Широкое применение цепных передач в самых различных машинах и механизмах обусловлено набором предоставляемых ими характеристик. Главными достоинствами подобного способа передачи энергии выступает универсальность, простота и экономичность.
Под цепной передачей понимается передача вращательного движения, которая осуществляется между расположенными параллельно друг к другу валами при помощи бесконечной цепи, соединяющей размещенные на них звездочки. Как ременная, цепная передача относится к передачам с гибкой связью. Однако, она способна изгибаться исключительно в одной плоскости, поэтому может быть эффективно использована только для расположенных параллельно валов.
Особенности цепной передачи и ее отличия от ременной
Первое серьезное отличие двух самых широко распространенных видов передач – цепной и ременной – было указано выше. Оно заключается в возможности изгиба цепи только в одной плоскости и, как следствие, использование исключительно для валов, расположенных параллельно друг другу.
Другим немаловажным отличием выступает отсутствие в цепной передаче ключевого значения такого важного параметра, как угол обхвата цепью звездочки. В отличие от ременной передачи он не играет настолько серьезной роли в обеспечиваемых при передаче энергии характеристиках.
В качестве существенного фактора, являющегося плюсом цепной передачи, можно назвать отсутствие необходимости предварительно натягивать цепь, так как действие механизма обеспечивается зацеплением звеньев цепи с зубьями звездочек.
Важной особенностью цепной передачи выступает возможность эффективного использования практически для любых межосевых расстояний – как для малых, так и для больших. Она дополняется способностью передачи мощности от одного вала сразу нескольким. Кроме того, цепная передача может быть как понижающей, так и повышающей, что также является характерной отличительной чертой этого способа передачи энергии.
Классификация цепных передач
При классификации цепных передач применяется несколько признаков. Например, по функциональному назначению и способу использования в машиностроении и других отраслях промышленности различают три вида цепей:
грузовые. Основной целью использования этого типа выступает подвеска и перемещение различных грузов. В подобной ситуации механизм, как правило, является частью какого-либо грузоподъемного оборудования или устройства, а скорость перемещения, главным образом, по вертикали составляет не более 0,5 м/с;
тяговые. В этом случае цепь также используется для перемещения грузов, но с более высокой скоростью, достигающей 2-4 м/с. Это объясняется тем, что движение осуществляется в значительной степени по горизонтали с применением таких механизмов, как элеваторы, транспортеры, эскалаторы и т.д.;
приводные. Наиболее распространенный вариант цепей, обычно используемый с малым шагом, что позволяет снизить нагрузки и увеличить срок службы изделия. Целью его использования выступает передача энергии в крайне обширном интервале скоростей, причем показатель передаточного отношения является величиной постоянной.
Именно последний вид цепей применяется в цепных передачах. Более того, слово приводные при их описании часто опускается, а в большей части технической и справочной литературы понятия «приводная цепь» и «цепь в цепной передаче» в значительной степени тождественны.
Другими классифицирующим параметрами цепных передач выступают:
тип цепи – роликовые, зубчатые или втулочные;
число рядов – одно- и многорядные;
количество ведомых валов/звездочек – двух- и многозвенные;
расположение звездочек – горизонтальные, вертикальные или наклонные;
вариант регулировки степени провисания цепи – с натяжной звездочкой или специальным натяжным устройством;
конструкция – открытые и закрытые;
влияние на частоту вращения валов – повышающие и понижающие.
Достоинства цепной передачи
Большая часть преимуществ цепной передачи обычно рассматривается по сравнению с ременной. Это вполне логично, так именно эти два способа передачи вращательной энергии используются наиболее широко. Некоторые достоинства цепной передачи наглядно проявляются по отношению к зубчатой, которая также применяется на практике достаточно часто.
Основными плюсами использования цепной передачи выступают такие:
высокий уровень прочностных характеристик, который допускает намного более серьезные нагрузки. В результате при компактных размерах обеспечивается большая эффективность;
возможность использования в одном механизме сразу нескольких ведомых звездочек;
возможность передачи энергии на крайне серьезные расстояния, доходящие до 8 м;
относительно небольшой (по сравнению с ременной передачей – меньше в 2 раза) уровень радиальной нагрузки на валы;
высокая эффективность. КПД цепной передачи находится на уровне 90%-98%;
серьезная мощность передаваемой энергии, параметры которой достигают нескольких тысяч кВт;
впечатляющие показатели скорости движения цепи и значения передаточного числа, составляющие, соответственно, до 35 м/с и 10;
компактность механизма;
отсутствие такого негативного фактора, характерного для ременной передачи, как скольжение;
простая и удобная замена цепи, которая дополняется отсутствием необходимости серьезного начального натяжения.
