Цепные передачи типы цепей. Цепная передача достоинства и недостатки

Цепная передача в самом распространенном виде состоит из расположенных на некотором расстоянии друг от друга двух колес, называемых звездочками, и охватывающей их цепи (рис. 1, а). Вращение ведущей звездочки преобразуется во вращение ведомой благодаря сцеплению цепи с зубьями звездочек. Иногда применяют цепные передачи с несколькими ведомыми звездочками. Цепные передачи, работающие при больших нагрузках и скоростях, помещают в специальные кожухи, называемые картерами (рис. 1, б), что обеспечивает постоянную обильную смазку цепи, безопасность и защиту передачи от загрязнений и уменьшение шума, возникающего при ее работе. Иногда применяет цепные вариаторы, устроенные по схеме колодочно-ременных вариаторов с раздвижными конусами. В связи с вытягиванием цепей по мере их износа натяжное устройство цепных передач должно регулировать натяжение цепи. Это регулирование, по аналогии с ременными передачами, осуществляют либо перемещением вала одной из звездочек, либо с помощью регулирующих звездочек или роликов.

Рис. 1

Достоинства цепных передач по сравнению с ременными:
отсутствие проскальзывания,
компактность (они занимают значительно меньше места по ширине),
меньшие нагрузки на валы и подшипники (нет необходимости в большом начальном натяжении цепи).

К. п. д. цепной передачи довольно высокий, достигающий значения η=0,98 .

Недостатки цепных передач:

удлинение цепи вследствие износа ее шарниров и растяжения пластин, в результате чего она имеет неспокойный ход;
наличие в элементах цепи переменных ускорений, вызывающих динамические нагрузки тем большие, чем выше скорость движения цепи и чем меньше зубьев на меньшей звездочке;
шум при работе;
необходимость внимательного ухода при ее эксплуатации.

Цепные передачи применяют при больших межосевых расстояниях, когда зубчатые передачи невозможно использовать из-за громоздкости, а ременные передачи - в связи с требованиями компактности или постоянства передаточного отношения. В зависимости от конструкции цепей применяют передачи мощностью до 5000 кВт при окружных скоростях до 30...35 м/с. Наиболее распространены цепные передачи мощностью до 100 кВт при окружных скоростях до 15 м/с. Цепные передачи применяют в транспортных, сельскохозяйственных, строительных, горных и нефтяных машинах, а также в станках.

Цепи в цепных передачах называют приводными. Приводные цепи по конструкции различают:

втулочные , роликовые (ГОСТ 13568-75),

зубчатые (ГОСТ 13552-81)

фасоннозвенные .

Основные геометрические характеристики цепи - шаг, т. е. расстояние между осями двух ближайших шарниров цепи, й ширина, а основная силовая характеристика - разрушающая нагрузка цепи, устанавливаемая опытным путем.

Втулочная однорядная цепь.

Втулочная однорядная цепь (рис. 2, а) состоит из внутренних пластин 1 , напрессованных на втулки 2 , свободно вращающиеся на валиках 5 , на которых напрессованы наружные пластины 4 . В зависимости от передаваемой мощности приводные втулочные цепи изготовляют однорядными (ПВ) и двухрядными (2ПВ). Эти цепи простые по конструкции, имеют небольшую массу и наиболее дешевые, но менее износоустойчивы, поэтому применение их ограничивают небольшими скоростями, обычно до 10 м/с.

Рис. 2

Приводные роликовые цепи по ГОСТ 13568-75 различают:

однорядные нормальные (ПР),
однорядные длиннозвенные облегченные (ПРД),
однорядные усиленные (ПРУ),
двух (2ПР),
трех (ЗПР),
четырехрядные (4ПР),
с изогнутыми пластинками (ПРИ).

Роликовая однорядная цепь (рис. 2, б) отличается от втулочной тем, что на ее втулках 2 устанавливают свободно вращающиеся ролики 5 . Ролики заменяют трение скольжения между втулками и зубьями звездочек во втулочной цепи трением качения. Поэтому износостойкость роликовых цепей по сравнению со втулочными значительно выше и соответственно их применяют при окружных скоростях передач до 20 м/с. Из роликовых однорядных цепей наиболее распространены нормальные ПР . Длиннозвенные облегченные цепи ПРД изготовляют с пониженной разрушающей нагрузкой; допускаемая скорость для них до 3 м/с. Усиленные цепи ПРУ изготовляют повышенной прочности и точности; их применяют при больших и переменных нагрузках, а также при высоких скоростях.

