С уменьшением межосевого расстояния срок службы цепи

Лекция 10 ЦЕПНЫЕ ПЕРЕДАЧИ

П л а н л е к ц и и

1. Общие сведения.

2. Приводные цепи.

3. Особенности работы цепных передач.

4. Звездочки.

5. Силы в ветвях цепи.

6. Характер и причины отказов цепных передач.

7. Расчет передачи роликовой (втулочной) цепью.

1. Общие сведения

Цепную передачу (рис. 10.1) относят к передачам зацеплением с гибкой связью. Движение передает шарнирная цепь 1 , охватывающая ведущую2 и ведомую3 звездочки и зацепляющаяся за их зубья.

Цепные передачи выполняют как понижающими, так и повышающими.

Достоинства цепных передач:

по сравнению с зубчатыми передачами цепные передачи могут передавать движение между валами при значительных межосевых расстояниях

по сравнению с ременными передачами цепные более компактные, передают бόльшие мощности, имеют возможность применения в значительном диапазоне межосевых расстояний, требуют значительно меньшей силы предварительного натяжения, обеспечивают постоянство передаточного числа (отсутствует скольжение и буксование), обладают высоким КПД;

могут передавать движение одной цепью нескольким ведомым звездочкам.

Недостатки цепных передач:

значительный шум при работе вследствие удара звена цепи о зуб звездочки при входе в зацепление, особенно при малых числах зубьев и большом шаге, что ограничивает применение цепных передач при больших скоростях;

сравнительно быстрое изнашивание шарниров цепи (увеличение шага цепи), необходимость применения системы смазывания и установки в закрытых корпусах;

удлинение цепи из-за износа шарниров и сход ее со звездочек, что требует применения натяжных устройств;

неравномерность вращения звездочек; необходимость в большой точности сборки передачи.

Цепные передачи применяют в станках, мотоциклах, велосипедах, промышленных роботах, буровом оборудовании, строительно-дорожных, сельско-хозяйственных, полиграфических и других машинах для передачи движения между параллельными валами на значительные расстояния, когда применение зубчатых передач нецелесообразно, а использование ременных передач невозможно. Наибольшее применение получили цепные передачи мощ-ностью до 120 кВт при окружных скоростях до 15 м/с.

2. Приводные цепи

Главный элемент цепной передачи – приводная цепь состоит из соединенных шарнирами отдельных звеньев. Приводные цепи служат для передачи механической энергии от одного вала к другому.

Основные типы стандартизованных приводных цепей: роликовые, втулочные и зубчатые.

Роликовые приводные цепи. Стандартом предусмотрены следующие типы роликовых цепей: приводные роликовые (ПР, рис. 10.2), легкой серии (ПРЛ), длиннозвенные (ПРД), двух-, трех- и четырехрядные (2ПР, 3ПР, 4ПР).

Звенья роликовых цепей (рис. 10.3) состоят из двух рядов наружных 1 и внутренних2 пластин. В наружные пластины запрессованы оси3 , пропущенные через втулки4 , запрессованные, в свою очередь, во внутренние пластины. На втулки предварительно надеты свободно вращающиеся закаленные ролики5 . Концы осей после сборки расклепывают с образованием головок, препятствующих спаданию пластин. При относительном повороте звеньев ось проворачивается во втулке, образуя шарнир скольжения. Зацепление цепи со звездочкой происходит через ролик, который, поворачиваясь на втулке, перекатывается по зубу звездочки. Такая конструкция позволяет выравнять давление зуба на втулку и уменьшить изнашивание как втулки, так и зуба.

Пластины очерчены контуром, напоминающим цифру 8 и обеспечивающим равную прочность пластины во всех сечениях.

Шаг Р цепи является основным параметром цепной передачи. Чем больше шаг, тем выше нагрузочная способность цепи.

Делительная окружность звездочек проходит через центры шарниров

d = P /,

где Z – число зубьев звездочки.

Шаг P у звездочек измеряют по хорде делительной окружности.

Роликовые цепи имеют широкое распространение. Их применяют при скоростях 15–30 м/с.