Недостатки цепной передачи
Количество очевидных минусов рассматриваемого способа передачи энергии существенно меньше числа достоинств, перечисленных выше. Тем не менее, недостатки присутствуют и к их числу относятся:
достаточно высокая цена изготовления механизма и главной его расходной части – самой цепи;
отсутствие возможности применять передачу при реверсировании без ее полной остановки;
использование цепной передачи предусматривает практически обязательное применение картеров;
далеко не всегда конструкция механизма позволяет обеспечить удобную подачу смазки к шарнирам и звеньям цепи;
при небольшом количестве зубьев наблюдается непостоянство скорости движения цепи, что становится причиной колебания такого важного параметра как передаточное отношение;
высокий уровень шума, сопровождающего эксплуатацию устройства;
серьезные требования к правильному расположению валов;
необходимость в постоянном контроле над работой механизма и его обслуживании, отсутствие которых могут привести к быстрому износу.
Сравнение недостатков и достоинств показывает, что при грамотном использовании цепная передача позволяет добиться высокого КПД при разумном уровне затрат. Главное при этом – грамотно воспользоваться очевидными преимуществами этого механизма, минимизировав его минусы.
Цепной передачей называется передача, в результате которой энергия между несколькими параллельными валами, производится сцепкой при помощи гибкой цепи и звездочек. Она складывается из цепи и двух звездочек. Одна звездочка ведущая, а другая ведома. Цепная передача функционирует без скольжения и обеспечивается натяжными и смазочными устройствами.
Цепная передача дает возможность передачи перемещения промеж валами в большем диапазоне межосевых расстояний в сравнении с зубчатой. КПД цепной передачи равняется - 0,96...0,97. Она меньше воздействуют на вал, чем отличается от ременной передачи. Одна цепь передает обороты нескольким звездочкам для цепных передач.
Разновидности и область применения цепных передач
Цепные передачи классифицируют на несколько категорий, которые отличаются своими конструкционными особенностями и принципом функционального действия. В зависимости от типа цепей передаточные приспособления разделяют на роликовые, втулочные и зубчатые. По количеству рядов цепи, на механизмах подающего усилия для движения, бывают однорядные и многорядные. В зависимости от количества ведомых звездочных элементов существуют двухзвенные и многозвенные механизмы. По расположению звездочек для цепных передач приспособления разделяются на горизонтальные, наклонные, вертикальные.
К негативным качествам передаточных механизмов относят: скачкообразность движения, усиленный грохот при осуществлении рабочих процессов, необходимость тщательно выдержанной по установленным параметрам сборки и регулярного эксплуатационного обслуживания, постоянная регулировка натяжения цепного устройства и смазывание механических соединений вовремя, быстрая подверженность амортизационному воздействию шарниров цепного приспособления, высокая стоимость устройства, растяжение цепи во время использования и т. д.
Большую популярность цепные передачи одержали в разнообразных станках, вело- и мото- технике, в машинах поднимающих грузы, лебедках, в буровых установках, в узлах и кранов, и исключительно в машинах сельскохозяйственного назначения. Например, в самоходном зерновом комбайне С-4 есть 18 цепных передач, которые приводят в ход множество его рабочих механизмов. Цепные передаточные механизмы, также получили распространение на предприятиях лёгкой промышленности.
Основные параметры цепных передач
Функционирования устройства изменяющего передающее усилие цепного типа зависит от особенности звездочных компонентов: правильность их производства, закал поверхности зубьев, металла и качества обработки. Габариты и формы звезд, изготовляются согласно величинам выбранной цепи и передаточного отношения, которая определяет количество зубьев меньшей ведущей звездочки. Передаточное число цепной передачи, в процессе работы изменяется и высчитывается аналогично передаточному значению цилиндрической . Сборка цепной передачи ограничивается установкой и закреплением звездочек на валах, надеванию цепи и ее регулировке.
Производя расчет цепной передачи, необходимо воздерживаться от тупых углов между линией, которая совмещает центры звездочек, и горизонтальной линией. Ведущую ветвь размещают обычно сверху. В передачах с большими углами подъема необходимо не забывать об натяжных устройствах. Цепные передачи, из-за неминуемого растяжения цепных звеньев, вследствие износа и смятия в шарнирах, обычно требуют возможности регулирования их натяжения.
Первоначальное натяжение важно только в вертикальных передаточных действиях. В горизонтальных и наклонных передаточных процессах соединение цепного приспособления со звездочными элементами, гарантируется натяжением от силы тяжести конкретного цепного звена, стрела же провисания цепного соединения обязана быть оптимальной в перечисленных изначально границах.
где Т - вращающий момент на звездочке; d - делительный диаметр ведущей звездочки (см. рис. 12 и 13).