Многорядные цепи (рис. 2, в) позволяют увеличивать нагрузку пропорционально числу рядов, поэтому их применяют при передаче больших мощностей. Роликовые цепи с изогнутыми пластинами (рис. 2, г) повышенной податливости применяют при динамических нагрузках (ударах, частых реверсах и т. д.).

Зубчатая цепь.

Зубчатая цепь (рис. 2, д) в каждом звене имеет набор пластин 1 (число их определяется шириной цепи) с двумя выступами (зубьями) и с впадиной между ними для зуба звездочки. Эта цепь изготовляется с шарнирами трения качения. В отверстиях пластин каждого шарнира устанавливаются две призмы 2 и 3 с криволинейными рабочими поверхностями. Одна из призм соединяется с пластинами одного звена, а другая - с пластинами соседнего звена, в результате чего в процессе движения цепи призмы перекатывают одна другую.

Применяют также зубчатые цепи с шарнирами трения скольжения. Долговечность зубчатых цепей с шарнирами трения качения выше примерно в два раза.

Зубчатые цепи для предохранения от соскальзывания со звездочек и работе снабжают направляющими пластинами 4 , представляющими собой обычные пластины, но без выемок для зубьев звездочек. Эти пластины требуют проточки соответствующих пазов на звездочках (см. рис. 4, б).

Зубчатые цепи вследствие лучших условий зацепления с зубьями звездочек работают с меньшим шумом, поэтому их иногда называют бесшумными. По сравнению с другими зубчатые цепи более тяжелые, сложнее в изготовлении и дороже, поэтому их применяют ограниченно. Так как ширина зубчатых цепей может быть какой угодно (встречаются цепи шириной до 1,7 м), то их применяют для передачи больших мощностей.

Фасоннозвенные цепи различают двух типов: крючковые (рис. 3, а) и штыревые (рис. 3, б). Крючковая цепь состоит из звеньев одинаковой формы, отлитых из ковкого чугуна или штампованных из полосовой стали ЗОГ без дополнительных деталей. Сборку и разборку этой цепи осуществляют путем взаимного наклона звеньев на угол 60°. В штыревой цепи литые звенья 1 из ковкого чугуна соединяются зашплинтованными стальными (из стали Ст3) штырями 2 . Фасоннозвенные цепи применяют при передаче небольших мощностей, при малых скоростях (крючковая до 3 м/с, штыревая до 4 м/с), обычно в условиях несовершенной смазки и защиты. Звенья фасоннозвенных цепей не обрабатывают. Благодаря небольшой стоимости и легкости ремонта фасоннозвенные цепи широко применяют в сельскохозяйственных машинах.

Рис. 3

Смазка приводных цепей.

Смазка приводных цепей предупреждает их от быстрого износа. Для ответственных силовых цепных передач применяют непрерывную картерную смазку, осуществляемую при скорости до 8 м/с с окунанием цепи в масляную ванну на глубину не свыше ширины пластины и при большей скорости - принудительной циркуляционной подачей смазки от насоса (см. рис. 1, б). При отсутствии герметического картера и скорости цепи до 8 м/с применяют консистентную внутришарнирную смазку, осуществляемую периодически через 120..180 ч погружением цепи в нагретую до разжижения смазку. Иногда вместо консистентной смазки пользуются капельной смазкой. При работе передачи с перерывами с окружной скоростью до 4 м/с пользуются также периодической смазкой цепи, осуществляемой ручной масленкой через 6...8 ч.

Материал цепей и звездочек.

От материала и термической обработки цепей и звездочек зависит долговечность цепных передач.

Рис. 4

Элементы втулочных, роликовых и зубчатых цепей изготовляют из следующих материалов: пластины - из среднеуглеродистых или легированных сталей 40, 45, 50, 30ХНЗА с закалкой до твердости HRC32...44, а валики, втулки, ролики и вкладыши - из цементируемых сталей 10,15, 20, 12ХНЗА, 20ХНЗА, 30ХНЗА с термообработкой до твердости HRC40...65. Применяют втулочные и роликовые цепи, внутри стальных втулок которых помещают пластмассовые втулки, свободно вращающиеся как на валиках, так и внутри стальных втулок. Такие цепи используют при работе шарниров без смазки или со слабой смазкой.

