Цепные передачи Цепные передачи Рис 1

Цепные передачи

Цепные передачи Рис. 1

Цепные передачи Общие сведения l Принцип действия и сравнительная оценка. Цепная передача схематически изображена на рис. 1. Она основана на зацеплении цепи 1 и звездочек 2. Принцип зацепления, а не трения, а также повышенная прочность стальной цепи по сравнению с ремнем позволяют передавать цепью, при прочих равных условиях, большие нагрузки (однако меньшие, чем зубчатыми колесами). Отсутствие скольжения и буксования обеспечивает постоянство передаточного отношения (среднего за оборот) и возможность работы при значительных кратковременных перегрузках. l

Цепные передачи l Принцип зацепления не требует предварительного натяжения цепи, в связи, с чем уменьшается нагрузка на валы и опоры. Угол обхвата звездочки цепью не имеет столь решающего значения, как угол обхвата шкива ремнем. Поэтому цепные передачи могут работать при меньших межосевых расстояниях и больших передаточных отношениях, а также передавать мощность (одного ведущего вала и нескольким ведомым).

Цепные передачи l Цепные передачи имеют и некоторые недостатки. Основной причиной этих недостатков является то, что цепь состоит из отдельных жестких звеньев и располагается на звездочке не по окружности, а по многоугольнику. Поэтому даже при равномерном вращении ведущей звездочки с угловой скоростью 1 цепь движется по контуру неравномерно(она колеблется в пределах неравномерности скорости).

Цепные передачи ). С этим связаны шум и дополнительные динамические нагрузки, необходимость организации системы смазки. Поперечные перемещения вызывают удары втулок (роликов) по зубьям звездочки при входе в зацепление, возбуждаются поперечные колебания цепей, что способствует повышенному износу. l Цепные передачи используют поэтому как понижающие частоту вращения. l

Цепные передачи l В таких передачах ведущая звездочка имеет меньшее число зубьев , чем ведомая. Для обеспечения плавности работы, высокой долговечности, ограничения шума в передачах со средними и высокими скоростями рекомендуют применять z 1 = 29 — 2 u 19 с округлением полученных значений до целого нечетного числа. Излишне большие значения z 1 способствуют повышенному износу шарниров и увеличению шага цепи.

Цепные передачи l Для роликовых цепей: l где = (обычно равен)0, 3. . . 05, h — хордальная высота, t — допускаемое, по условиям эксплуатации, относительное увеличение шага, %. l Для более равномерного износа цепи, рекомендуется применять нечетное число зубьев на малой и четное число на большой звездочке. l

Цепные передачи Область применения. Основные характеристики l Цепные передачи применяют при значительных межосевых расстояниях, а также для передачи движения от одного ведущего вала нескольким ведомым в тех случаях, когда зубчатые передачи не применимы, а ременные недостаточно надежны. Наибольшее распространение цепные передачи получили в сельскохозяйственном, транспортном и химическом машиностроении, станкостроении, горнорудном оборудовании и подъемно-транспортных устройствах. l

Цепные передачи Наибольшее распространение получили тихоходные и среднескоростные передачи с v до 15 м/с и n до 500 мин-1. Однако встречаются передачи с n до 3000 мин-1. l Скорость цепи для быстроходной цепной передачи v = 6. . . 25 м/с, передаточное отношение u 3. Высокая точность вращения, износостойкость и компактность является основным требованием к быстроходным передачам. l

Цепные передачи скорости цепи v = 2. . . 6 м/с и u 6 — среднескоростная передача, а при скорости цепи v 2 м/с и u = 10. . . 15 — тихоходная передача l Основные параметры передачи. l Мощность. l При

Цепные передачи l Современные цепные передачи применяют в диапазоне мощностей от долей до нескольких тысяч к. Вт. Наибольшее распространение получили передачи до 100 к. Вт, так как при больших мощностях прогрессивно возрастает стоимость цепной передачи по сравнению с зубчатой.

Цепные передачи l Скорость цепи и частота вращения звездочки. l где z — число зубьев звездочки; рц — шаг цепи, м; n — частота вращения звездочки, мин -1.

Цепные передачи l Число зубьев z 2 ограничивают по соображениям износостойкости. Для звездочек с профилем зуба по ГОСТ 591 — 69 l для зубчатых цепей z 2 max = 140.

Цепные передачи l Быстроходность передач ограничена потерей работоспособности цепи. При скорости v 20 м/с часто происходит разрушение шарниров звеньев, а у роликов цепи — раскалывание роликов, ослабление запрессовки втулок и осей в пластинах, обусловленное внутренними динамическими и ударными нагрузками. Поэтому на основании эксплуатации передач установлены для каждой цепи предельно допустимые частоты вращения ведущих звездочек (см. справочники).