Втулочные приводные цепи (рис. 10.4) по конструкции подобны роликовым, но не имеют роликов, что удешевляет изготовление цепи, уменьшает ее массу, но существенно увеличивает износ втулок цепи и зубьев звездочек. Втулочные цепи применяют в неответственных передачах при скоростях 15–35 м/с.

Втулочные и роликовые цепи изготовляют однорядными и многорядными с числом рядов 2–4 и более. Многорядная цепь с меньшим шагомP позволяет заменить однорядную с большим шагом и тем самым уменьшить диаметры звездочек, снизить динамические нагрузки в передаче. Многорядные цепи могут работать при существенно больших скоростях движения цепи. Нагрузочная способность цепи возрастает почти прямо пропорционально числу рядов.

Соединение концов цепи при четном числе ее звеньев производят соединительным звеном, при нечетном – переходным звеном, которое менее прочное, чем основные. Поэтому применяют цепи с четным числом звеньев.

Зубчатые приводные цепи (рис. 10.5) состоят из звеньев, составленных из набора пластин, шарнирно соединенных между собой. Каждая пластина имеет по два зуба и впадину между ними для размещения зуба звездочки.

Число пластин определяет ширину цепи, которая, в свою очередь, зависит от передаваемой мощности. Рабочими гранями являются плоскости пластин, расположенные под углом 60º. Этими гранями каждое звено цепи вклинивается между двумя зубьями звездочки, имеющими трапециевидный профиль. Благодаря этому зубчатые цепи работают плавно, с малым шумом, лучше воспринимают ударную нагрузку и допускают скорости 25–40 м/с.

Для устранения бокового спадания цепи со звездочек применяют направляющие пластины, расположенные по середине или по бокам цепи. Делительный диаметр звездочки для зубчатых цепей больше ее наружного диаметра.

Относительный поворот звеньев обеспечивают шарниры скольжения или качения.

Шарнир качения ((рис. 10.5)) состоит из двух призм1 и2 с цилиндрическими рабочими поверхностями и длиной, равной ширине цепи. Призмы опирают на лыски. Призма1 закреплена в фигурном пазе пластиныВ , призма2 – в пластинеА . Призмы при повороте звеньев обкатываются одна по другой, обеспечивая чистое качение. Цепи с шарнирами качения более дорогие, но имеют малые потери на трение.

Шарнир скольжения состоит из оси, двух вкладышей, закрепленных в фигурных пазах пластинА иВ . При повороте пластин вкладыш скользит по оси, поворачиваясь в пазу пластины. Вкладыши позволяют увеличить площадь контакта в 1,5 раза. Шарнир допускает поворот пластины на угол

max . Обычноmax = 30°.

По сравнению с другими, зубчатые цепи тяжелее, сложнее в изготовлении и дороже.

Преимущественное применение в настоящее время имеют передачи роликовыми и втулочными цепями.

Материал цепей. Цепи должны быть износостойкими и прочными. Пластины цепей изготовляют из сталей марок 50, 40Х и других с закалкой до твердости 40–50 HRC, оси, втулки, ролики и призмы – из цементуемых сталей марок 20, 15Х и других с закалкой до твердости 52–65 HRC. Повышением твердости деталей можно повысить износостойкость цепей.

Оптимальное межосевое расстояние передачи принимают из условия долговечности цепи (рис. 10.6):

a = (30–50)P ,

где P – шаг цепи.

При наклоне оси цепной передачи, с делительными окружностями d 1 иd 2 , к горизонту под углом α, ведомая ветвь провисает на величинуf .

3. Особенности работы цепных передач

Переменность мгновенного значения передаточного отношения.

Скорость v цепи, угловая скорость2 ведомой звездочки и передаточное отношениеi =1 /2 переменны при постоянной угловой скорости1 ведущей звездочки.

Движение шарнира звена, вошедшего последним в зацепление с ведущей звездочкой, определяет движение цепи в работающей передаче. Каждое звено ведет цепь при повороте звездочки на один угловой шаг, а потом уступает место следующему звену.