Конструкции звездочек цепных передач аналогичны зубчатым колесам . В зависимости от размеров, материала и назначения их выполняют целыми (рис. 4) или составными (рис. 5).

Рис. 5

Звездочки для втулочных и роликовых цепей имеют небольшую ширину. Их обычно выполняют из двух частей - диска с зубьями и ступицы, которые в зависимости от материала и назначения звездочки сваривают (рис. 5, а) или соединяют заклепками (болтами) (рис. 5, б). Звездочки для зубчатых цепей (см. рис. 4, б) широкие, их выполняют целыми. Целые звездочки, и диски составных звездочек в основном изготовляют из среднеуглеродистой или легированной стали 40, 45, 40Х, 50Г2, 35ХГСА, 40ХН с закалкой до твердости HRC40...50 или цементуемой стали 15, 20, 15Х, 20Х, 12ХН2 с термообработкой до твердости HRC50...60. Звездочки тихоходных передач при скорости цепи v≤3 м/с и отсутствии динамических нагрузок изготовляют также из серого или модифицированного чугуна СЧ15, СЧ18, СЧ20, СЧ30 с твердостью поверхности до НВ260...300 . Применяют звездочки с зубчатым венцом из пластмасс (дюропласта или вулколана). Вулколан - это разновидность полиуретана, обладающая особыми качествами. Конструкция таких звездочек показана на (рис. 5, е). На ободе металлической части звездочки делают канавку в форме ласточкина хвоста, прерываемую несколькими поперечными углублениями, в которой помещают зубчатый венец из пластмассы. Преимущество пластмассовых звездочек по сравнению с металлическими - уменьшение износа цепей и шума передачи.

Простейшая цепная передача (рис. 3) состоит из двух, закрепленных каждая на своем валу, звездочек (1 и 2), меньшая из которых чаще всего бывает ведущей, и охватывающей их цепи 3, составленной из множества жестких звеньев, имеющих возможность поворачиваться друг относительно друга.

Цепные передачи нашли широкое применение в машинах общепромышленного назначения.

Цепные передачи находят широчайшее применение в различных подъемных (например, в многоковшовых элеваторах) и транспортирующих устройствах. Применение цепных передач в этих случаях упрощает конструкцию узлов машин, повышает их надежность и производительность. В этих устройствах применяются цепи самых разных конструктивных типов.

Цепные передачи используют как для редуцирования (снижения скорости в процессе передачи) вращательного движения, так и для его мультиплицирования (повышения скорости).

Достоинства цепных передач: 1. Возможность передачи движения на достаточно большие расстояния (до 8 м). 2. Возможность передачи движения одной цепью нескольким валам. 3. Отсутствие проскальзывания, а следовательно, и стабильность передаточного отношения при уменьшенной поперечной нагрузке на валы и на их опоры. 4. Относительно высокий КПД (0,96…0,98 при достаточной смазке).

Недостатки цепных передач: 1. Повышенная шумность и виброактивность при работе вследствие пульсации скорости цепи и возникающих при этом динамических нагрузок. 2. Интенсивный износ шарниров цепи вследствие ударного взаимодействия со впадиной звездочки, трения скольжения в самом шарнире и трудности смазки. 3. Вытягивание цепи (увеличение шага между шарнирами звеньев) вследствие износа шарниров и удлинения пластин. 4. Сравнительно высокая стоимость.

Классификация:

Цепи по назначению могут быть разделены на:

1. тяговые цепи, предназначенные для перемещения грузов по горизонтальной или наклонной поверхности;

2. грузовые цепи, предназначенные для подъема грузов;

3. приводные цепи, предназначенные для передачи движения, чаще всего вращательного, в цепных передачах.

Наибольшее распространение в качестве приводных получили роликовые, втулочные и зубчатые цепи. Эти три разновидности цепей стандартизованы.

8. Зубчатые передачи, схемы, назначение, достоинства, недостатки, классификация .

