Тема 8. Цепная передача

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).

Рис.1 Цепная передача

а- межосевое расстояние, F₁ = F₂ - сила натяжения ветвей цепи , 1- цепь,

2- ведущая и ведомая звездочки, Z₁ и Z₂ – число зубьев ведущей и ведомой

звездочек, n₁ и n₂ – скорость вращения, T₁ и T₂ – вращающие моменты на

ведущем и ведомом валах

Цепные передачи в зависимости от конструкции цепей применяют для передачи мощностей до 5000 кВт при окружных скоростях до 30 ÷ 35 м/с. наиболее распространены цепные передачи для мощностей до 100 кВт при окружных скоростях до 15 м/с.

Наибольшее применение цепные передачи получили в транспортных, сельскохозяйственных, строительных, горных и нефтяных машинах, а также в станках.

Достоинства:

1.Отсутствие проскальзывания, компактность (они занимают значительно меньше места по ширине) и меньше 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:

1.Удлинение цепи вследствие износа ее шарниров и растяжения пластин, в результате чего она имеет неспокойный ход.

2.Наличие в элементах цепи переменных ускорений, вызывающих динамические нагрузки тем больше, чем выше скорость движения цепи, и чем меньше зубьев на меньшей звездочке.

3.Необходимость внимательного ухода при ее эксплуатации.

Основные характеристики:

Мощность Р = F_t υ

Скорость цепи υ = n Z р_ц /60, где р_ц шаг цепи

Передаточное отношение и = n₁ / n₂ = Z₁ / Z₂

Межосевое расстояние (а ) и длина цепи (L_р )

а_min =(d_а1 + d_а2 )/ 2 +(30…50 ),

где d_а – наружный диаметр звездочки

L_р = , значение округляется до целого четного числа.

Звездочки приводных цепей (рис.2)

Д елительная окружность звездочки проходит через центры шарниров цепи. Диаметр этой окружности определяется равенством:

d=р_ц/sin(π/z) Рис.2

Приводные цепи (рис.3)

Рис.3

Цепи, применяемые в цепных передачах, называют п р и в о д -

ными. Приводные цепи по конструкции различают: втулочные, роликовые, зубчатые и фасоннозвенные.

Основными геометрическими характеристиками цепи служат

ш а г ( р_ц или t) т. е. расстояние между осями двух ближайших шарниров цепи, и ш и р и н а, а основной силовой характеристикой – р а з р у ш а ю щ а я н а г р у з к а ц е п и, устанавливаемая опытным путем.

Втулочная однорядная цепь (рис.3) состоит из внутренних пластин 1, напрессованных на втулки 4, свободно вращающихся на валиках 3, на которые напрессованы наружные пластины 2. По ГОСТ 10947 – 64 нормализованы приводные втулочные цепи однорядные ПВ и двухрядные 2ПВ. Эти цепи самые простые по конструкции, наиболее легкие по весу и наиболее дешевые, но наименее износоустойчивые, и поэтому применение их ограничивают небольшими скоростями обычно до 10 м/с.

Роликовая однорядная цепь (рис.3) по конструкции отличается от втулочной однорядной цепи тем, что на ее втулках 4 устанавливают свободно вращающиеся ролики 5. Ролики заменяют трение скольжения между втулками и зубьями звездочек, что имеет место 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.

Материалы цепных передач

Долговечность цепных передач в основном зависит от материала и термообработкой цепей и звездочек. Элементы втулочных, роликовых и зубчатых цепей изготавливают из следующих материалов: пластины – из среднеуглеродистых или легированных сталей 40, 45, 50, 30ХНЗА с закалкой до твердости HRC 32 ÷ 44, а валики, втулки, ролики и вкладыши – из цементируемых сталей 10, 15, 20, 12ХНЗА, 20ХНЗА, 30ХНЗА с термообработкой до твердости HRC 40 ÷ 65.

В последнее время начали применять втулочные и роликовые цепи, внутри стальных втулок, которых помещаются пластмассовые втулки, свободно вращающиеся как на валиках, так и внутри стальных втулок. Такие цепи применяют при работе шарниров без смазки или со слабой смазкой.

Тема 9: Зубчатые цилиндрические передачи

Зубчатой передачей называется трехзвенный механизм, в котором два подвижных зубчатых звена образуют с неподвижным звеном вращательную или поступательную пару. Зубчатое звено передачи может представлять собой колесо, сектор или рейку. Зубчатые передачи служат для преобразования вращательных движений или вращательного движения в поступательное.