Рассмотрим цепную передачу с горизонтальным расположением ведущей ветви. Ведущий шарнир на малой звездочке в некоторый момент времени повернут относительно вертикальной оси на угол 1 . Окружная скорость на зубе ведущей звездочкиv 1 = 1 R 1 , гдеR 1 = d 1 /2 – радиус расположения шарниров цепи. Скорость движения цепиv =v 1 соs1 , где1 – угол обхвата ведущей звездочки относительно перпендикуляра к ведущей ветви. Так как при повороте звездочки угол1 изменяется по абсолютной величине в пределах (/Z 1 – 0 – /Z 1 ), то скоростьv цепи при повороте на один

угловой шаг колеблется в пределах (v min –v max –v min ), гдеv min =1 R 1 соs (/Z 1 ) иv min =1 R 1 . Мгновенная угловая скорость ведомой звездочки

2 = v /(R 2 соs2 ),

где угол 2 на ведомой звездочке меняется в пределах (/Z 2 – 0 – /Z 2 ).

М г н о в е н н о е п е р е д а т о ч н о е о т н о ш е н и е (с учетом v = 1 R 1 соs1 )

Передаточное отношение цепной передачи переменно в пределах поворота звездочки на один зуб. Непостоянство i вызывает неравномерность хода передачи, динамическое нагружение вследствие ускорения масс, соединяемых передачей, и поперечные колебания цепи. Равномерность движения тем выше, чем больше числа зубьев звездочек (меньше пределы изменения углов1 ,2 ).

С р е д н е е п е р е д а т о ч н о е о т н о ш е н и е. Цепь за один оборот звездочки проходит путь S =PZ . Время, c, одного оборота звездочки:t = 2 /1 = 60/n . Следовательно, скоростьv , м/с, цепи

v = S /t = РZ 1 10–3 /(60/n 1 ) = PZ 2 10–3 /(60/n 2 ),

где P – шаг цепи, мм;Z 1 ,n 1 иZ 2 ,n 2 – соответственно числа зубьев и частоты вращения ведущей и ведомой звездочек, об/мин.

Из равенства скоростей цепи на звездочках следует

i = n1 / n2 = Z2 / Z1 = R2 / R1 .

Среднее передаточное отношение i за оборот постоянно. Максимально допустимое значение передаточного отношения цепной передачи ограничено дугой обхвата цепью малой звездочки и числом шарниров, находящихся на этой дуге. Рекомендуют угол обхвата принимать не менее 120°, а число шарниров на дуге обхвата – не менее пяти. Это условие может быть выполнено при любых межосевых расстояниях, еслиi < 3,5. Приi > 7 межосевое расстояние выходит за пределы оптимальных значений. Поэтому обычноi 6.

Удары звеньев цепи о зубья звездочек при входе в зацепление.

Окружная скорость зуба звездочки в момент, предшествующий входу шарнира цепи в зацепление, – v 1 , а вертикальная проекция этого вектора –v" . Поскольку ведущим пока является предыдущий шарнир, то вся цепь, в том числе и шарнир, входящий в зацепление, перемещается со скоростьюv 1 . Вертикальная проекция вектора скоростиv 1 , входящего в зацепление

звездочки.

Поворот звеньев под нагрузкой. При повороте звездочки на один угловой шаг звенья, соединяемые ведущим шарниром, поворачиваются на

угол. Поворот в шарнире происходит при передаче окружной силы и вызывает изнашивание. Угол поворота, определяющий путь трения (изнашивание), тем меньше, чем больше число зубьев звездочки.

4. Звездочки

Звездочки (рис. 10.7) цепных передач в соответствии со стандартом выполняют с износоустойчивым профилем зубьев. Для увеличения долговечности цепной передачи принимают по возможности большее число зубьев меньшей звездочки. Число Z 1 зубьев малой звездочки для роликовых и втулочных цепей, при условииZ 1 min 13,

Z 1 = 29 – 2i ,

где i – передаточное отношение.

Минимально допустимое число зубьев малой звездочки принимают:

при высоких частотах вращения Z 1 min = 19–23; при средних –Z 1 min = 17–19; при низких –Z 1 min = 13–15.