Зубчатая передача -трехзвенный механизм, включающий два подвижных звена, взаимодействующих между собой через высшую зубчатую кинематическую пару и образующих с третьим неподвижным звеном низшие (вращательные или поступательные) кинематические пары

Рис. 1. Виды зубчатых передач

Меньшее зубчатое колесо, участвующее в зацеплении обычно называют шестерней , большее – зубчатым колесом , звено зубчатой передачи, совершающее прямолинейное движение, называют зубчатой рейкой (рис. 1, к).

Рис. 2. Схема зубчатой передачи и ее параметры

Назначение зубчатой передачи - передача движения (чаще всего вращательного) с преобразованием параметров, а иногда и его вида (реечная передача). Зубчатые передачи вращательного движения наиболее распространены в технике (рис. 5). Они характеризуются передаваемыми мощностями от микроватт (механизм кварцевых наручных часов) до десятков тысяч киловатт (крупные шаровые мельницы, дробилки, обжиговые печи) при окружных скоростях до 150 м/с.

Достоинства зубчатых передач:

1. Высокая надежность работы в широком диапазоне нагрузок и скоростей.

2. Большой ресурс.

3. Малые габариты.

4 Высокий КПД.

5. Относительно малые нагрузки на валы и подшипники.

6. Постоянство передаточного числа.

7. Простота обслуживания.

Недостатки зубчатых передач :

1. Сложность изготовления и ремонта (необходимо высокоточное специализированное оборудование).

2. Относительно высокий уровень шума, особенно на больших скоростях.

3. Нерациональное использование зубьев – в работе передачи одновременно участвуют обычно не более двух зубьев каждого из зацепляющихся колёс.

Классификация зубчатых передач:

1. По величине передаточного числа:

1.1. с передаточным числом u >1 – редуцирующие (редукторы - большинство зубчатых передач);

1.2. с передаточным числом u <1 – мультиплицирующие (мультипликаторы).

2. По взаимному расположению валов:

2.1. с параллельными валами - цилиндрические зубчатые передачи

2.2. с пересекающимися осями валов - конические зубчатые передачи

(конические передачи с углом 90град между осями валов называют ортогональными);

2.3. с перекрещивающимися осями валов - червячные, винтовые (рис. 5, и), гипоидные;

2.4. с преобразованием движения – реечные

3. По расположению зубьев относительно образующей поверхности колеса:

3.1. прямозубые - продольная ось зуба параллельна образующей поверхности колеса;

3.2. косозубые - продольная ось зуба направлена под углом к образующей поверхности колеса;

3.3. шевронные - зуб выполнен в форме двух косозубых колес со встречным наклоном осей зубьев;

3.4. с круговым зубом - ось зуба выполнена по окружности относительно образующей поверхности колеса.

4. По форме зацепляющихся звеньев:

4.1. с внешним зацеплением - зубья направлены своими вершинами от оси вращения колеса;

4.2. с внутренним зацеплением - зубья одного из зацепляющихся колес направлены своими вершинами к оси вращения колеса;

4.3. реечное зацепление - одно из колес заменено прямолинейной зубчатой рейкой;

4.4. с некруглыми колесами.

5. По форме рабочего профиля зуба:

5.1. эвольвентные - рабочий профиль зуба очерчен по эвольвенте круга (линия описываемая точкой прямой, катящейся без скольжения по окружности);

5.2. циклоидальные - рабочий профиль зуба очерчен по круговой циклоиде (линия описываемая точкой окружности, катящейся без скольжения по другой окружности);

5.3. цевочное (разновидность циклоидального) – зубья одного из колес, входящих в зацепление, заменены цилиндрическими пальцами – цевками;

5.4. с круговым профилем зуба (зацепление Новикова) – рабочие профили зубьев образованы дугами окружности практически одинаковых радиусов.

6. По относительной подвижности геометрических осей зубчатых колес:

6.1. с неподвижными осями колес - рядовые передачи (рис. 5);

6.2. с подвижными осями некоторых колес - планетарные передачи.

7. По жесткости зубчатого венца колес, входящих в зацепление:

7.1. с колесами неизменяемой формы (с жестким венцом);

7.2. включающая колеса с венцом изменяющейся формы (гибким).

