Ценные передачи

Цепная передача относится к передачам зацеплением с гибкой связью. Она состоит из ведущей 2 и ведомой 1 звездочек, огибаемых цепью (рис. 4.64).

Преимущества: по сравнению с зубчатыми передачами цепные передачи могут передавать движение между валами при значительных межосевых расстояниях (до 8 м); по сравнению с ременными передачами более компактны, могут передавать большие мощности (до 3000 кВт); силы, действующие на валы, значительно меньше; так как предварительное натяжение цепи мало, могут передавать движение одной цепью нескольким звездочкам.

Недостатки: значительный шум вследствие удара звена цепи при входе в зацепление, особенно при малых числах зубьев звездочек и большом шаге (этот недостаток ограничивает возможность применения цепных передач при больших скоростях); сравнительно быстрое изнашивание шарниров цепи, что приводит к удлинению цепи и требует натяжных устройств; неравномерность движения цепи, что вызывает дополнительные динамические нагрузки.

Цепные передачи применяют в станках, транспортных (велосипед) и других машинах для передачи движения между параллельными валами, расположенными на значительном расстоянии, когда зубчатые передачи непригодны, а ременные ненадежны. Наибольшее применение получили цепные передачи мощностью до 120 кВт при окружных скоростях до 15 м/с. В приводах с быстроходными двигателями цепную передачу, как правило, устанавливают после редуктора; КПД передачи .

Конструкция приводных цепей. Важным элементом цепной передачи является приводная цепь, которая состоит из соединенных шарнирами звеньев. Основными типами приводных цепей являются роликовые, втулочные и зубчатые, которые стандартизованы и изготовляются специализированными заводами с размерами, установленными в ГОСТах.

Роликовые цепи. Они состоят из наружных и внутренних пластин 2 и 1 (рис. 4.65). В наружные пластины запрессованы валики 5, пропущенные через втулки 4, на которые

Рис. 4.64

Рис. 4.65

запрессованы внутренние пластины. Валики и втулки образуют шарниры. На втулки свободно надеты ролики 3. Зацепление цепи со звездочкой происходит через ролик, который перекатывается по зубу и уменьшает его износ. Роликовые цепи имеют широкое распространение, рекомендуются при скоростяхм/с.

Втулочные цепи. Эти цепи аналогичны роликовым, но не имеют роликов. Они имеют меньшую массу, но менее износостойкие. Их используют в передачах, скорость которых до 10 м/с.

Зубчатые цепи. Данные цепи состоят из набора пластин с зубчиками, шарнирно соединенных между собой (рис. 4.66). Они обладают меньшим шагом и поэтому допускают более высокие скорости. Для устранения бокового спадания цепи со звездочки применяют направляющие пластины 1, расположенные по середине цепи или по ее бокам. Зубчатые цепи по сравнению с другими работают более плавно, с меньшим шумом, лучше воспринимают ударную нагрузку, но тяжелее и дороже. Рекомендуются при скоростях м/с.

Рис. 4.66

Шаг цепи. Шаг Р цепи является основным параметром цепной передачи и принимается но ГОСТу. Чем больше шаг, тем выше нагрузочная способность цепи, но сильнее удар звена о зуб в период набегания на звездочку, меньше плавность, бесшумность и долговечность передачи. При больших скоростях принимают цепи с малым шагом. В быстроходных передачах при больших мощностях рекомендуются также цепи малого шага: зубчатые большой ширины или роликовые многорядные.

Материал цепей. Цепи должны быть износостойкими и прочными. Пластины цепей изготавливают из стали 50, 40ХН и др. с закалкой до твердости HRGэ 40÷56; оси, втулки, ролики, вкладыши и призмы – из цементируемых сталей, например 15, 20, 12ХНЗА и др. с закалкой до твердости HRCэ 52÷65.

Натяжение и смазывание цепи. Натяжение цепи по мере изнашивания шарниров ослабевает. Цепь вытягивается, стрела провисания ведомой ветви увеличивается, что вызывает захлестывание звездочки цепью. Регулирование натяжения цепи осуществляется 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 цепи два ее звена удаляют.

Для смазывания цепи применяют периодическое смазывание вручную, непрерывное погружение в масляную ванну закрытого корпуса или циркуляционное струйное смазывание от насоса.

Звездочки по конструкции отличаются от зубчатых колес лишь профилем зубьев, размеры и форма которых зависят от типа цепи – роликовой или втулочной (рис. 4.67, а) и зубчатой (рис. 4.67, б).