Силы натяжения:
Ведущей ветви цепи работающей передачи (рис. 16)
F 1 = F t + F 0 + F v ;(11)
Ведомой ветви цепи
F 2 = F 0 + F v ;(12)
От провисания цепи
F 0 =K f ∙q∙a∙g ,(13)
где K f - коэффициент провисания, зависящий от расположения привода и величины стрелы провисания цепи f
При f = (0,01 ÷ 0,002) a для горизонтальных передач K f =6; для наклон ных (≈ 40 ° ) - K f = 3; для вертикальных K f =1
q - масса 1 м цепи, кг (см. табл.1);
а - межосевое расстояние, м; g = 9,81 м/с 2 ;
От центробежных сил ;
F u = qv 2 ,(14)
где v – средняя скорость цепи в м / c .
Рис. 16. Силы натяжения в цепной передаче
Вал и опора воспринимают силы натяжения от провисания цепи и от окружной силы. Приближенно
F s = F t ∙ K в +2 F 0 ,(15)
где
К B
- коэффициент нагрузки на вал (табл.3).Нагрузка на валы и опоры в цепной передаче значительно меньше, чем в ременной передаче.
Таблица 3. Значение коэффициента нагрузки на вал К в
|
Наклон линии центров звездочек к горизонту, град |
Характер нагрузки |
К в |
|
0 ÷ 40 |
Спокойная Ударная |
1,15 1,30 |
|
40 ÷ 90 |
Спокойная Ударная |
1,05 1,15 |
Методика подбора и проверки цепей с учетом их долговечности
Основным критерием работоспособности приводных цепей является износостойкость их шарниров. Как показывают теоретические и экспериментальные исследования, нагрузочная способность цепи прямо пропорциональна давлению в шарнирах, а долговечность – обратно пропорциональна.
Расчет цепи на износостойкость шарниров. Среднее давление р в шарнире не должно превышать допускаемого (указанного в табл.1), т. е.
где F t =2 t / d - окружная сила, передаваемая цепью; T - вращающий момент; d - диаметр делительной окружности звездочки (если задана мощность P передачи, то F t =p /v , где v – скорость цепи); А - площадь проекции опорной поверхности шарнира, для роликовых и втулочных цепей А = dB ; для зубчатых цепей А = 0,76 dB ; m – число рядов цепи; К - коэффициент эксплуатации;
K = K 1 ∙ K 2 ∙ K 3 ∙ K 4 ∙ K 5 ∙ K 6 (17)
(значения коэффициентов
K 1 ÷ K 6 - см. табл.4).Значение давления в шарнире должно находиться в пределах 0,6[p]≤p ≤1,05.
Если полученное значение давления в шарнире превышает или значительно меньше допустимого, то, меняя d, T, рядность цепи m или параметры, влияющие на К , добиваются выполнения указанного условия.
Таблица 4. Значение различных коэффициентов при расчете цепи по износостойкости шарниров
|
Коэффициент |
Условия работы |
Значение |
|
К 1 - динамичности |
При спокойной нагрузке При толчкообразной или переменной нагрузке |
1,25-1,5 |
|
K 2 - межосевого расстояния |
a<25t a=(30 ÷ 50)t a=(60 ÷8 0)t |
1,25 |
|
K 3 - способа смазывания |
Смазывание: непрерывное капельное периодическое |
|
|
К 4 - наклона линии центров в горизонту |
При наклоне линии центров к горизонту, град.: до 60 свыше 60 |
|
|
К 5 - режима работы |
При работе: односменной двухсменной непрерывной |
1,25 |
|
К 6 - способа регулирования натяжения цепи |
При подвижных опорах При оттяжных звездочках При отжимном ролике |
1,25 |
Преобразуем формулу (16):
а) выразим окружную силу через вращающий момент на ведущей звездочке T 1 , шаг цепи t и число зубьев этой звездочки z 1 ;
б) представим площадь опорной поверхности шарнира в виде функции от шага t . После чего получим выражение для определения шага цепи:
для роликовой и втулочной цепей
для зубчатой цепи с шарниром скольжения
где т - число рядов в роликовой или втулочной цепи;
𝜓 p = B / t =2 ÷ 8 - коэффициент ширины зубчатой цепи.
Расчет цепи по разрушающей нагрузке (по запасу прочности). В ответственных случаях выбранную цепь проверяют по коэффициенту запаса прочности
где F -
Σ F 1 = F t ∙ K B + F v + F
[ s ] - требуемый (допускаемый) коэффициент запаса прочности (выбирают по табл.1).
Долговечность по числу входов в зацепление с обеими звездочками (число ударов) проверяют по формуле
где z ц - общее число звеньев цепи; zn - число зубьев и частота вращения звездочки (ведущей или ведомой); U - действительное число входов звеньев цепи в зацепление за 1 с; v - окружная скорость, м /с; L - длина цепи, м; [ U ] - допускаемое число входов цепи в зацепление за 1 с (см. табл.1).