8. По окружной (тангенциальной) скорости зубьев:

8.1. тихоходные (Vз < 3 м/с);

8.2. среднескоростные (3< Vз < 15 м/с);

8.3. быстроходные (Vз > 15 м/с).

9. По конструктивному исполнению:

9.1. открытые (бескорпусные);

9.2. закрытые (корпусные).

Наиболее широкое применение находят редуцирующие зубчатые передачи вращательного движения, в том числе и в многоцелевых гусеничных и колесных машинах (коробки передач, бортовые редукторы, приводы различных устройств). Поэтому дальнейшее изложение, если это не упоминается особо, касается только передач вращательного движения.

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.

Расчет передачи зубчатой цепью

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

Критерии работоспособности и виды повреждений цепных передач

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.

Материалы цепей

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. Конструирование передач

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.

Натяжение цепей

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.

Картеры

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

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.

Конструирование звездочек

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 .

При этом сама цепь включает в себя многочисленные подвижные звенья. Они соединяются между собой в виде замкнутой окружности.

Обычно количество зубцов на звездочке и количество звеньевых элементов в цепях определяется взаимно простым числом. Благодаря этому, обеспечивается максимально равномерное изнашивание механизма в целом.

Преимущества и недостатки цепной передачи

Кроме цепных, существуют еще и ременные передачи. Однако в большинстве случаев прибегают именно к цепным, так как они обладают рядом немаловажных достоинств:

Отсутствие проскальзывания, как это при определенных условиях бывает в ременных передачах.

Можно обеспечить высокую степень компактности механизма.

Средний показатель передаточного отношения находится на постоянном уровне.

Благодаря отсутствию такого явления, как предварительное натяжение, отсутствуют второстепенные нагрузки на ключевые узлы механизма.

Даже если скорость падает, показатели мощности остаются довольно высокими.

Цепные передачи практически не чувствительны к влажностным и температурным перепадам.

Можно быстро адаптировать такую передачу практически под любые механизмы, если прибавить или удалить цепное звено.

При необходимости можно передать вращательный момент сразу нескольким звездочкам посредством всего одной цепи.

Можно организовывать передачу вращательного момента на довольно большие расстояния – до 7 метров.

Цепная передача отличается большим коэффициентом полезного действия – порядка 98 процентов.

При необходимости вышедшие из строя звенья, саму цепь или звездочки можно быстро заменить.

Однако имеются у цепных передач и определенные недостатки:

При длительной интенсивной эксплуатации шарниры в звеньях цепей изнашиваются, что приводит к растяжению пластин и увеличению общей длины цепи.

Передачу можно применять без необходимости останавливать движение во время реверсированного хода.

Цепь в некоторых видах механизмов достаточно сложно смазывать.

Можно наблюдать неравномерность передаточного отношения и, как следствие, неравномерность скорости. Особенно данный эффект заметен в случае, если звездочка не обладает большим числом зубцов.

Все перечисленное следует непременно учитывать, делая выбор между цепными и ременными разновидностями передач.

Какими характеристиками обладают цепные передачи

Среди важнейших характеристик практически любых цепных передач следует назвать:

Показатель шага цепи – данный параметр влияет на плавность и точность хода. При уменьшении данного параметра увеличиваются показатели точности и плавности хода.

Количество зубьев на ведущих и ведомых звездочках.

Радиусы вписанной и описанной окружностей звездочек.

Соотношение радиусов ведущей и ведомой звездочек. Соответственно, чем больше диаметр ведущей звездочки по отношению к ведомой, тем легче будет передавать движение.

Расстояние между центрами окружностей звездочек – от этого будет зависеть, например, длина цепи.

Все эти моменты также необходимо принимать во внимание.

Из чего состоит цепная передача

Цепные передачи – достаточно простые в конструктивном плане механизмы. Тем не менее, не будет лишним знать, из каких элементов они состоят.

Звездочка. Обычно в цепных передачах конструктивно предусмотрены лишь две звездочки (хотя есть варианты). Одна из них выступает в роли ведущей, а вторая – в качестве ведомой. Стабильность и эффективность функционирования цепных видов передач в немалой степени будет зависеть именно от их качества и точности производства: соблюдению размеров (вплоть до миллиметра), используемого при изготовлении материала.

