. передаточное отношение размеров двух звездочек пропорционально изменению скорости и крутящего момента между ними.

Отношение размера от входной (ведущей) звездочки к выходной (ведомой) звездочке определяет, будет ли выходная шестерня быстрее (меньше крутящий момент) или больше крутящего момента (медленнее). Чтобы точно рассчитать, как соотношение размеров звездочек влияет на соотношение между входом и выходом, используйте соотношение количества зубьев между двумя звездочками.

На изображении ниже отношение числа зубьев входной звездочки к выходной звездочке составляет 20T:15T, что означает, что входная звезда должна повернуться на 1,3 оборота, чтобы выходная звездочка совершила один оборот

20T/15T=1,320T/15T=1,320T/15T=1,3

Натяжные ролики

Теперь давайте добавим 15-зубую натяжную звездочку в пример на внешней стороне петли цепи. Промежуточная звездочка — это любая звездочка, находящаяся в зацеплении с цепью, которая не приводит в движение какой-либо вал и не выполняет никакой работы. Натяжители не изменяют системное уменьшение, которое остается 20T:15T.

Независимо от количества или размера промежуточных звездочек, только входная и выходная звездочки определяют уменьшение.

Все звездочки на одной стороне цепи имеют одинаковое вращение. Ведущая и ведомая звездочки находятся внутри цепи и вращаются против часовой стрелки, а промежуточная звездочка находится вне цепной петли и вращается по часовой стрелке. Это свойство полезно иногда, когда желательно иметь два вала, питаемых от одного и того же источника, но с противоположными направлениями вращения. Типичными примерами этого на роботах являются воздухозаборники и шутеры с двумя колесами.

Натяжные ролики можно использовать для натяжения цепи или увеличения степени намотки цепи на звездочку. Как видно из рисунка ниже, все звездочки силовой передачи должны иметь цепь, обернутую примерно на 180° по окружности звездочки. Это количество необходимо для того, чтобы в зацеплении с цепью было достаточно зубцов для передачи крутящего момента. Слишком малое закручивание (<120°) приводит к тому, что цепь будет проскальзывать при большой нагрузке, а чрезмерное закручивание (>200°) может снизить эффективность системы. Звездочка вне цепи отмечена предупреждением, потому что она имеет виток цепи <9.0°. Если эта звездочка является натяжной, то она не имеет привода, и минимальное наматывание цепи допустимо, однако, если эта звездочка будет вращать вал, выполняющий работу, этого количества наматывания будет недостаточно.

Звездочка и цепь — это эффективный способ передачи крутящего момента роботу на большие расстояния. Типичным примером этого является звездочка и цепная трансмиссия. В этом примере звездочки на концах соединены с ведущими колесами, а центральная звездочка приводится в движение двигателем (не показан). Поскольку ведущая и ведомая звездочки находятся внутри цепи, все они имеют одинаковое направление вращения. Меньшие звездочки снаружи цепной петли используются для увеличения количества витков цепи на центральной ведущей звездочке.

Составная передача

В некоторых конструкциях может потребоваться большее уменьшение, чем это возможно для одной ступени. Передаточное отношение от наименьшей доступной звездочки к наибольшей составляет 54:15, поэтому, если требуется большее передаточное число, чем 3,6x, можно использовать несколько ступеней редуктора в одном и том же механизме, который называется редуктором с комбинированной передачей. В составном редукторе имеется несколько пар шестерен или звездочек, каждая пара соединена общей осью. При использовании звездочек и цепи в многоступенчатом редукторе очень часто используют шестерни для первой ступени, а затем используют звездочки и цепь для последней ступени. На рисунке ниже показан пример двухступенчатого редуктора с использованием всех шестерен, но одна из пар может быть заменена звездочками и цепью. Ведущая шестерня (вход) каждой пары выделена оранжевым цветом.

Передаточное число рассчитывается одинаково для шестерен и звездочек на основе соотношения количества зубьев. Чтобы рассчитать общее сокращение составного сокращения, определите сокращение каждой стадии, а затем умножьте каждое сокращение вместе.

CR=R1×R2×…×Rn\text{CR}=\text{R}_1×\text{R}_2 ×\text{…} ×\text{R}_nCR=R1×R2× …×Rn

Где:

CR – общее восстановление соединения
Rn – общее восстановление каждой стадии

Используя приведенное выше изображение в качестве примера, составное сокращение составляет 12:1.

CR=R1×R2=6030×9015=2×6=12\text{CR}=\text{R}_1× \text{R}_2 =\frac{60}{30}× \frac{90 {15}=2 ×6=12CR=R1×R2=3060×1590=2×6=12

Благодаря возможности создания больших редукций с помощью составных редукций также можно создать более широкий диапазон значений редукции или такое же редукции одной ступени, но с компонентами движения меньшего диаметра.

Каждая дополнительная составная ступень приведет к снижению эффективности системы.