Зубчатые передачи являются наиболее распространенными типами механических передач и находят широкое применение во всех отраслях машиностроения,

Рис. 1 Основные виды зубчатых передач

с параллельными осями: а — цилиндрическая прямозубая, б — цилиндрическая косозубая, в — шевронная, г — с внутренним зацеплением; с пересекающимися осями: д — коническая прямозубая, е — коническая с тангенциальными зубьями, ж — коническая с криволинейными зубьями; со скрещивающимися осями: з — гипоидная, и — винтовая; к — зубчато-реечная прямозубая.

Зубчатое зацепление представляет собой высшую кинематическую пару, так как зубья теоретически соприкасаются между собой по линиям или точкам, причем меньшее зубчатое колесо пары называется шестерней, а большее — колесом. Сектор цилиндрического зубчатого колеса бес­конечно большого диаметра называется зубчатой рейкой.

Зубчатые передачи можно классифицировать по многим признакам, а именно: по расположению осей валов (с параллельными, пересекающими, скрещивающимися осями и соосные); многоступенчатые); по взаимному расположению колес (с внешним и внутренним зацеплением); по форме поверхности, на которой нарезаны зубья (цилиндрические, конические); м/с); по расположению зубьев отно­сительно образующей колеса (прямозубые, косозубые, шевронные, с кри­волинейными зубьями); по форме профиля зуба (эвольвентные, круговые, циклоидальные).

Кроме перечисленных существуют передачи с гибкими зубчатыми колесами, называемые волновыми.

Достоинства зубчатых передач заключается прежде всего в том, что при одинаковых характеристиках они значительно более ком­пактны по сравнению с другими видами передач. Кроме того, зубчатые передачи имеют более высокий КПД (до 0,99 в одной ступени), сохраня­ют постоянство передаточного числа, создают относительно небольшую нагрузку на опоры валов, имеют большую долговечность и надежность рабо­ты в широких диапазонах мощностей (до десятков тысяч киловатт), окружных скоростей (до 150 м/с) и передаточных чисел (до нескольких сотен).

Недостатки зубчатых передач: сложность изготовления точных передач, возможность возникновения шума и вибраций при недостаточ­ной точности изготовления и сборки, невозможность бесступенчатого регулирования частоты вращения ведомого вала.

Основная кинематическая характеристика всякой зубчатой передачи передаточное число, определяемое по стандарту как отношение чис­ла зубьев колеса к числу зубьев шестерни и обозначаемое и, следовательно,

u = z₂/ z₁,

Определение передаточного отношения остается таким же, как для других механических передач, т. е.

u= ω₂/ ω₁.

Потери в зацеплении характеризуются коэффициентом η₃; потери в одной паре подшипников — коэффициентом η_п и потери на перемешивание и разбрызгивание масла — коэффициентом η_м. Общий КПД одно­ступенчатой закрытой передачи: η= η₃ η ²_пη_м.

«Цилиндрическая прямозубая передача»

1. Цилиндрическая прямозубая передача состоит из пары цилиндрических зуб­чатых прямозубых колес, у которых зубья располагаются по образующей делитель­ного цилиндра. Из всех разновидностей зубчатых передач наибольшее распространение имеют передачи с цилиндрическими колесами.

2. Геометрические параметры цилиндрического прямозубого зубчатого колеса.

Рис2.

P- окружной шаг колеса, мм; m = Р/π – модуль; d = mZ – диаметр делительной окружности колеса; d_f = d-2,5 m – диаметр впадин колеса;

d_а = d +2 m – диаметр выступов; h – полная высота зуба, h = h_а + h_{f ;} h_а – высота головки зуба; h_f - высота ножки зуба; a_w = (d₁ + d₂ )/2 – межосевое расстояние.

Материалы зубчатых передач.

Все зубчатые колеса за исключением червячных, изготавливаются из качественных конструкционных или легированных сталей с последующей термической обработкой.

Все зубчатые колёса изготавливаются на специальном оборудовании:

зубофрезерных, зубострогальных и зубодолбежных станках.

Для изготовления зубчатых колёс существует 12 степеней точности.

В машиностроении используются четыре степени:

(6) шестая - высокоточная

(7) седьмая - точная

(8) восьмая - ср. точная

(9) девятая - пониженной точности.