Стоит отметить, что размеры и формы звездочек будут определяться количественными характеристиками цепей (а не наоборот, как думают некоторые), числом передаточного отношения, количеством зубьев на наименьшей ведущей звездочке в механизме. Параметрические и иные характеристики звездочек определяются ГОСТом 13576 — 81. Характеристики звездочек для цепей роликовых и втулочных разновидностей определяются ГОСТом 591 — 69.

Звездочки должны быть изготовлены из достаточно крепких и износостойких материалов, которые смогут длительное время эксплуатироваться под существенными механическими нагрузками, в том числе, и ударного характера. Согласно ГОСТу, в качестве такого материала может выступать сталь марок 40, 45, 40Х и иных видов со степенью закалки HRC 50 – 60. Звездочки, не предназначенные для высокоскоростных механизмов, могут быть изготовлены из модифицированных видов чугуна марок СЧ 15, СЧ 20.

Сегодня можно встретить звездочки с наконечниками зубцов, изготовленными из различных видов пластика. Такие изделия отличаются пониженной степенью износа и бесшумностью работы.

Другой составляющей цепных передач является, разумеется, цепь. Цепи производятся на промышленных производственных линиях. Их параметры строго регламентируются соответствующими стандартами. Сегодня промышленность может предложить такие разновидности цепей, как:

Грузовые – предназначаются для поднятия и опускания грузов и для их подвешивания. Используются такие цепи, как правило, на разного рода грузоподъемниках.

Тяговые – они служат для передвижения грузов и используются в транспортирующих устройствах.

Приводные – служат для передачи механической энергии от одной звездочки к другой. Ярким примером использования такой передачи может служить самый обычный велосипед и иные виды транспортных средств.

Основные элементы стандартной цепи приведены на рисунке ниже.

Классификация цепей

Поскольку именно приводные цепи являются наиболее распространенной разновидностью, имеет смысл рассмотреть подробнее, какие ее разновидности существуют.

Роликовые цепи (позиция III на рисунке) включают в себя внутренние и наружные звенья. Те, чередуясь между собой, формируют подвижные относительно друг друга последовательные соединения. Каждое звено включает в себя по две пластинки, напрессованные на осевые или на втулочные опоры. Втулки надеваются на оси звена, образуя шарнирное соединение. Во избежание увеличения степени износа звездочек на втулку обычно надевают ролик, который должен заменить трение скольжения трением качения.

Концы цепи могут соединяться между собой:

Посредством соединительных звеньев – при нечетном количестве звеньев.

Через переходное звено – при четном количестве звеньев.

Если передача должна работать в интенсивном режиме в течение продолжительного времени, то используют многорядную роликовую цепь. Это позволяет уменьшить размер каждой звездочки и ее шаг.

Роликовые цепи могут быть выполнены и с изогнутыми пластинами на каждом звене (позиция IV на рисунке). Такая разновидность применяется, если предполагается эксплуатация соединения в условиях высоких ударных нагрузок. Благодаря особой форме пластины, сила удара существенно гасится.

Втулочные цепи (позиция V) конструктивно не имеют отличий от роликовых, однако роликами не обладают. Благодаря этому, удешевляется производство таких цепей и уменьшается их масса. Но это одновременно способствует и более быстрому износу зубцов.

Бесшумные зубчатые цепи (на рисунке позиция VI) включают в себя специальные пластинки, оснащенные зубцами. Сами пластины имеют шарнирное соединение. Благодаря такой конструкции, можно обеспечивать низкий уровень шума механизма, а также плавность хода. При этом зубья располагаются под углом в 60 градусов. Используются такие разновидности цепей в механизмах с высокой скоростью работы. Поэтому пластину следует изготавливать из закаленной стали по твердости Н RC 40 — 45. Недостатком таких цепей можно считать их относительную дороговизну, а также необходимость в особом уходе.

Крючковые цепи (позиция VII). В свой состав они включают звенья особой формы безо всяких дополнительных элементов.

Втулочно-штыревые цепи (позиция VIII на рисунке) – в них звенья соединяются при помощи штырей. Такая разновидность цепей используется в самых разных сферах сельского хозяйства и машиностроения.