Шаг Р у звездочек измеряется по хорде делительной окружности. Для увеличения долговечности цепной передачи

Рис. 4.67

принимают по возможности большее число зубьев меньшей звездочки, так как в зацеплении будет находиться большее число звеньев, что повысит плавность передачи и уменьшит изнашивание цепи. Однако при вытягивании цепь стремится подняться по профилю зубьев, причем тем больше, чем больше число зубьев звездочки. При весьма большом числе зубьев цепь соскакивает со звездочки. Поэтому максимальное число зубьев большой звездочки ограничено: для втулочной цепи, для роликовой, для зубчатой i. Число зубьев малой звездочки для втулочных и роликовых цепей принимают по эмпирической зависимости

(4.89)

где и – передаточное число.

Для зубчатых цепей значениег, min увеличивают на 20–30%. Предпочтительно принимать нечетные числа зубьев звездочек, что в сочетании с четным числом звеньев цепи способствует более равномерному ее изнашиванию.

Материал звездочек должен быть износостойким и хорошо сопротивляться ударным нагрузкам. Звездочки изготавливают из сталей 45, 40Х, 12ХНЗА и др. с закалкой или из цементируемых сталей 15, 20Х и др. Перспективным является изготовление зубчатого венца звездочек из неметаллов, что понижает шум при работе передачи и изнашивание цепи.

Кинематика цепной передачи. Цепь за один оборот звездочки проходит путь Pz, следовательно, скорость цепи

где Р – шаг цепи;– число зубьев ведущей и ведомой звездочек;– частота вращения ведущей и ведомой звездочек.

Из равенства скоростей цепи на звездочках передаточное число

(4.90)

Передаточное число цепной передачи переменно в пределах поворота звездочки на один зуб, что практически заметно лишь при малом числе Z. Непостоянство и (обычно в пределах 1–2%) вызывает неравномерность хода передачи и колебания самой цепи. Среднее передаточное число за оборот постоянно. Для цепных передач рекомендуется Выбрав с помощью формулы (4.89), определяем из (4.90) число зубьев большей звездочки.

Геометрия передачи. Делительная окружность звездочек проходит через центры шарниров цепи. Из треугольника ОЛС (см. рис. 4.67, в) находим делительный диаметр

где Р – шаг; г – число зубьев звездочки.

Рекомендуется определять межосевое расстояние по формуле(большее значение при бо́льших и).

Длина цепи равна

Силы в передаче. Окружная сила, передаваемая цепью,

где d – делительный диаметр звездочки.

Предварительное натяжение цепи от провисания ведомой ветви

где– коэффициент провисания (для горизонтальных передач,для передач, наклоненных к горизонту до 40°,для вертикальных передач); q – масса 1 м цепи, кг/м; а – мсжосевое расстояние, м;м/с2.

Натяжение цепи от центробежных сил. Сила

нагружает звенья цепи по всему ее контуру, но звездочками не воспринимается. Натяжение ведущей ветви цепи работающей передачи

(4.91)

Натяжение ведомой ветви цепиравно большему из натяженийи. Благодаря тому что шарнир сбегающего звена цепи упирается в зуб, силане передается на звенья, расположенные на звездочке.

Нагрузка на валы звездочек. Цепь действует на валы звездочек с силой

где– коэффициент нагрузки вала (– для вертикальной передачи,– для горизонтальной).

При ударной нагрузкеувеличивают на 10–15%. Направление силыпринимают по линии центров валов.

Расчет цепной передачи на износостойкость. Работоспособность цепных передач зависит от долговечности цепи, определяемой изнашиванием шарниров. В соответствии с этим за основной принят расчет цепных передач, обеспечивающий износостойкость шарниров. Цепи, выбранные из условия износостойкости, обладают достаточной прочностью. Долговечность приводных цепей по износу составляет 8–10 тыс. ч работы.

Расчет передачи с роликовой (втулочной) цепью.Нагрузочная способность цепи определяется из условия, чтобы среднее давлениев шарнире звена не превышало допускаемого(МПа; с увеличением шага и скоростиуменьшают):

(4.92)

где– расчетная окружная сила, передаваемая цепью; – коэффициент эксплуатации (); – коэффициент способа смазывания (при непрерывном смазывании,при периодическом);– коэффициент наклона линии центров звездочек к горизонту (при , при);– коэффициент способа регулирования натяжения цепи (при регулировании отжимными опорами, при регулировании нажимными звездочками, для нерегулируемой передачи

= 1,25); А – площадь проекции опорной поверхности шарнира (для роликовых и втулочных цепей , где диаметр оси;– длине втулки);– коэффициент рядности цепи (для одного ряда ).

Выразив в формуле (4.92) окружную силучерез моментна малой звездочке, а площадь проекции опорной поверхности шарниров через шаг, получим формулу для выбора шага роликовой (втулочной) цепи:

где – расчетный вращающий момент; допускаемое давление в шарнирах роликовой цепи, МПа.