При износе шарниров и увеличении в связи с этим шага цепь стремится подняться по профилю зубьев, причем тем выше, чем больше число зубьев звездочки. При большом числе зубьев даже у мало изношенной цепи в результате радиального сползания по профилю зубьев цепь соскакивает с ведомой звездочки. Поэтому максимальное число зубьев большой звездочки ограничивают: Z 2 90 для втулочной цепи;Z 2 120 для роликовой. Предпочтительно принимать нечетные числа зубьев звездочек, что в сочетании с четным числом звеньев цепи способствует ее более равномерному изнашиванию.

Материал звездочек должен быть износостойким и хорошо сопротивляться действию ударных нагрузок. Звездочки изготовляют из стали

марок 45, 40Х и других с закалкой до твердости 45–55 HRC или из цементуемой стали марок 15, 20Х с закалкой до твердости 55–60 HRC. С целью снижения уровня шума и динамических нагрузок в передачах с легкими условиями работы изготовляют зубчатый венец звездочек из полимерных материалов: стеклопластиков и полиамидов.

5. Силы в ветвях цепи

Ведущая ветвь цепи при работе передачи нагружена силой F 1 , состоящей из полезной (окружной) силыF t и силыF 2 натяжения ведомой ветви цепи:

F1 = Ft + F2 .

Окружная сила F t Н, передаваемая цепью:

F t = 2 103 T /d ,

где d – делительный диаметр звездочки, мм.

Силу F 2 натяжения ведомой ветви цепи составляют силаF 0 натяжения от собственной силы тяжести и силаF ц натяжения от действия центробежных сил:

F2 = F0 + Fц .

Натяжение F 0 , Н от силы тяжести при горизонтальном или близком к нему положении линии, соединяющей оси звездочек:

F0 = qga2 / 8 f =1,2 qa2 / f,

где q – масса 1 м цепи, кг/м;g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения;а – межосевое расстояние, м;f – стрела провисания ведомой ветви, м (рис. 10.6).

При вертикальном или близком к нему положении линии центров звездочек

F0 = qga.

Натяжение цепи от центробежных сил, Н,

Fц = qv2 ,

где v – скорость движения цепи, м/с.

Сила F ц действует на звенья цепи по всему ее контуру и вызывает дополнительно изнашивание шарниров. Цепные передачи проверяют на прочность по значениям разрушающей силы, приводимой в стандарте, и силы натяжения ведущей ветви, которую при этом вычисляют с учетом дополнительного динамического нагружения от неравномерного движения цепи, ведомой звездочки и приведенных к ней масс. Натяжение ведомой ветви цепиF 2 равно большему из натяженийF 0 илиF ц .

Fв = Kв Ft ,

где K в – коэффициент нагрузки вала; для горизонтальных передач,K в = 1,15, для вертикальныхK в = 1,05. Направление силыF в – по линии центров звездочек.

6. Характер и причины отказов цепных передач

Для приводных цепей характерны следующие основные виды предельных состояний :

изнашивание деталей шарниров вследствие их взаимного поворота под нагрузкой. Приводит к увеличению шага цепи. По мере изнашивания шарниры располагаются все ближе к вершинам зубьев и возникает опасность соскакивания цепи со звездочек;

изнашивание зубьев звездочек вследствие относительного скольжения и схватывания в сопряжении ролик – зуб звездочки. Приводит к увеличению шага звездочки;

усталостное разрушение пластин цепей вследствие циклического нагружения. Наблюдают в быстроходных тяжело нагруженных передачах, работающих в закрытых корпусах с хорошим смазыванием;

ударно-усталостное разрушение тонкостенных деталей – роликов и втулок. Эти отказы обусловлены ударами шарниров о зубья звездочек при входе

в зацепление.

В правильно спроектированной и эксплуатируемой цепной передаче увеличение шага цепи по мере износа шарниров опережает увеличение шага звездочки. С этим связаны нарушение зацепления, недопустимое провисание холостой ветви цепи, соскакивание со звездочки, задевание за стенки кожуха или картера, а также увеличение вибраций, шума. В результате цепь заменяют, как правило, до наступления усталостных разрушений. Таким образом, основным видом отказа цепных передач является изнашивание шарниров.