Цепные передачи l При быстроходных двигателях цепную передачу, как правило, устанавливают после редуктора. Передаточное отношение. l Распространенные значения i до 6(10). При больших значениях i становится нецелесообразным выполнять одноступенчатую передачу из-за больших ее габаритов.

Цепные передачи l К. п. д. передачи. Потери в цепной передаче складываются из потерь на трение в шарнирах цепи, на зубьях звездочек и в опорах валов. При смазке погружением цепи в масляную ванну учитывают также потери на перемешивание масла. Среднее значение к. п. д. 0, 96. . . 0, 98.

Цепные передачи Межосевое расстояние и длина цепи. l Межосевое расстояние а между звездочками влияет на работоспособность цепи. При малом а, цепи быстро изнашиваются, а при большом — ведомая ветвь начинает колебаться из-за сильного провисания. На практике стремятся к тому, чтобы а =(30. . . 50) pt. Обычно межосевое расстояние а находится в пределах 0, 01 а pt 0, 04 а. l

Цепные передачи l Минимальное межосевое расстояние аmin= 0, 5(d 1+d 2)+(30. . . 50) м при u 3; l м — при u 3; и ограничивается минимально допустимым зазором.

Цепные передачи l Между тем передача работает лучше при небольшом провисании холостой ветви цепи. Число зубьев звездочек выбирают из условия минимальных габаритов и более плавного хода. Потребное число звеньев цепи w (длина цепи в шагах) определяют по предварительно выбранным значениям a, pt, z 1, z 2:

Цепные передачи l и его округляют до ближайшего целого значения — желательно четного, во избежание использования менее прочных соединительных звеньев. Поэтому расчетное межосевое расстояние рекомендуют уменьшать примерно на (0, 002. . . 0, 004) a. Длина цепи увеличивается по мере износа шарниров, поэтому в конструкции должны быть предусмотрены специальные устройства для регулирования провисания цепи. Обычно это достигается перемещением опор одного из валов или установкой специальных натяжных звездочек.

Цепные передачи Приводные цепи. Основными типами современных приводных цепей являются шарнирные роликовые, втулочные и зубчатые цепи они стандартизованы и изготовляются специализированными заводами. Главными характеристиками цепи являются шаг, ширина и разрушающая нагрузка. l Роликовая цепь изображена на рис. 1, — однорядная и на рис. 2 — двухрядная. Здесь валик 3 запрессован в отверстие внешнего звена 2, а втулка 4 в отверстие внутреннего звена 1. Втулка на валике и ролик 5 на втулке могут свободно поворачиваться. l

Цепные передачи

Цепные передачи l Зацепление цепи с зубом звездочки 6 происходит через ролик. Применение втулки позволяет распределить нагрузку по всей длине валика и этим уменьшить износ шарниров. Перекатывание ролика по зубу частично заменяет трение скольжения трением качения, что снижает износ зубьев. Кроме того, ролик выравнивает сосредоточенное давление зуба на втулку и тем самым уменьшает ее износ.

Цепные передачи Роликовые цепи применяют при окружных скоростях до 20 м/с. Наряду с однорядными изготовляют двух-, трех- и четырехрядные цепи. Их собирают из тех же элементов, только валик проходит через все ряды. Многорядные цепи позволяют увеличивать нагрузку почти пропорционально числу рядов. Такие цепи применяют при больших нагрузках в сочетании с высокой скоростью. l В этих случаях нецелесообразно применять однорядные тяжелые цепи с большим шагом изза больших динамических нагрузок. l

Цепные передачи Втулочные цепи по конструкции аналогичны роликовым, но у них нет ролика 5. Вследствие этого износ цепи и звездочек увеличивается, но снижается масса и стоимость цепи. l Основным параметром приводных цепей по ГОСТ 13586 — 75 является шаг — расстояние между осями двух смежных роликов, от которого зависит несущая способность цепи. Основные размеры и характеристики цепи зависят от шага. l

Цепные передачи l В быстроходных передачах используют преимущественно приводные роликовые цепи типа ПР малых и средних шагов (до 25, 4 мм). В тихоходных передачах одно- , двух- и трех рядные цепи типа ПР больших шагов (свыше 25, 4 мм). Характеристикой прочности цепи служит разрушающая нагрузка, устанавливаемая экспериментально заводом изготовителем цепи.

Цепные передачи l В зависимости от отношения шага pt к диаметру ролика D различают цепи короткошаговые (ПР, ПРУ) и длиннозвенные (ПРД — ), которые применяют в сельхозмашинах. При больших нагрузках и скоростях в передачах применяют многорядные роликовые (двухрядные 2 ПР и трех рядные 3 ПР). Разрушающая нагрузка таких цепей пропорциональна числу рядов.