Последовательность проектировочного расчета цепных передач.
1. Выбрать тип цепи по ее предполагаемой скорости и из условий работы передачи (роликовая, втулочная, зубчатая).
2. По передаточному числу
и
выбрать по табл.1 число зубьев малой звездочки z
1 ,
по формуле (9) определить число
зубьев большей звездочки z
2
.
Проверить выполнение условия
z
2 3.
Определить вращающий момент Т х
на
малой звездочке, по табл.1 выбрать допускаемое давление в шарнирах [р
],
задать
расчетные коэффициенты
K
1
, K
2 , K
3 , K
4 , K
5 , K
6
и по формуле (17) определить коэффициент
эксплуатации
K
.
После чего из
условия износостойкости шарниров [см. формулы (18), (19)] определить шаг цепи.
Полученное значение шага
t
округлить до
стандартного (см.
табл.1).
4.
Принятый шаг проверить по допустимой угловой скорости малой звездочки (см.
табл.1). При несоблюдении условия
ω
=
ω
max
увеличить число рядов роликовой (втулочной) цепи или
ширину зубчатой цепи.
5.
По формуле (8) определить среднюю скорость цепи
v
и силу
F t
,
после чего по формуле (16) проверить износостойкость цепи.
При несоблюдении условия р
<[р]
увеличить
шаг цепи и расчет повторить.
6. Определить геометрические размеры передачи.
7.
Для особо ответственных цепных передач по формуле (20) проверить выбранную
цепь по коэффициенту запаса прочности.
8.
По формуле (21) проверить передачу по числу ударов за 1 с.
Шаг
цепи выбирают в зависимости
от максимально допустимой частоты вращения п 1
max
меньшей
звездочки. Число
зубьев z
1
меньшей звездочки принимают по формуле, при этом учитывают, что с увеличением
числа зубьев z
1
давление в шарнире, шаг и ширина цепи уменьшаются, а долговечность цепи
соответственно увеличивается. Диаметры окружностей звездочек:
Делительной
Наружной
Числазубьевзвездочек:
z
1
= 37-2и
(но
не меньше 17),
z
2
=
z
1
(но не больше 140): здесь
u
=
n
1
/
n
2
=
z
2
/
z
1
.
Угол вклинивания цепи α
= 60°
(см.р
ис.13.2). Двойной угол впадины зуба: 2β
=α
-φ
. Угол заострения зуба: γ
=30°
-φ
, где φ
= 360°
/
Z
. Ширина зубчатого венца звездочки:
B
=b
+2S
, где
S
– толщина пластины цепи.
Параметрыцепнойпередачи – межосевое расстояние
а,
длину цепи
L
-
определяют
по формулам для роликовых цепей.
Силы, действующие в передаче, определяют так
же, как и в случае передачи
роликовыми цепями.
Главный параметр зубчатой цепи – ее ширину в мм
, определяют по формуле
Здесь Р - передаваемая мощность, кВт;
коэффициент К
имеет то же значение, что
и в передаче роликовой цепью [см. формулу (17)]; [
P
10
] - мощность, кВт,
допускаемая для передачи зубчатой цепью шириной 10 мм (см. табл. 5). Так как
значения Р
10 приведены в таблице в зависимости от шага
t
и скорости
v
, а в начале
расчета эти величины неизвестны, то приходится выполнять расчет
методом последовательных приближений: принимая предварительно ориентировочное
значение шага
t
, находят скорость цепи
По этим величинам определяют из табл.5
значение [Р
10 ]
и вычисляют по формуле (24) ширину цепи
b
.
Полученный результат
округляют до ближайшего большего значения по табл. 2. Оптимальные результаты
могут быть получены на основе просчета ряда вариантов на ЭВМ с различными
сочетаниями величин
t
,
z
1,
b
;
при этом исходные данные (Р
,
n
1,
n
2
, условия монтажа и эксплуатации) не должны, как правило,
изменяться.
Таблица 5. Значения
[
Р
10
]
,
кВт, для приводных зубчатых цепей
типа 1 (одностороннего зацепления) условной шириной 10 мм
t
, мм
Скорость цепи
v
, м/с
12,7
15,875
19,05
25,4
31,75
2,35
Расчет заканчивается определением геометрических параметров
передачи, нагрузок, действующих в ней, проверкой коэффициента прочности цепи -
аналогично тому, как это изложено выше в расчете передачи приводными
роликовыми цепями, с тем, однако, отличием, что расчетный коэффициент прочности
должен быть не меньше нормативного [s
], указанного в табл. 6. Таблица 6. Нормативный коэффициент
запаса прочности
[
s
]
приводных зубчатых цепей типа 1 (с
односторонним зацеплением)
t
, мм
Частота вращения меньшей
звездочки
n
1
обмин
12,7
15,875
19,05
25,4
31,75
Экспериментальные наблюдения показывают, что основными
причинами выхода из строя цепных передач являются:
1. Износ шарниров
(за счет ударов при вхождении цепи в зацепление с
зубьями звездочки и из-за изнашивания их от трения)
, приводящий к
удлинению цепи и нарушению ее зацепления со звездочками (основной критерий
работоспособности для большинства передач). Граничное
удлинение цепи по причине износа шарниров не должно превышать 3%, так как нарушается
правильность зацепления шарниров цепи и зубьев.