При использовании звездочек REV Robotics вместе с прорезями на профиле или канале межцентровое расстояние между осями полностью регулируется. Сдвиньте и снова затяните крепежные пластины вала в любом месте вдоль пазов, чтобы отрегулировать натяжение цепи. Эта система позволяет использовать вместе любую комбинацию совместимых звездочек REV Robotics, обеспечивая высокий уровень гибкости. При регулировке уменьшения системы можно заменить только одну звездочку, что сокращает время повторной сборки.

При использовании шага, указанного в расширенной схеме движения, аналогичный уровень гибкости может быть достигнут в отношении расстояния между звездочками с помощью натяжных втулок (REV-41-1702) со стойками M3 (REV-41-1492).

Интервал

Для эффективной работы звездочек важно правильно отрегулировать межцентровое расстояние . Пример звездочки и цепи с красным крестиком на изображении ниже может работать при очень малых нагрузках, но они определенно не будут работать и будут пропускать при любой значительной нагрузке. Звездочки в этом примере расположены слишком близко друг к другу, поэтому цепь достаточно ослаблена и может проскальзывать по зубьям звездочки. Звездочки с зеленой галочкой расположены правильно, что обеспечивает плавную и надежную работу.

Чтобы правильно расположить звездочки REV Robotics вдоль пазов, используйте следующую процедуру:

1
.
Надежно зафиксируйте ось входной или выходной звездочки. В случае зубчатой передачи с несколькими промежуточными колесами или составным редуктором подумайте, какую ось имеет смысл зафиксировать, например, самую первую входную передачу или самую последнюю передачу.
2
.
Начиная с фиксированной оси, затем определите все ведущие и ведомые звездочки для любых звездочек на этой оси. Одну за другой ослабьте эти оси, сдвиньте их, пока цепь не натянется, а затем снова затяните крепления осей.
3
.
Продолжайте процедуру, начиная с шага 2, для каждой фиксированной оси, пока все цепи не будут натянуты и все оси не будут снова натянуты.

Описанный выше процесс работает со слотами, но процесс с расширенным шаблоном движения может потребовать расчета расстояния между центрами.

Расстояние между центрами

Можно математически рассчитать количество необходимых звеньев между двумя звездочками или правильное расстояние между центрами для двух звездочек для заданной длины цепи. Эти методы подходят для целей планирования робота, но сборка вашего робота с использованием этих измерений обычно нецелесообразна. Детали этих расчетов включены для полноты, но большинство современных пакетов САПР или многочисленные бесплатные онлайн-калькуляторы также могут генерировать правильные значения. 92}{C}L=P2C+2N+n+CP(2πN−n)2

Где:

C= расстояние между центрами
L= длина цепи в шагах
P = шаг цепи
n = количество зубов на большой звездочке
n = количество зубов на небольшой звездочке

Рассчитайте центр до центра

6. Расчет Центр Центр. расстояние, используя формулу «расстояние от центра до центра в дюймах» и пример цепного привода на изображении выше. 92}}\right]\newline\frac{0.25}{8}\left[61+\sqrt{3721-20.24642}\right]\newline = 0.03125\left[61+60.833\right]\newline = 3.807CDC= 80,25[2(48)−(20+15)+(2(48)−(20+15))2−π28×(20−15)2

]=80,25[96−35+( 96−35)2−π28×(5)2

]=80,25[61+(61)2−π28×25

]=80,25[61+3721−π2200

] 80,25[61+3721−20,24642

]=0,03125[61+60,833]=3,807

После выполнения вычислений расстояние между центрами для примера составляет 3,807 дюйма

Рассчитать длину цепи

В большинстве случаев длина цепи заранее неизвестна, но известны две звездочки в редукторе и приблизительное расстояние между центрами, чтобы соответствовать редуктору. Для этого примера необходимо сокращение 20:15, и весь раствор должен умещаться на пространстве не более пяти дюймов.

В этом примере все растворы должны умещаться на пятидюймовом пространстве, поэтому в дополнение к межцентровому расстоянию необходимо учитывать радиус зазора цепи для обеих звездочек. Используйте Детали измерения звездочки, чтобы найти диаметр зазора цепи (A) для звездочек с 15 зубьями и звездочек с 20 зубьями и вычтите радиус каждой из общего заданного размера решения, чтобы получить максимально доступное расстояние от центра до центра.