7. Расчет передачи роликовой (втулочной) цепью

Износостойкость шарниров является основным критерием работоспособности и расчета цепных передач. Изнашивание зависит от давления р в шарнире и величины пути тренияS , количественную оценку

лекция №7.doc

Цепная передача – это передача зацеплением с гибкой связью. Она состоит из ведущей и ведомой звездочек, огибаемых цепью.

Условное обозначение цепных передач на кинематических схемах:

ДОСТОИНСТВА ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ

Могут приводить в движение одной цепью несколько валов

по сравнению с зубчатыми передачами

Возможность передачи движения на большие расстояния (до 8 м)

по сравнению с ременными передачами

Более компактны

Передают большие мощности

Обеспечивают постоянство передаточного числа

^ НЕДОСТАТКИ ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ

Значительный шум при работе

Плохо работают на больших скоростях

Быстрое изнашивание шарниров цепи

Удлинение цепи при изнашивании и сход ее со звездочек.
^ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ

Цепные передачи применяются в станках транспортных, сельскохозяйственных и других машинах для передачи движения между параллельными валами на значительные расстояния, когда применение зубчатых передач нецелесообразно, а ременных невозможно.

Цепи цепных передач называются приводными.
^ ТИПЫ ПРИВОДНЫХ ЦЕПЕЙ

Цепи бывают:

1 . роликовые

t – шаг цепи

Цепь состоит из наружных и внутренних звеньев . Наружное звено собрано из двух наружных пластин и валиков, запрессованных в их отверстиях. Внутреннее звено состоит из двух внутренних пластин и втулок, неподвижно закрепленных в отверстиях внутренних пластин. На втулке свободно надеты закаленные ролики. Наружные и внутренние звенья в сборе образуют цилиндр. Ролики, перекатываясь по зубьям звездочек, уменьшают их изнашивание. Роликовые цепи применяют при скоростях до 15 м /с.

2 . втулочные

Втулочные цепи не имеют роликов, поэтому они дешевле и легче роликовых, но износостойкость их ниже. Втулочные цепи применяют в неответственных передачах при скоростях ≤ 1 м /с
Роликовые и втулочные цепи могут быть:
однорядными многорядными
Применение многорядных цепей значительно уменьшает габариты передачи в плоскости, перпендикулярным осям.

Пример обозначения приводных цепей по ГОСТ 13568-97.
ПР - 25,4 - 60 – однорядная приводная роликовая цепь с шагом 25,4 мм и разрушающей силой 60 кН.

2ПР – 25,4 – 114 – двухрядная приводная роликовая цепь с шагом 25,4 мм и разрушающей силой 114 кН.

Для высокоскоростных передач большой мощности применяют зубчатые передачи.

Звенья цепи состоят из набора шарниро соединенных между собой двузубых пластин. Рабочие грани пластин расположены под углом 60˚

Число пластин определяет ширина цепи В, которая зависит от передаваемой мощности. Зубчатые цепи к настоящему времени вытеснены более технологическими и дешевыми роликовыми цепями.
^ ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ.

Частоты вращения звездочек и скорость цепи ограничивают:

Сила удара в зацеплении

Износ шарниров

Шум передачи
Скорость цепи обычно составляет до 15 м/c, но при эффектном смазывании может достигать до 35 м/c.
средняя скорость цепи: υ = z1n1t / 60000

z1 – число зубьев малой звездочки

n1 – часта ее вращения

t – шаг цепи

Передаточное число цепной передачи определяется из условий равенства средней скорости цепи υ на звездочках:

υ = z1n1t = z2n2t → U = n1 /n2 = z2 /z1

z2 – число зубьев большой звездочки

n2 – частота ее вращения
Передаточное число ограничивают:

Габариты передачи

Диаметр большой звездочки

Угол обхвата цепью малой звездочки
обычно U≤7
Числа зубьев звездочек ограничивают:

Износом шарниров

Шумом передачи
Чем меньше число зубьев, тем больше износ шарниров.