2. Усталостное
разрушение пластин по проушинам основной критерий для быстроходных тяжелонагруженных
роликовых цепей, работающих в закрытых
картерах с хорошим смазыванием. 3.
Проворачивание валиков и втулок в пластинах в местах запрессовки -
распространенная причина выхода из строя цепей, связанная с недостаточно
высоким качеством изготовления. 4. Выкрашивание
и разрушение роликов. 5. Достижение
предельного провисания холостой ветви - один из критериев для передач с
нерегулируемым межосевым расстоянием, работающих при отсутствии натяжных
устройств и стесненных габаритах. 6. Износ
зубьев звездочек. В соответствии
с приведенными причинами выхода цепных передач из строя можно сделать вывод о
том, что срок службы передачи чаще всего ограничивается долговечностью цепи.
Долговечность
же цепи в первую очередь зависит от износостойкости
шарниров.
По этому критерию выполняется проектировочный расчет цепной
передачи при использовании среднего давления в шарнире
p u
. Предохранение от чрезмерного растяжения цепи при
эксплуатации либо от перегрузок и разрушения при пуске обеспечиваются
проверочным расчетом цепи на прочность.
Материал и
термическая обработка цепей имеют решающее значение для их долговечности. Пластины
выполняют из среднеуглеродистых или легированных закаливаемых сталей: 45, 50,
40Х, 40ХН, ЗОХНЗА твердостью преимущественно 40...50HRCэ; пластины зубчатых
цепей - преимущественно из стали 50. Изогнутые пластины, как правило,
изготовляют из легированных сталей. Пластины в зависимости от назначения цепи
закаливают до твердости 40.-.50 HRCэ
.
Детали шарниров валики, втулки и призмы - выполняют преимущественно из цементуемых
сталей 15, 20, 15Х, 20Х, 12ХНЗ, 20ХИЗА,
20Х2Н4А, ЗОХНЗА и подвергают закалке до 55-65 HRCэ
. В связи с высокими требованиями к современным
цепным передачам целесообразно применять легированные стали. Эффективно
применение газового цианирования рабочих поверхностей шарниров. Многократного
повышения ресурса цепей можно достигнуть диффузионным хромированием шарниров.
Усталостную прочность пластин роликовых цепей существенно повышают обжатием
краев отверстий. Эффективна также дробеструйная обработка. В шарнирах
роликовых цепей для работы без смазочного материала или при скудной его подаче
начинают применять пластмассы. Ресурс цепных
передач в стационарных машинах должен составлять 10...15 тыс. ч работы. Потери на
трение в цепных передачах складываются из потерь: а) на трение в шарнирах; б)
на трение между пластинами; в) на трение между звездочкой и звеньями цепи, а в
роликовых цепях также между роликом и втулкой, при входе звеньев в зацепление и
выходе из зацепления; г) на трение в опорах; д) потерь на разбрызгивание
масла. Основными
являются потери на трение в шарнирах и опорах. Потери на
разбрызгивание масла существенны только при смазывании цепи окунанием на
предельной для этого вида смазки скорости v
= 10…15 м/с
. Цепные
передачи располагают так, чтобы цепь двигалась в вертикальной плоскости, причем
взаимное положение по высоте ведущей и ведомой звездочек может быть
произвольным. Оптимальными расположениями цепной передачи являются горизонтальное
и наклонное под углом до 45° к горизонту.
Вертикально расположенные передачи требуют более тщательной регулировки
натяжения цепи, так как ее провисание не обеспечивает самонатяжения
;
поэтому целесообразно хотя бы небольшое взаимное смещение звездочек в
горизонтальном направлении. Ведущей в
цепных передачах может быть как верхняя, так и нижняя ветви. Ведущая ветвь
должна быть верхней в следующих случаях: а) в передачах
с малым межосевым расстоянием (а<30P при
и>
2) и в передачах, близких к
вертикальным, во избежание захвата провисающей верхней ведомой ветвью
дополнительных зубьев; б) в
горизонтальных передачах с большим межосевым расстоянием (а> 60Р) и малыми
числами зубьев звездочек во избежание соприкосновения ветвей. По
мере изнашивания и контактных обмятий
шарниров цепь
вытягивается, стрела провисания f
ведомой ветви увеличивается, что вызывает
захлестывание звездочки цепью. Для передач с углом наклона θ
<45° наклона к
горизонту [f
]<0,02а
;
при θ
>45° [f
]
< 0,015а
, где а
- межосевое расстояние. Поэтому цепные передачи,
как правило, должны иметь возможность регулирования ее натяжения.
