3. Материал цепей

Цепи изготавливаются из среднеуглеродистых конструкционных и легированных марок сталей. Наиболее распространённая и проверенная практикой является сталь 40ХН. При хороших механических характеристиках она устойчиво принимает как общую, так и поверхностную закалку и не даёт микротрещин в процессе закалки по отверстиям в пластинах, что особенно важно в случае если отверстие имеет не круглую форму. Рекомендуется следующая твёрдость деталей при объемной закалке: пластины 190-220НВ, пальцы, втулки, ролики 230-260НВ с последующей поверхностной закалкой ТВЧ пальцев, втулок и роликов до твёрдости 40-50 HRC и отверстий в пластинах до твёрдости 32-38 HRC. Если, в процессе работы цепь испытывает значительные ударные нагрузки, то для изготовления деталей используют малоуглеродистые легированные стали типа 20Х или 15ХСНД с последующей цементацией и поверхностной закалкой пальцев, втулок и роликов до твёрдости 50-60 HRC.

4. Динамика цепной передачи

Рис.6.

На рис. 6 показаны скорости шарниров и зубьев ведущей звёздочки. В данный момент шарнир А находится в зацеплении, а шарнир В приближается к зацеплению с зубом С. Скорость шарнира А равна окружной скорости звёздочки v в точке, совпадающей с центром шарнира. Эту скорость можно разложить на составляющие: v₂, направленную вдоль ветви цепи и v₁ , перпендикулярную к цепи.

В зависимости от положения шарнира составляющие скорости изменяются:

Здесь значение угла изменяется в пределах: . Угол соответствует входу в зацепление шарнира А, угол шарнира В, а .

Далее на рисунке показаны графики изменения скоростей v₁ и v₂. Эти скорости являются периодическими функциями времени t, период которых равен . На графике при t=0; при и при .

Движение ведомой звёздочки определяется скоростью v₂. Периодическое изменение этой скорости сопровождается изменением передаточного отношения и дополнительными динамическими нагрузками. Со скоростью v₁ связаны поперечные колебания ветвей цепи и удары шарниров о зубья звёздочки. На рисунке видно, что в момент входа в зацепление шарнира В с зубом С вертикальные составляющие их скоростей и направлены навстречу друг к другу - соприкосновение шарнира с зубом сопровождается ударом. Таким образом, мы установили, что передаточное отношение цепной передачи колеблется в пределах одного шага и работа неизбежно сопровождается ударом, что хорошо видно на графиках скоростей.

5. Построение профиля зуба звёздочки

Построение профиля зуба звездочек для приводных роликовых цепей регламентируется ГОСТ 591 и для тяговых цепей ГОСТ 592. Профиль зуба звёздочек для зубчатых цепей строится по ГОСТ 13576.

Ниже приводятся расчётные зависимости для построения профиля зуба звёздочки по ГОСТ 591. (Обязательная часть выполнения лабораторной работы).

Рис.7.

На рис.7 показан профиль зуба звёздочки и принятые условные обозначения.

Параметры	Расчётные формулы
Шаг цепи, t	Замерить по цепи
Число зубьев звёздочки, z	Принять z = 26
Диаметр делительной окружности, dд
Диаметр окружности выступов, De
Диаметр окружности впадин, Di
Радиус впадин, r	. (d1 –диаметр ролика цепи, измеренный в ходе работы)
Радиус сопряжения, r1
Радиус головки зуба, r2
Половина угла впадины , a
Угол сопряжения,
Половина угла зуба,
Прямой участок профиля, FC
Расстояние от центра дуги впадины до центра дуги выступа зуба, ОО2
Смещение центров дуг впадин, e
Координаты точки , О1
Координаты точки , О2	;

Зубья и венец звёздочки в поперечном сечении (рис.8)

Рис.8.

Параметры		Расчётные формулы
Радиус закругления зуба, r3		(d1 –диаметр ролика цепи)
Расстояние от вершины зуба до линии центра дуг закруглений, H
Диаметр обода наибольший, Dc		(h-см. рис. 2)
Радиус закруглений	при шаге
	При шаге
Ширина зуба звёздочки	однорядной m1	(В ВН -см. рис.2)
	двухрядной m2

Пример выполнения чертежа однорядной звёздочки (рис.9)

(обязательная часть лабораторной работы)

Сталь 45 ГОСТ 1050-90

НВ 230-260

Зубья звёздочки калить HRC 40-45

Рис. 9.

Таблица к рис. 9 показана ниже

Число зубьев		z	14
Сопрягаемая цепь	Шаг	t	12,7
	Диаметр ролика	d1	8,51
	Ширина внутренней пластины	h	11,8
	Расстояние между внутренними пластинами	ВВН	7,75
Профиль зуба		ГОСТ 591-90
Смещение центров дуг впадин		е	0,35
Диаметр окружности впадин		Di	48,45-0,3
Класс точности по ГОСТ 591-90		-	3
Радиальное биение окружности впадин		Е0	0,5
Торцевое биение зубчатого венца		-	0,5
Диаметр делительной окружности		dд	57,07

Посадочный диаметр отверстия звёздочки рассчитать исходя из максимально возможного передаваемого крутящего момента по условию допускаемого контактного давления в шарнире цепи, которое принять [p] = 25МПа. Допускаемое напряжение на кручение материала вала, на который будет посажена звёздочка, принять 15МПа. Ширину звездочки по посадочному диаметру рассчитать из условия смятия выбранной стандартной призматической шпонки, принимая для материала шпонки = 80МПа.