Цепные передачи Цепные передачи Цепная передача

Цепные передачи

Цепные передачи Цепная передача — это передача механической энергии при помощи гибкого элемента (цепи) за счёт сил зацепления. Может иметь как постоянное так и переменное передаточное число (напр. цепной вариатор). Состоит из — ведущей и ведомой звездочки и цепи. Цепь состоит из подвижных звеньев. Цепная передача относится к передачам зацепления с гибкой связью.

Цепная передача состоит из цепи и двух звездочек — ведущей 1 (рис. 1) и ведомой 2, работает без проскальзывания и снабжается натяжными и смазочными устройствами. Цепные передачи дают возможность передавать движение между валами в значительном, по сравнению с зубчатыми передачами, диапазоне межосе вых расстояний; имеют достаточно высокий КПД равный 0, 96. . . 0, 97; ока зывают меньшую, чем в ременной передаче, нагрузку на вал; одной цепью передают вращение нескольким звездочкам (валам). Рис. 1 Наибольшее распространение цепные передачи получили в раз личных станках, велосипедах и мо тоциклах, в подъемно транспортных машинах, лебедках, в буровом оборудовании, в ходовых механиз мах экскаваторов и кранов и осо бенно в сельскохозяйственных ма шинах. Так, например, в самоходном зерновом комбайне С 4 имеется 18 цепных передач, приводящих в движение целый ряд его рабочих органов. Цепные передачи часто встречаются и на предприятиях текстильной и хлопчатобумажной промышленности.

Достоинства и недостатки цепных передач Достоинства цепных передач: • По сравнению с зубчатыми передачами цепные передачи могут передавать движение между валами при значительных межосевых расстояниях (≤ 5 м). • По сравнению с ременными передачами более компактны, могут передавать большие мощности (до 3000 к. Вт), силы действующие на валы, значительно меньше, так как предварительное натяжение цепи мало. • Могут передавать движение одной цепью нескольким звездочкам. Недостатки цепных передач: • Значительный шум вследствие удара звена цепи при входе в зацепление, особенно при малых числах зубьев звездочек и большом шаге (этот недостаток ограничивает возможность применения цепных передач при больших скоростях). • Сравнительно быстрое изнашивание шарниров цепи вследствие затруднительного подвода смазочного мате риала. • Удлинение цепи из за износа шарниров, что требует натяжных устройств.

Применение цепных передач Применяют при значительных межосевых расстояниях (до 8 метров), для передачи одного ведущего вала нескольким ведомым (когда зубчатые передачи неприменимы, а ременные не надежны). Наибольшее распространение полу чили в сельскохозяйственном, транспортном, химическом, станкостроительном, горнорудном оборудовании и подъемно транспортных устройствах. Диапазон работы: Мощность (Р) до 3000 к. Вт Скорость (V) до 35 м/с Передаточное отношение (i) до 10

Детали цепных передач Звездочки. Работа цепной передачи во многом зависит от качества звездочек: точности их изготовления, каче ства поверхности зубьев, материала и термообработки. Конструктивные размеры и форма звездочек зависят от параметров вы бранной цепи и передаточного отношения, определяющего число зубьев меньшей ведущей звездочки. Параметры и качественные характеристики звездочек установлены ГОСТ 13576 81. Звездочки роликовых и втулочных цепей (рис. 2, I) профилируют по ГОСТ 591 69. Рис. 2

Рабочий профиль зуба звездочки для роликовых и втулочных цепей очерчен дугой, соответствующей окружности. Для зубчатых цепей рабочие профили зубьев звездочек прямолинейны. В поперечном сечении профиль звездочки зависит от числа рядов цепи. Материал звездочек должен быть износостойким, способным сопротив ляться ударным нагрузкам. Звездочки изготовляют из сталей 40, 45, 40 Х и других с закалкой до твердости HRC 40. . . 50 или цементируемой стали 15, 20 Х и других с закалкой до твердости HRC 50. . . 60. Для звездочек тихоходных передач применяют серый или модифицированный чугун СЧ 15, СЧ 20 и др. В настоящее время применяют звездочки с зубчатым венцом, изготов ленным из пластмасс. Эти звездочки характеризуются пониженным изно сом цепи и малым шумом при работе передачи. Цепи. Рис. 3