Предварительное натяжение существенно в вертикальных передачах. В
горизонтальных и наклонных передачах зацепление цепи со звездочками обеспечивается
натяжением от собственной силы тяжести цепи, но стрела провисания цепи должна
быть оптимальной в указанных выше пределах. Регулирование
натяжения цепи осуществляют устройствами, аналогичными применяемым для
натяжения ремня, т.е. перемещением вала одной из звездочек, нажимными роликами
или оттяжными звездочками. Натяжные
устройства должны компенсировать удлинение цепи в пределах двух звеньев, при
большей вытяжке - два звена цепи удаляют. Увеличение шага цепи вследствие
износа в шарнирах не компенсируется ее натяжением. По мере изнашивания цепи
шарниры располагаются все ближе к вершинам зубьев
и
возникает опасность соскакивания цепи со звездочек. Регулирующие звездочки и ролики
следует по возможности устанавливать на ведомой ветви цепи в местах ее
наибольшего провисания. При невозможности установки на ведомой ветви их ставят
на ведущей, но для уменьшения вибраций - с внутренней стороны, где они работают
как оттяжные. В передачах с зубчатой цепью ПЗ-1 регулирующие звездочки могут
работать только как оттяжные, а ролики как натяжные. Число зубьев регулирующих
звездочек выбирают равным
числу малой рабочей
звездочки или большим. При этом в зацеплении с регулирующей звездочкой должно
быть не меньше трех звеньев цепи. Перемещение регулирующих звездочек и роликов
в цепных передачах аналогично таковому в ременных передачах и осуществляется
грузом, пружиной или винтом. Наибольшее распространение имеет конструкция
звездочки с эксцентрической осью, поджимаемой спиральной пружиной. Известно успешное применение
цепных передач роликовыми цепями повышенного качества в закрытых картерах при
хорошем смазывании с неподвижными осями звездочек без специальных натяжных
устройств. Для создания условий обильной
смазки цепи, защиты от загрязнений, бесшумности и безопасности работы, цепные
передачи заключают в картеры. Внутренние размеры картера должны обеспечивать
возможность провисания цепи и ее удобного обслуживания. Радиальный зазор между
внутренней стенкой картера и наружной поверхностью звездочек принимают равным l
= (t
+ 30)
мм. Зазор, учитывающий провисание цепи, назначают в пределах 0,1а
,
а ширину картера будут на 60
мм
больше ширины цепи. Картерснабжают
окном и указателем уровня масла. а)
окунанием цепи в масло на глубину, равную ширине пластины. Применяют при V
≤
10 м/с
. б)
разбрызгиванием с помощью специальных колец, отражательных щитков, по которым
масло стекает на цепь. Применяют при V
= 6…12 м/с
в
случаях, когда уровень масла не может быть поднят до горизонта цепи; в)
циркуляционную струйную смазку от насоса – это наиболее совершенный способ.
Применяется для быстроходных мощных передач; г)
циркуляционную смазку с распылением капель масла в струе сжатого воздуха. Применяют
при V
> 12 м/с
. В среднескоростных передачах, не имеющих
герметичных картеров, можно применять консистентную внутришарнирную
или капельную смазку. Консистентную смазку осуществляютпериодических через 120…180 часов погружением
цепи в нагретую смазку. Такая смазка применима при
V
≤
4 м/с
.
Смазывание
цепи оказывает решающее влияние на ее долговечность. Смазка
повышает износостойкость и выносливость цепи, а так же смягчает удары звеньев о
зубья звездочки и снижает температуру нагрева цепи. Наиболее широко для смазки
используются жидкие смазочные масла. Для
ответственных силовых передач следует по возможности применять непрерывное
картерное смазывание видов: а) окунанием
цепи в масляную ванну, причем погружение цепи в масло в самой глубокой точке не
должно превышать ширины пластины; применяют до скорости цепи 10 м/с
во
избежание недопустимого
взбалтывания масла; б)
разбрызгивание с помощью специальных разбрызгивающих выступов или колец и
отражающих щитков, по которым масло стекает на цепь, применяют при скорости
6...12 м/с
в
случаях, когда
уровень масла в ванне не может быть поднят до расположения цепи; в)
циркуляционное струйное смазывание от насоса, наиболее совершенный способ,
применяют для мощных быстроходных передач; г)
циркуляционное центробежное с подачей масла через каналы в валах и звездочках
непосредственно на цепь; применяют при стесненных габаритах передачи,
например, в транспортных машинах; д)
циркуляционное смазывание распылением капель масла в струе воздуха под
давлением; применяют при скорости более 12 м/с
. В
среднескоростных передачах, не имеющих герметичных картеров, можно применять
пластичное внутришарнирное
или капельное смазывание.