Поскольку в процессе интенсивной работы любая цепь будет со временем вытягиваться, следует периодически осуществлять регулировку ее натяжения. Это достигается путем перемещения одной звездочки или сразу двух, в зависимости от конструктивных особенностей регулировочного механизма. Он позволяет, как правило, проводить регулировку, если цепь растянулась всего на одно-два звена. Если же степень растяжения больше, то цепь просто заменяют на новую.

Не стоит забывать и про своевременную смазку любой цепи. От этого будет напрямую зависеть срок ее работы. Если скорость передвижения цепи не слишком большая – до 4 метров в секунду, то допускается смазка при помощи обычной ручной масленки. При скоростях до 10 метров в секунду используется масленка-капельница.

Для более глубокой смазки цепь погружают в емкость, наполненную маслом. Степень погружения цепи не должна превышать ширину каждой пластины.

Если приходится иметь дело с мощными высокоскоростными механизмами, то применяется циркуляционная струйная смазка с помощью насосов.

Выбирая тот или иной метод смазки, необходимо опираться на конструктивные особенности каждого конкретного вида механизмов, а также на характер потерь энергии при трении. Потери при трении возникают из-за трения шарнирных соединений, пластин друг с другом, между зубьями и элементами цепи, а также в опорных элементах конструкции. Кроме того, существуют потери при разбрызгивании смазочного материала. Правда, они являются существенными лишь в случае, если смазку проводят с помощью погружения цепей в смазочные материалы и при работе на скоростях, близких к предельно допустимым.

Области использования цепной передачи

Примечательно, что данный вид передачи известен человечеству довольно давно. По крайней мере, в теории. Изучение работ известного изобретателя и художника Леонардо да Винчи показало, что он задумывался над различными вариантами использования цепных передач во всевозможных механизмах. На рисунках можно увидеть прообразы современных велосипедов и многих других известных сегодня механизмов. Правда, доподлинно не известно, смог ли великий Леонардо воплотить на практике свои идеи. Промышленность того времени не позволяла изготавливать механизмы с необходимой степенью точности.

Впервые же на практике удалось использовать данный вид передач лишь в 1832 году. Стоит отметить, что на внешний облик современного велосипеда, а также на его технико-эксплуатационные характеристики в немалой степени повлияло именно то, что в 1876 году изобретателю Лоусону пришло в голову использовать именно цепную передачу. До того момента колеса в движение приводились либо напрямую через педали, либо ездок должен был отталкиваться ногами от земли.

Данная разновидность передач во всевозможных модификациях сегодня используются крайне обширно в различных сферах машинного строения. Транспорт, производственное станковое оборудование, сельскохозяйственные агрегаты – перечислить все без исключения механизмы, в которых находят свое использование разновидности цепной передачи, не представляется возможным.

К ней прибегают и тогда, когда межосевые расстояния достаточно велики. В этих случаях применение передачи ременного типа нецелесообразно, а зубчатые применить невозможно из-за значительного усложнения конструкции и увеличения массы механизма. Не стоит забывать и про силу трения, которая увеличивается прямо пропорционально количеству зубчатых колес в механизме. В случае с цепными передачами, как уже отмечалось, есть сила трения качения, которая в разы меньше силы трения скольжения.

Можно также встретить данный вид передач в технике, которая использует цепь в качестве непосредственного рабочего элемента, а не в роли приводного. К таковым, например, относятся снегоуборочные агрегаты, элеваторные и скребковые механизмы, а также им аналогичные.

Как правило, прибегают к цепным передачам открытого типа, которые при необходимости смазываются вручную. В таких конструкциях либо вовсе не осуществляется влаго-пылевой защиты, либо она присутствует на минимальном уровне, как в случае с велосипедом.

Обычно те или иные виды цепных передач используются, если необходимо осуществить передачу мощностей до 120 киловатт при наружных скоростях не более 15 метров в секунду.

Немного о звездочках

Эффективность и продолжительность работы всего цепного механизма будет в немалой степени зависеть от того, как были изготовлены звездочки в механизме. Это касается как соблюдения всех точных размеров, так и материалов изготовления.

Количество зубцов – одна из важнейших характеристик любой звездочки.