Цепи изготовляют на специальных заводах, а их конструкция, размеры, материалы и другие показатели регламентированы стандартами. По своему назначению цепи разделяют на следующие типы: Грузовые цепи, (рис. 3, I) служащие для подвески, подъема и опу скания грузов. Применяются главным образом в грузоподъемных машинах; Тяговые цепи (рис. 3, II), служащие для перемещения грузов в транспортирующих машинах; Приводные цепи, служащие для передачи механической энергии от одного вала к другому. Рассмотрим несколько подробнее приводные цепи, применяемые в цеп ных передачах. Различают следующие виды приводных цепей: роликовые, втулочные, зубчатые и крючковые. Роликовые цепи (рис. 3, III) состоят из чередующихся наружных и внутренних звеньев, которые имеют относительную подвижность. Звенья выполнены из двух пластин, напрессованных на оси (наружные звенья) или на втулки (внутренние звенья). Втулки надеты на оси сопряженных звень ев и образуют шарниры. Чтобы уменьшить износ звездочек при набегании на них цепей, на втулки надевают ролики, которые заменяют трение сколь жения трением качения ( ис. 3, II и III). р Оси (валики) цепей расклепывают и звенья становятся неразъемными. Соединение концов цепи производят: при четном числе звеньев — соедини тельным звеном, а при нечетном — переходным. При больших нагрузках и скоростях с целью уменьшения шага и диаме тра звездочек применяют многорядные роликовые цепи. Роликовые цепи с изогнутыми пластинами (рис. 3, IV) состоят из одинаковых звеньев, подобных переходному звену. Эти цепи применяются тогда, когда передача работает с ударной нагруз кой (реверсирование, толчки). Деформирование пластин способствует га шению ударов, которые возникают при входе цепи в зацепление со звез дочкой.

Втулочные цепи (рис. 3, V) по своей конструкции не отличаются от предыдущих, но не имеют роликов, что приводит к усилению износа зу бьев. Отсутствие роликов удешевляет цепь и уменьшает ее массу. Втулочные цепи, так же как и роликовые, могут быть однорядными и многорядными. Зубчатые (бесшумные) цепи (рис. 3, VI) состоят из набора пла стин с зубьями, шарнирно соединенных в определенной последователь ности. ти цепи обеспечивают плавность и бесшумность работы. Их применяют при значительных скоростях. Зубчатые Э цепи сложнее и до роже роликовых и требуют особого ухода. Рабочими гранями пластин, воспринимающих давление от зубьев звездочки, служат плоскости зу бьев, расположенные под углом 60°. Чтобы обеспечить достаточную из носостойкость, рабочие поверхности пластин закаливают до твердости Н RC 40. . . 45. Для того чтобы исключить соскальзывание зубчатых цепей со звездочек при работе, их снабжают направляющими пластинами (боковыми или вну тренними). Крючковые цепи (рис. 3, VII) состоят из одинаковых звеньев специ альной формы и не имеют никаких дополнительных деталей. Соединенней разъединение звеньев осуществляются при взаимном наклоне на угол при близительно 60°. Втулочно-штыревые цепи (рис. 3, VIII) собирают из звеньев с помощью штырей, изготовляемых из стали Ст. З. Штифты расклепывают, а в соединительных звеньях их фиксируют шплинтами. Эти цепи находят большое применение в сельскохозяйственном машиностроении. Для обеспечения хорошей работоспособности цепи материалы ее элемен тов олжны быть износостойкими и прочными. Для пластин д используют сталь 50 и 40 Х и закалкой до твердости HRC 35. . . 45, для осей, валиков и втулок — сталь 20 Г, 20 Х и др. при твердости HRC 54. . . 62 , для роликов — сталь 60 Г при твердости HRС 48. . . 55. В связи с износом шарниров цепь постепенно вытягивается. Регулирова ние атяжения цепи обеспечивается перемещением оси одной из н звездочек, применением регулирующих звездочек или роликов. Обычно натяжные ус тройства позволяют компенсировать удлинение цепи в пределах двух зве ньев, при большей вытяжке цепи для звена ее удаляют. Долговечность цепи во многом зависит от правильного применения смазки. При скорости цепи (v) равной или менее 4 м/с применяют пери одическую мазку, которая осуществляется ручной масленкой через каждые 6. . . 8 ч. При v s 10 м/с применяют смазку масленками с капельницами. Более совершенна смазка окунанием цепи в масляную ванну. При этом погружение цепи в масло не должно превышать ширины пластины. В мощных быстроходных передачах применяют циркуляционную струй ную смазку от насоса.