Пластичное внутришарнирное
смазывание осуществляют
периодическим, через 120...180 ч, погружением цепи в масло, нагретое до температуры,
обеспечивающей его разжижение.
Пластичный смазочный материал применим при скорости цепи до 4 м/с, а капельное
смазывание - до 6 м/с
. В передачах с
цепями крупных шагов предельные скорости для каждого способа смазывания
несколько ниже. При
периодической работе и низких скоростях движения цепи допустимо периодическое
смазывание с помощью ручной масленки (через каждые 6...8 ч). Масло подается на
нижнюю ветвь у входа в зацепление со звездочкой. При капельном
ручном, а также струйном смазывании от насоса необходимо обеспечивать
распределение смазочного материала по всей ширине цепи и попадание его между
пластинами для смазывания шарниров. Подводить смазку предпочтительно на
внутреннюю поверхность цепи, Откуда под действием центробежной силы она лучше
подается к шарнирам. Выбор типа
смазки (табл.7) и вида смазочного материала по ГОСТ 17479.4-87 (табл.8) зависит
от скорости цепи v
и давления в шарнире цепи p
. Таблица 7
Смазка цепных
передач при окружной скорости v
, м/с
≤
4 ≤
7 ≥
12 Капельная 4...10 кап/
мин В масляной Циркуляционная под давлением Разбрызгиванием Таблица 8
Давление в шарнире p
, МПа Скорость цепи v
, м/с Давление в шарнире p
, МПа Скорость цепи v
, м/с Капельная В масляной ванне ≤
10 ≤
1 ≥
5 ≤
10 ≤
5 ≥
10 ≤
1 ≥
5 ≤
5 ≥
10 ≤
1 ≥
5 ≤
5 ≥
10 ≥
30 ≤
1 ≥
5 ≥
30 ≤
5 ≥
10 За рубежом
начали выпускать для работы при легких режимах цепи, не требующие смазывания,
трущиеся поверхности которых покрыты самосмазывающимися антифрикционными
материалами. 1.
В приводах с быстроходными двигателями цепную передачу, как правило,
устанавливают после редуктора. 3.
Для обеспечения достаточного самонатяжения
цепи не
следует делать угол наклона линии центров звездочек к горизонту более 60°. При θ
> 60 0 на
ведомую ветвь в местах наибольшего провисания цепи устанавливают оттяжную
звездочку. 4.
Диаметр оттяжной звездочки выполняют больше диаметра мены звездочки передачи,
она должна входить в зацепление не менее,
чем с тремя
звеньями цепи. 5.
Поскольку цепь в поперечном сечении не обладает гибкостью, валы цепной передачи
должны быть параллельными, а звездочки установлены в одной плоскости. 6. Применение
трех- и четырехрядных цепей нежелательно, так они дороги и требуют повышенной
точности изготовления звездочек и монтажа передачи. 7. Для
увеличения долговечности цепной передачи необходимо по возможности принимать
большее число зубьев меньшей (ведущей) звездочки, так как при малом числе зубьев
в зацеплении находится небольшое число звеньев, что снижает плавность работы
передачи и увеличивает износ цепи из-за большого угла поворота шарнира. Конструкция венца звездочек для роликовых цепей показана на рис. 17. Рис. 17. Конструкция
венца звездочек для роликовых цепей
Основные зависимости для конструирования звездочек этого типа приведены в
табл.9. Таблица 9. Основные зависимости для конструирования звездочек
Параметр Расчетные
формулы делительный
диаметр диаметр
выступов D e
=P
ц ∙
диаметр
впадин D i =d
д -2r
диаметр
проточки D c
=P
ц ∙
ctg
(180
°
/z)-1,3
∙
h
ширина
зуба b=0,
9∙
B
ВН -0,15 ширина
венца B=(n-1)
∙
A+b
радиус
скругления
зуба R=1,7
∙
d 1
радиус
впадины r=0,5025
∙
d 1 -0,05
радиус
сопряжения r 1 =1,3025
∙
d 1 +0,05
радиус
головки зуба r 2 =d 1
∙
(1,24cos
φ
+0,08cos
β
-1,3025)-0,05
половина
угла зуба φ
=17
°
-64
°
/z
угол
сопряжения β
=18
°
-60
°
/z
половина
угла впадины α
=55
°
-60
°
/z
f=0,2b
угол
скоса зуба γ≈
20
°
смещение e=0,03
∙
P
ц толщина
обода δ
=1,5∙
(D e -d
д
) толщина
диска С=(1,2…1,3)∙δ
Числовые значения B
ВН, A
, d
1
и h
принимают в
зависимости от шага цепи P
ц
по табл.10. Таблица 10
P
ц, мм Расстояние между
внутренними пластинами B
ВН, мм Расстояние между
осями симметрии многорядных цепей A
, мм d 1
, мм внутренней пластины h
, мм При
изготовлении звездочек обычно принимают 2-й класс точности по ГОСТ 591-69. Пример
оформления чертежа звездочки для роликовой цепи приведен на рис.18. Таблицу