Число зубьев малой звездочки принимают z1 = 29 -2U , при низких частотах вращения допускается z1min=13

Число зубьев большой звездочки z2 = z1U

По мере изнашивания шаг цепи увеличивается, и ее шарниры поднимаются по профилю зуба звездочки на больший диаметр, что может привести к соскакиванию цепи. Поэтому число зубьев большой звездочки ограничивают: z2max = 120.

Звездочки цепной передачи отличаются от зубчатых колес профилем зубьев, размеры и форма которых зависит от типа цепи.

Шаг звездочки равен шагу цепи. Шаг t звездочки измеряют по хорде делительной окружности.

Делительная окружность звездочек проходит через центры шарниров цепи: d = t /sin(180˚ /z)
Оптимальное межосевое расстояние передачи определяется из условия долговечности цепи: а = (30…50)t
Длину цепи определяют по аналогии с длиной ремня

Число звеньев цепи W предварительно определяется по формуле:

W = 2a /t (z1 z2) / 2 (z2 – z1 /2π)² · t /a
Чтобы не применять переходное звено для соединительных концов цепи, расчетное значение числа звеньев, W округляют до ближайшего целого четного числа. После окончательного выбора числа звеньев уточняют межосевое расстояние, ограничивая аmax =80 t
^ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЦЕПЕЙ И ЗВЕЗДОЧЕК

Материал цепей и звездочек должен быть износостойким и выдерживать циклические и ударные нагрузки. Звездочки изготавливают из сталей 50,40 Х и других марок с последующей закалкой. Пластины цепей изготавливают из сталей 50,40 Х и других с последующей закалкой до твердости 40 . . 50 НRC. Оси, втулки и ролики изготавливают из цементируемых сталей 20,15 Х и других с закалкой до твердости 56. . . 65 HRC . В быстроходных передачах для снижения шума и изнашивания цепи зубчатый венец звездочек изготавливается из армированных пластмасс.
Раздел №2: Силы в цепной передачи .
^ СИЛЫ В ВЕТВЯХ ЦЕПИ.

1. 
   окружная сила, передаваемая цепью

1. 
   предварительное натяжение цепи (от провисания ведомой ветви)

К – коэффициент провисания цепи

q - масса 1 метра цепи

1. 
   натяжение цепи от центробежной силы

1. 
   натяжение ведущей ветви цепи работающей передачи

1. 
   натяжение ведомой ветви цепи равно большему из натяжений

при Fυ > Fo F2 = Fυ

Так как шарнир сбегающего звена цепи упирается в зуб, то сила F2 не передается на звенья, расположенные на звездочке.
Цепь действует на валы звездочки с силой Fn .

Fn = Kb·Ft 2Fo
К – коэффициент нагрузки вала, учитывающий влияние провисания цепи f в зависимости от наклона межосевой линии к горизонту θ и динамичности нагрузки.

^ КРИТЕРИИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И РАСЧЕТ ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ

Основным критерием работоспособности приводных цепей является износостойкость их шарниров.
Нагрузочная способность цепи прямо пропорционально давлению в шарнирах.
Долговечность цепи обратно пропорциональна давлению в шарнирах.
Нагрузочная способность цепи определяется из условия: среднее расчетное давление в шарнире звена цепи р при работе передачи не должно превышать допускаемого[ р ].

р ≤ [ р ]

Величина [ р ] приведена в справочниках и установлена для типовой передачи с– ресурсом 3000 5000 часов.
Расчетное давление в шарнирах : р = Ft Kэ / A

Ft – окружная сила, передаваемая цепью, Н

A – площадь проекции опорной поверхности шарнира, зависящая от шага цепи и ее конструкции, мм²

Кэ – коэффициент эксплуатации, который учитывает:

Динамичность нагрузки

Способ смазывания

Наклон межосевой линии передачи к горизонту

Сменность работы и др.

Величины Кэ приведены в справочной литературе.