Цепные передачи l Зубчатые цепи Рис. 3

Цепные передачи l Зубчатые цепи (рис. 3) состоят из набора пластин с двумя зубообразными выступами. Пластины цепи зацепляются с зубьями звездочки своими торцовыми плоскостями. Угол вклинивания — принят равным 60°. Конструкция зубчатых цепей позволяет изготовлять их широкими и передавать большие нагрузки. Зубчатые цепи работают плавно, с меньшим шумом. Их рекомендуют применять при сравнительно высоких скоростях — до 35 м/с.

Цепные передачи l Зубчатые цепи различают в основном по конструкции шарниров. Применяют шарниры скольжения и шарниры качения. Шарниры качения разработаны сравнительно недавно, они не имеют валика. их изготавливают с двумя сегментными вкладышами, которые при повороте не скользят, а перекатываются, что позволяет повысить к. п. д. передачи и долговечность цепи. Зубчатые цепи с шарнирами качения стандартизованы ГОСТ 13552 — 81.

Цепные передачи Материалы. Пластины цепей изготавливают из среднеуглеродистых и легированных сталей 45, 50, 40 ХН, и др. и затем закаливают до твердости не менее HRCэ 32. Оси, втулки и призмы обычно изготавливают из сталей 15, 15 Х, 20 Х, 12 ХН 3 А и др. , цементуют и подвергают закалке до твердости не менее HRCэ 45. Звездочки тихоходных слабонагруженных передач изготавливают из чугуна СЧ 20 с закалкой или из других антифрикционных высокопрочных марок чугуна. l Звездочки быстроходных и тяжелонагруженных передач изготавливают из углеродистых и легированных сталей (45, 40 ХН) или из сталей 15, 20, 12 Х 2 Н 4 А и др. с цементацией венцов на глубину 1. . . 1, 5 мм, твердость поверхности зубьев HRCэ 45. . . 55. l

Цепные передачи Критерии работоспособности и расчета цепных передач. l Работоспособность цепных передач во многом зависит от условий ее работы, что вызывает различные повреждения элементов цепи. l Износ шарниров — типичный вид повреждения быстроходных закрытых и полузакрытых передач станков, двигателей и оборудования общего машиностроения, который вызван граничным трением из-за вытекания масла из зоны контакта при больших контактных напряжениях и ударах звена по зубу, даже при непрерывном смазывании цепи. При периодической смазке темп изнашивания повышается так как возможен даже разрыв масляной пленки в шарнире, повышение температуры и схватывание рабочих поверхностей. l

Цепные передачи Износ шарниров приводит к увеличению шага, неправильному зацеплению и как следствие сползанию цепи со звездочки. l Предельная вытяжка цепи в машинах общего машиностроения, имеющих, как правило z 2= 40. . . 45 ограничена 2. . . 2, 5 %. Увеличение шага до 3% приводит к ослаблению прессовых соединений и снижению прочности изношенных элементов. l Усталостные разрушения вызываются переменными напряжениями от внешней нагрузки сил инерции и ударных нагрузок. Разрушению часто предшествует коррозия l

Цепные передачи l l Расчеты роликовых цепей. Для предотвращения чрезмерной вытяжки цепи и ее обрыва полезная окружная сила, характеризующая тяговую способность передачи, должна быть: l где Fразр. — минимальная разрушающая нагрузка, задаваемая для каждого размера цепи, n — коэффициент запаса прочности (обычно 3. . . 5).

Цепные передачи l. В момент пуска машины: l при движении со скоростью v :

Цепные передачи l. В основу расчета износостойкости шарниров цепи положено условие триботехнической надежности: pu [pu]; l где pu ; [pu] — расчетное и допускаемое по условию износостойкости давление (удельная нагрузка) в шарнире.

Цепные передачи l Расчетное значение давления в шарнире определяется по формуле: l где Kd — коэффициент динамичности (по справочникам), l Km — коэффициент, учитывающий число рядов цепи m.

Цепные передачи = bвн dв 0, 28 pt 2 — проекция опорной поверхности шарнира ; l bвн — ширина внутреннего звена, (длина втулки) l dв — диаметр втулки. l. A

Цепные передачи Для обеспечения работоспособности цепной передачи в течение ее расчет производят в два этапа: l 1. Выполняют предварительный расчет шага цепи по формуле: l

Цепные передачи l где P — передаваемая мощность. l Принимают 2. . . 3 значения ближайших по шагу цепи по ГОСТ 13568— 75. l При больших нагрузках и скоростях во избежание увеличения шага используют многорядные цепи. l 2. Производят оценку работоспособности цепи (алгоритм расчета хорошо приведен у С. Н. Ничипорчика).