Вопрос 15

Цепные передачи: достоинства и недостатки, классификация.

Конструкции приводных цепей

Цепная передача основана на зацеплении цепи и звездочек. Принцип зацепления, а не трения, а также повышенная прочность стальной цепи по сравнению с ремнем позволяют передавать цепью при прочих равных условиях большие нагрузки. Отсутствие скольжения обеспечивает постоянство среднего передаточного отношения. Принцип зацепления не требует предварительного натяжения цепи, в связи с чем уменьшается нагрузка на валы и опоры. Цепные передачи могут работать при меньших межосевых расстояниях и при больших передаточных отношениях, а также передавать мощность от одного ведущего вала нескольким ведомым.

Недостатки

Основной причиной недостатков цепной передачи является то, что цепь состоит из отдельных жестких звеньев и располагается на звездочке не по окружности, а по многоугольнику. С этим связаны непостоянство скорости цепи в пределах одного оборота, износ шарниров цепи, шум и дополнительные динамические нагрузки. Кроме того цепь дороже и сложнее в изготовлении.

Класификация

Основными типами приводных цепей являются роликовые, втулочные (ГОСТ 13568-75) и зубчатые цепи ГОСТ 13552-81).

Роликовая цепь состоит из двух рядов наружных (1) и внутренних (2) пластин. В наружные пластины запрессованы валики (3), пропущенные через втулки (4). Втулки запрессованы в отверстия внутренних пластин. Втулка на валике и ролик на втулке могут свободно поворачиваться. Применение втулки позволяет распределить нагрузку по всей длине валика и этим уменьшить износ шарниров. Наряду с однорядными изготовляют двух-, трех- и четырехрядные цепи. Их собирают из тех же элементов, только валик проходит через все ряды.

Рисунок 57

Втулочные цепи по конструкции аналогичны роликовым, но у них нет ролика (5). Вследствие этого износ цепи и звездочек увеличивается, но снижается масса и стоимость цепи.

Зубчатые цепи состоят из набора пластин с двумя зубообразными выступами. Пластины цепи зацепляются с зубьями звездочки своими торцовыми плоскостями. Угол заклинивания принят 60 . Конструкция зубчатых цепей позволяет изготавливать их широкими и передавать большие нагрузки. Они работают плавно, с меньшим шумом. Их рекомендуют применять при сравнительно высоких скоростях - до 35 м/с. Известные зубчатые цепи различаются в основном по конструкции шарниров. Совершенствование шарниров направлено на уменьшение износа и потерь на трение.

Рисунок 58

Проверка износостойкости шарнира роликовой цепи. Проверка

прочности цепи на разрыв. Проверка долговечности цепи

Для большинства условий работы цепных передач основной причиной потери работоспособности является износ шарниров цепи. В соответствии с этим в качестве основного расчета принят расчет износостойкости шарниров, а за основной критерий:

,

где р—давление в шарнирах;

- окружная сила;

d_B и b -диаметр валика (оси) и ширина цепи, равная длине втулки;

k_э - коэффициент эксплуатации цепной передачи.

Коэффициент эксплуатации (k_э=k₁∙k₂∙k₃∙k₄∙k₅∙k₆) учитывает следующие условия работы:

k₁ - коэффициент динамической нагрузки;

k₂ - учитывает регулировку передачи;

k₃ - коэффициент, учитывающий длину цепи;

k₄ - учитывает наклон передачи к горизонту;

k₅ - учитывает характер смазки;

k₆ - учитывает режим работы передачи.

Допускаемое давление в шарнире цепи дается в таблице в зависимости от шага цепи и частоты вращения – n₁.

Другим критерием работоспособности цепной передачи является прочность цепи на разрыв. Прочность цепи проверяют, сравнивая коэффициент запаса прочности на разрушение цепи с допускаемым значением этого коэффициента, зависящего от типа цепи и ее шага:

F_разр - разрушающая нагрузка цепи (дается в таблицах для каждого типо-размера цепи).

Общая нагрузка складывается из:

полезной окружной силы

;

натяжения от действия центробежных сил

,

где q - масса одного погонного метра цепи, кг/м ;

дополнительного натяжения от действия силы тяжести

где α - межосевое расстояние в метрах,

k_f – коэффициент, зависящий от положения линии центров звездочек

( k_f = 1…6)

Долговечность цепи проверяется косвенно по частоте ударов звена цепи о звездочки (1/с)

Поскольку начальное натяжение цепи отсутствует, то нагрузка на вал определяется главным образом окружным усилием с учетом дополнительного натяжения от массы:

k_B=1,05.... 1,15 - зависит от наклона цепи.