Для определения значения А производят предварительный проектировочный расчет при котором ориентировочно выбирают значение шага цепи t , мм.

t = 4,5 ³√T1

T1 – вращающий момент на малой звездочке, Нм

Найденное значение шага t согласуют со стандартным и по справочным данным определяется площадь проекции опорной поверхности шарнира А для выбранной цепи. Долговечность втулочных и роликовых цепей, подобранных по критерию износостойкости составляет обычно 8 . . 10 тысяч часов .

Просмотр: эта статья прочитана 11372 раз

Pdf Выберите язык... Русский Украинский Английский

Краткий обзор

Полностью материал скачивается выше, предварительно выбрав язык

Цепная передача основана на зацеплении цепи и звездочек.

Преимущества и недостатки

Принцип зацепления и высокая прочность стальной цепи позволяют обеспечивать большую нагрузочную способность цепной передачи по сравнению с ременной передачей. Отсутствие скольжения и буксование обеспечивает постоянство передаточного отношения (среднего за оборот) и возможность работы при кратковременных перегрузках.

Принцип зацепления не требует предварительного натяжения цепи, что уменьшает нагрузку на опоры. Цепные передачи могут работать при меньших межосевых расстояниях и при больших передаточных отношениях, а также передавать мощность от одного ведущего вала нескольким ведомым.

Основной причиной недостатков цепной передачи является то, что цепь, состоит из отдельных жестких звеньев, располагающихся на звездочке не по окружности, а по многоугольнику. Отсюда возникает износ шарниров цепи, шум и дополнительные динамические нагрузки. Цепные передачи нуждаются в организацию системы смазки.

Область применения:

• при значительных межосевых расстояниях, при скоростях меньше 15-20 м/с, при скоростях до 35 м/с применяют пластинчатые цепи (набор пластин из двумя зубоподобными выступами, принцип внутреннего зацепления);
• при передаче от одного ведущего вала нескольким ведомым;
• когда зубчатые передачи неприменимы и ременные ненадежны.

По сравнению с ременными, цепные передачи более шумные, а в редукторах их применяют на тихоходных степенях.

Основные характеристики цепной передачи

Мощность
Современные цепные передачи могут работать в довольно широком диапазоне: от долей до нескольких тысяч киловатт. Но при больших мощностях возрастает себестоимость передачи, поэтому наиболее распространены цепные передачи до 100 кВт.

Окружная скорость
С ростом скорости и частоты вращения увеличиваются износ, динамические нагрузки и шум.

Передаточное число:
Передаточное число цепной передачи ограничивается до 6, вследствие увеличения габаритов.

ККД передачи
Потери в цепной передаче состоят из потерь на трение в шарнирах цепи, на зубьях звездочек и в опорах валов. При смазывании погружением в смазочную ванну учитываются потери на перемешивание смазочного масла. Среднее значение ККД

Межосевое расстояние и длина цепи
Минимальное значение межосевого расстояния ограничивается минимально допустимым зазором между звездочками (30...50 мм). Для обеспечения долговечности, в зависимости от передаточного числа

Типы приводных цепей

• Роликовая
• Втулочная
• Зубчатые

Все цепи стандартизированы и изготовляются на специальных предприятиях.

Звездочки приводных цепей

Звездочки подобны зубчатым колесам. Делительная окружность проходит через центры шарниров цепи.

Профиль зубьев роликовых и втулочных цепей может быть выпуклый, прямолинейный и вогнутый, в котором только основной нижний участок профиля вогнут, у вершины форма выпуклая, в средней части есть небольшой прямолинейный переходной участок. Вогнутый профиль наиболее распространен.

Качество профиля определяется углом профиля, который для вогнутого и выпуклого профилей изменяется по высоте зуба. С увеличением угла профиля уменьшается износ зубьев и шарниров, однако это приводит к усилению ударов шарниров при входе в зацепление, а также к увеличению натяжения холостой ветви цепи.

Материалы

Цепи и звездочки должны быть стойкими против износа и ударных нагрузок. Большинство цепей и звездочек изготовляют из углеродистых и легированных сталей с дальнейшей термообработкой (улучшение, закалка).

Звездочки, как правило, изготовляют из сталей 45, 40Х и др., пластины цепей - из сталей 45, 50 и т.п., валики и ролики - из сталей 15, 20,20Х и др.