Натяжная звездочка используется там, где нужно предотвратить эффект провисания цепи. Обычно ее устанавливают на ведомых частях механизмов.

Главные параметрические характеристики звездочек описаны в соответствующих пунктах ГОСТа 13576-81.

Цепные виды передач – это действительно высокоэффективный и притом экономичный вид механизмов. Их используют во многих областях транспорта и машинного строения.

Разновидности цепной передачи

Сегодня можно столкнуться с самыми разными классификациями данного вида передачи. Все зависит от того, по какому именно признаку проводить классификацию:

По своему предназначению передачи бывают тяговыми, приводными, а также грузовыми.

Сложными или простыми – если проводить классификацию по общему числу звездочек в механизме. К сложным принято относить те механизмы, в состав которых входит более двух звездочек.

Также передачи могут быть ведущими и ведомыми.

Если классифицировать передачи на основании направления вращения, то они могут быть прямыми и реверсивными.

Согласно принципу расположения, они бывают замкнутыми, горизонтально или вертикально расположенными.

Также звездочки могут быть по-разному отцентрованы. В этом случае принято различать горизонтально расположенные и вертикально расположенные передачи, а также под определенным углом.

Пониженные и повышенные передачи – согласно частоте оборотов.

Открытого и закрытого типа передачи – в зависимости от того, помещены они в пылезащитные кожухи или нет. Передачи закрытого типа также могут помещаться внутрь механизма, корпус которого и защищает их от проникновения пыли и влаги.

Наконец, по способу внесения смазочного материала передачи могут быть ручными, масляными и циркуляционными. Об их специфике уже немного было упомянуто выше.

Каждый из этих видов применяется в тех или иных областях техники.

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 :

зубчатые (цилиндрические, конические);

винтовые (винтовые, червячные, гипоидные);

с гибкими элементами (ременные, цепные);

фрикционные (за счёт трения, применяются при плохих условиях работы).

В зависимости от соотношения параметров входного и выходного валов передачи разделяют на:

редукторы (понижающие передачи) – от входного вала к выходному уменьшают частоту вращения и увеличивают крутящий момент;

мультипликаторы (повышающие передачи) – от входного вала к выходному увеличивают частоту вращения и уменьшают крутящий момент.

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:

передачи вращательного движения между валами, которые могут иметь параллельные, пересекающиеся или скрещивающиеся оси;

преобразования вращательного движения в поступательное, и наоборот (передача “рейка-шестерня”).

Зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев называется шестернёй , второе колесо с большим числом зубьев называется колесом .

Зубчатые передачи классифицируют по расположению валов :

с параллельными осями (цилиндрические с внутренним и внешним зацеплениями);

с пересекающимися осями (конические);

с перекрестными осями (рейка-шестерня).

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

Рисунок 6 – Фрикционные передачи

Трение между элементами может быть сухое, граничное, жидкостное. Жидкостное трение наиболее предпочтительно, так как значительно увеличивает долговечность фрикционной передачи.

Фрикционные передачи делятся :

по расположению валов:
с параллельными валами;

с пересекающимися валами;

по характеру контакта:
с внешним контактом;

с внутренним контактом;

по возможности варьирования передаточного отношения:
нерегулируемые;

регулируемые (фрикционный вариатор);

при наличии промежуточных тел в передаче по форме контактирующих тел:
цилиндрические;

конические;

сферические;

плоские.

Перечень ссылок

Лекция 16. Механические передачи // Информационно-образовательный портал “Ореанда”. – http://bcoreanda.com/ShowObject.aspx?ID=252 .

Зубчатая передача // Википедия. – http://ru.wikipedia.org/wiki/Зубчатая_передача .

Фрикционная передача // Википедия. – http://ru.wikipedia.org/wiki/Фрикционная_передача .

Вопросы для контроля

Что называют механической передачей, их основные разновидности?

Что представляют собой зубчатые передачи: описание, назначение, классификация, достоинства и недостатки?

Каков принцип работы червячных зубчатых передач, их основные достоинства и недостатки?

Что представляют собой передачи с гибкими звеньями: описание, назначение, классификация?

Какие основные достоинства и недостатки ременных передач в сравнении с цепными?

Что представляют собой фрикционные передачи: описание, назначение, классификация?

<