Максимальный CDC=общая ширина раствора-радиус зазора 1-радиус зазора2\text{Максимальный CDC} = \text{общая ширина решения} – \text{радиус зазора 1}-\text{радиус зазора 2}Максимальный CDC=общий Радиус ширины ширины – радиус 1 -клера Общая ширина решения} = 5 \text {дюймы}\newline\text{Радиус зазора 1}\,=15T_{цепь\, зазор\, диаметр (A)} = 1,45\,\text{дюймы}\newline\text{ Радиус зазора 2} = 20T_{цепь\, зазор\, диаметр (A)} = 1,85\,\text{дюймы} Общая ширина решения = 5 дюймов. = 1,85 дюйма

Максимальный доступный CDC = 5−1,452−1,852 Максимальный доступный CDC = 3,35 дюйма\text{Максимальный доступный CDC} = 5 – \frac{1,45}{2} – \frac{1,85}{2}\newline\text{Максимум Доступный CDC} = 3,35 \text{дюймы}Максимальный доступный CDC=5−21,45−21,85Максимальный доступный CDC=3,35 дюйма

Использование расстояния между центрами 3,371 дюйма в качестве максимального интервала для этого уменьшения, чтобы вписаться в пятерку -дюймовое пространство, решите длину цепи в уравнении шага.

Где:

Так как это невозможно иметь в цепочке долю длины шага, число, полученное при решении формулы, необходимо округлить до целого четного числа . В этом примере, поскольку используемое расстояние от центра до центра было максимально допустимым, точную длину шага следует округлить до 44, чтобы удовлетворить проектным требованиям.

Теперь, когда рассчитаны максимальные равные длины шагов в цепи, это значение можно подставить обратно в формулу расстояния между центрами, чтобы найти точное расстояние между центрами с использованием цепи из 44 звеньев:

Где:

L = 44
P = 0,25
n = 20
n = 15

CDC = 0,258 [2 (44) – (20+15)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2 (2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2)+(2 (44). −(20+15))2−8π2×(20−15)2]CDC=0,258[88−35+(88−35)2−8π2×25] CDC=0,258[53+(53)2−200π2] CDC=0,258[53+28092}} \right]\\\\\text{CDC} = \frac{0.25}{8}\left[53 + \sqrt{2809-20.24642} \right]\\\text{CDC} = 0.03125\left [53 + 52,809\справа]\\\текст{CDC} = 3,307\текст{дюймы} CDC=80,25[2(44)−(20+15)+(2(44)−(20+15))2−π28×(20−15)2

]CDC=80,25[88− 35+(88−35)2−π28×25

]CDC=80,25[53+(53)2−π2200

]CDC=80,25[53+2809–20,24642

]CDC =0,03125[53+52,809]CDC=3,307 дюйма

Для редукции 15T:20T самая длинная цепь, которая подходит для длины менее 5 дюймов при использовании цепи из 44 звеньев, которая дает расстояние между центрами, составляет 3,307 дюйма, а общее ширина решения 4,957 дюймов.

Измерения звездочка

Пластиковые звездочки

Диаметр зазора цепи A

Диаметр шага B

15 Зубной звездочек

REV-41-1339

1. 45 In

6666 39000 3

6 3

36.

66666666.

66666666666 3339

1.45 In 9000 3 36.

36666666 3339

30,5 мм

20 Зубная звездочка

REV-41-1340

1,85 в

46,9 мм

1,6 в

40,6 мм

26 Зуб звездочка

Rev-41-1342 9000 26 26 Зуб

661-1342

2,32 в

59,0 мм

2,07 в

52,7 мм

40 Зубная звездочка

Rev-41-1343

3,43 в

87,3 мм

3,19 в

87,3 мм

3,19. Sprocket

Rev-41-1341

4.55 в

115,6 мм

4.3 в

109,2 мм

. Структура движения. и шестигранный выход UltraPlanetary 5 мм (REV-41-1604).

10-зубая звездочка №25 не имеет схемы движения из-за ограничений по размеру. Тем не менее, звездочка с 10 зубьями имеет общие черты с другими пластиковыми звездочками, например совместимость с цепью №25. В таблице ниже указаны наружный диаметр и средний диаметр звездочки с 10 зубьями.

Диаметр очистки цепи A

Диаметр шага B

10 Зубная звездочка

Rev-41-1338

0,95 в

24,1 мм

0,80 в

20,2 мм

Metal Sprockets

Chain Clearance Diameter A

Pitch Diameter B

15 Tooth Sprocket

REV-41-1717

1.45 in

36.9 mm

1.2 in

30.5 mm

20 Зубная звездочка

Rev-41-1720

1,85 в

46,9 мм

1,6 в

40,6 мм

26 Зубная звездочка

REV-41-1342

2,32 в

59,0 ММ

42
2,32 в
59,0 ММ
42
2,32 в
59,0 мл.
2,07 дюйма
52,7 мм
32-зубая звездочка
REV-41-1722
2,80 дюйма 87,3 мм
2,55 в
64,8 мм
40 Зубная звездочка
Rev-41-1723
3,43 в
87,3 мм
3,19 в
80,9 мм
6 Золота #25 Sprocket #25 Sprocket #25 Sprocket #25 Sprocket #25-го # REV-41-1716), хотя и совместима с цепью № 25, значительно отличается от других металлических звездочек.

TOP HEADLINES