Детали шарниров цементируют для повышения износоустойчивости при сохранении ударной прочности.

В перспективе предполагается изготовление звездочек из пластмасс, которые позволяют уменьшить динамические нагрузки и шум передачи.

Силы в зацеплении

• силы натяжения ведущей и ведомой ветвей,
• окружная сила,
• сила предварительного натяжения,
• центробежная сила.

Кинематика и динамика цепных передач

Движение ведомой звездочки определяется скоростью V 2 , периодические изменения которой сопровождаются непостоянством передаточного отношения и дополнительными динамическими нагрузками. Со скоростью V 1 связаны поперечные колебания ветвей цепи и удары шарниров цепи о зубья звездочки, вызывающие дополнительные динамические нагрузки.

С уменьшением числа зубьев z 1 ухудшаются динамические свойства передачи.

Удары вызывают шум при работе передачи и являются одной из причин выхода из строя цепи. Для ограничения вредного влияния ударов разработаны рекомендации по выбору шага цепи в зависимости от быстроходности передачи. При некоторой частоте вращения может возникнуть явление резонанса колебаний цепи.

В ходе работы возникает износ шарниров цепи за счет увеличения зазоров между валиком и втулкой, в результате цепь вытягивается.

Срок службы цепи по износу зависит от межосевого расстояния, числа зубьев малой звездочки, давления в шарнире, условий смазки, износоустойчивости материала цепи, допустимого относительного износа

С увеличением длины цепи увеличивается срок службы. При меньшем числе зубьев звездочки динамика ухудшается. Увеличение числа зубьев ведет к увеличению габаритов, уменьшается допустимый относительный зазор, который ограничивается возможностью потери зацепления цепи со звездочкой, а также уменьшением прочности цепи.

Таким образом, с увеличением числа зубьев звездочки z уменьшается допустимый относительный износ шарниров, и как следствие, уменьшается срок работы цепи до потери зацепления со звездочкой.

Максимальный срок службы с учетом прочности и способности к зацеплению обеспечивается выбором оптимального числа зубьев звездочки.

Критерии работоспособности цепной передачи

Основной причиной потери работоспособности является износ шарниров цепи. Основной расчетный критерий износоустойчивости шарниров

Срок службы цепи по износу зависит:

• от межосевого расстояния (увеличивается длина цепи и уменьшается число пробегов цепи в единицу времени, т.е. уменьшается число поворотов в каждом шарнире цепи);
• от числа зубьев малой звездочки (с увеличением z1 уменьшается угол поворота в шарнирах).

Методика практического расчета цепной передачи приведена в .

цепная передача, цепь, звездочка, шаг цепи

Пример расчета прямозубой цилиндрической передачи
Пример расчета прямозубой цилиндрической передачи. Выполнен выбор материала, расчет допускаемых напряжений, расчет на контактную и изгибную прочность.

Пример решения задачи на изгиб балки
В примере построены эпюры поперечных сил и изгибающих моментов, найдено опасное сечение и подобран двутавр. В задаче проанализировано построение эпюр с помощью дифференциальных зависимостей, провелен сравнительный анализ различных поперечных сечений балки.

Пример решения задачи на кручение вала
Задача состоит в проверке прочности стального вала при заданном диаметре, материале и допускаемых напряжениях. В ходе решения строятся эпюры крутящих моментов, касательных напряжений и углов закручивания. Собственный вес вала не учитывается

Пример решения задачи на растяжение-сжатие стержня
Задача состоит в проверке прочности стального стержня при заданных допускаемых напряжениях. В ходе решения строятся эпюры продольных сил, нормальных напряжений и перемещений. Собственный вес стержня не учитывается

Применение теоремы о сохранении кинетической энергии
Пример решения задачи на применение теоремы о сохранение кинетической энергии механической системы

Определение скорости и ускорения точки по заданным уравнениям движения
Пример решение задачи на определение скорости и ускорения точки по заданным уравнениям движения

Главная » Аксессуары » С уменьшением межосевого расстояния срок службы цепи