параметров зубчатого венца размещают в правом верхнем углу чертежа. Она состоит
из двух частей, разделенных сплошной основной линией. В первой части таблицы
приводят обозначение сопрягаемой цепи. Во второй части указывают параметры
звездочки: число зубьев - z
;
профиль зуба со ссылкой на стандарт (ГОСТ 591-69) и указанием о смещении; класс
точности - 2 й; радиус впадины - r
; радиус сопряжения – r
1 ; радиус головки зуба – r
2 ; половину угла впадины - α
;
угол
сопряжения - β
. Механическая передача
– механизм, превращающий кинематические и энергетические параметры двигателя в необходимые параметры движения рабочих органов машин и предназначенный для согласования режима работы двигателя с режимом работы исполнительных органов. Типы механических передач
: В зависимости от соотношения параметров входного и выходного валов
передачи разделяют на: Зубчатая передача
– это механизм или часть механизма механической передачи, в состав которого входят зубчатые колёса. При этом усилие от одного элемента к другому передаётся с помощью зубьев. Зубчатые передачи предназначены
для: Зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев называется шестернёй
, второе колесо с большим числом зубьев называется колесом
. Зубчатые передачи классифицируют по расположению валов
: Цилиндрические зубчатые передачи
() бывают с внешним и внутренним зацеплением. В зависимости от угла наклона зубьев выполняют прямозубые и косозубые колёса. С увеличением угла повышается прочность косозубых передач (за счёт наклона увеличивается площадь контакта зубьев, уменьшаются габариты передачи). Однако в косозубых передачах появляется дополнительная осевая сила, направленная вдоль оси вала и создающая дополнительную нагрузку на опоры. Для уменьшения этой силы угол наклона ограничивают 8-20°. Этот недостаток исключён в шевронной передаче. Рисунок 1 – Основные виды цилиндрических зубчатых передач Трение между элементами может быть сухое, граничное, жидкостное. Жидкостное трение наиболее предпочтительно, так как значительно увеличивает долговечность фрикционной передачи. Фрикционные передачи делятся
: Цепная передача
К
атегория:
Крановщикам и стропальщикам
Цепная передача
Для чего служит цепная передача?
Цепная передача служит для передачи вращательного движения между удаленными друг от друга валами. Из каких частей состоит цепная передача?
Цепная передача (рис. 1) состоит из двух колес, называемых звездочками, и охватывающей их цепи. Причем одна звездочка называется ведущей, а другая ведомой и вращение ведущей звездочки преобразовывается во вращение ведомой звездочки благодаря сцеплению цепи с зубьями звездочки. Как различают по конструкции приводные цепи?
По конструкции приводные цепи различают: зубчатые, роликовые, втулочные и др. Зубчатые цепи состоят из пластин с зубьями, соединенных между собой втулками, и шарнирно укреплены на общем валике. Роликовая цепь состоит из шарнирно соединенных пластинок, между которыми устанавливаются ролики, свободно вращающиеся на втулке, запрессованной в отверстие внутренних пластин. Что называется шагом цепи?
Рис. 1. Цепная передача: 1 - цепь; 2 - звездочка; 3 - шаг Расстояние между двумя одинаковыми точками звеньев называется шагом цепи. Причем у роликовых цепей шагом называется расстояние между центрами Каковы достоинства цепных передач?
К достоинствам цепных передач по сравнению с ременными следует отнести то, что при цепной передаче не происходит проскальзывание. Кроме того, цепная передача имеет довольно высокий КПД, достигающий 0,98, и занимает значительно меньше места по ширине. Расчет передачи зубчатой цепью
Критерии работоспособности и виды повреждений цепных передач
Материалы цепей
Потери
на трение. Конструирование передач
Натяжение цепей
Картеры
Смазывание
Конструирование звездочек
Рисунок 6 – Фрикционные передачи
Перечень ссылок
Вопросы для контроля
< 
роликов; у зубчатых цепей - расстояние между осями двух валиков, расположенных в смежных звеньях цепи.