Кинематический расчет. Звенья цепи, находящиеся в зацеплении с зубьями звездочек, располагаются на звездочке в виде сторон многоугольника (рис. 4), поэтому за один оборот ведущей звездочки цепь перемещается на значение периметра многоугольника, в котором стороны равны шагу цепи Р, А число сторон равно числу зубьев звездочки. В следствии того, что звенья цепи располагаются вокруг звездочки По сторонам многоугольника, то скорость цепи переменна. Колебания передаточного отношения передачи, а значит скорости тем больше чем меньше число зубьев на ведущей звездочке. При выполнении рекомендаций по выбору чисел зубьев звездочек и параметров передачи колебания скорости не превышают 1. . . 2%, поэтому расчеты выполняют по среднему передаточному отношению и средней скорости цепи. Средняя (за оборот) скорость цепи = (13. 8) Среднее (за оборот) передаточное отношение . (13. 9)

Виды повреждений. Основными причинами выхода из строя цепной передачи является износ и разрушения шарниров цепи, усталостные разрушения пластин цепи и износ рабочих поверхностей зубьев звездочки. Граничное удлинение цепи по причине износа шарниров не должно превышать 3%, так как нарушается правильность зацепления шарниров цепи и зубьев. Критерии работоспособности цепной передачи. Основным критерием работоспособности приводных цепей является износостойкость их шарниров. По этому критерию выполняется проектировочный расчет цепной передачи при использовании среднего давления в шарнире . Предохранение от чрезмерного растяжения цепи при эксплуатации либо от перегрузок и разрушения при пуске обеспечиваются проверочным расчетом цепи на прочность. Расчет на износостойкость. Условие обеспечения износостойкости звена однорядной цепи (при базовом сроке службе 10… 15 тис часов) записывается в виде: Где коэффициент условий эксплуатации, который учитывает влияние на износостойкость различных факторов; диаметральная проекция опорной поверхности шарнира в мм 2; допускаемые напряжения в шарнире цепи, которые приводятся в таблице 13. 2 с характеристиками цепи в зависимости от шага И частоты вращения ведущей звездочки .

Материалы цепей и звездочек Цепи и звездочки должны быть стойкими против износа и ударных нагрузок. По этим соображениям большинство цепей и звездочек изготавливают из углеродистых и легированных сталей с последующей термической обработкой (улучшение и закалка). Рекомендации по выбору материалов в справочниках. Детали шарниров цепей в большинстве случаев цементируют, что повышает их износостойкость при сохранении ударной прочности. Перспективным являет ся изготовление звездочек из пластмасс, позволяющих уменьшить динамические нагрузки и шум передачи.

Смазывание в цепной передаче Смазывание оказывает решающее влияние на долговечность цепной передачи. При скоростях цепи менее 4 м/с применяют периодическое смазывание ручной масленкой примерно через каждые 7 часов. При скоростях менее 6 м/с применяют смазывание масленками капельницами. Наиболее совершенно непрерывное смазывание погружением в масляную ванну закрытого корпуса: ведомую ветвь цепи погружают в ванну на глубину высоты пластин. В мощных быстроходных передачах применяют циркуляционное струйное смазывание насоса. КПД цепных передач зависит от потерь на трение в шарнирах цепи, на зубьях звездочек и на перемешивание масла при смазывании погружением. При нормальных условиях работы среднее значение КПД колеблется в районе 92 96%.