2.3. Цепные передачи

КОНСТРУКЦИИ И РАБОТА ПРИВОДНЫХ ЦЕПЕЙ. Цепная передача (рис. 26) состоит из цепи и звёздочек и является передачей зацеплением с гибкой связью. Кроме этих основных элементов большинство конструкций цепных пе­редач имеют натяжные и смазочные устройства, а также ограждение.

Принцип зацепления не требует предварительного натяжения цепи, в связи с этим уменьшается нагрузка на валы и опоры, а также повышается КПД передачи. В цепной передаче ос­новным элементом является сама цепь, работоспособность и надёжность ко­торой определяет надёжность переда­чи. Широко применяются два вида цепей: роликовые (рис. 27) и зубчатые (рис. 28) цепи.

Рис.26. Привод с редуктором приводных и цепной передачей

Применение цепных передач. В многоступенчатых приводах машин цепные передачи устанавливают, как правило, на тихоходной ступени - после редуктора, для передачи вращения ведущему валу технологической машины. Наиболее крупным потребителем приводных цепей (около 80% всего объёма) является сельхозмашиностроение. Ресурс цепных передач должен составлять 10...15 тыс. ч.

Достоинства цепных передач: отсутствие проскальзывания; меньшие, чем у ремённых передач, габариты, но более высокий КПД; широкий диапазон межосевых расстояний. Недостатки: непостоянство скорости движения цепи, необходимость точной установки валов, необходимость смазывания и регули­ровки провисания цепи.

Рис. 27. Цепь роликовая однорядная:

а - конструкция цепи (1 - соединительное звено; 2 - переходное звено); б - звёздочка с роликовой цепью

Кинематика передачи. Передаточное отношение цепной передачи и_цеп = n₁ /п₂ = z₂/z₁, средняя скорость цепи v_цеп = z₁∙n₁∙t/60000, где z₁ и z₂ - число зубьев ведущей и ведомой звёздочек. Основными геометрическими па­раметрами приводной цепи являются шаг t - расстояние между осями соседних шарниров (обычно кратный 1 дюйму, т.е. 25,4 мм), ширина цепи В, межо­севое расстояние и длина цепи. Чем больше шаг цепи, тем выше нагрузочная способность передачи, но сильнее удары звеньев о зубья звёздочек, что повы­шает шум при работе и снижает долговечность передачи. При больших скоро­стях следует применять цепи с малым шагом.

Приводные роликовые и втулочные цепи (рис. 27) выпускаются в ши­роком диапазоне шагов цепи и конструктивно хорошо отработаны. Основной их недостаток в процессе эксплуатации - постепенное увеличение шага наруж­ного звена из-за износа шарнира при неизменном шаге внутреннего звена. Вследствие этого - преждевременный выход цепи из строя.

Приводные зубчатые цепи (рис. 28) с шарнирами качения эффективно применяются в высокоскоростных приводах различных машин. Они успешно заменяют роликовые цепи и конкурируют с зубчато-ремёнными приводами, имея преимущество в размерах. Кроме того, зубчатые цепи обладают неболь­шой внутренней динамикой (за счёт почти безударной посадки звена на зуб звёздочки) и даже при высоких скоростях работают с малым шумом.

Рис. 28. Цепь зубчатая с шарнирами качения: а - конструкция цепи; 6 - звёздочка с зубчатой цепью

Материалы деталей приводных цепей. Пластины цепей должны обла­дать высоким сопротивлением усталости, поэтому их изготовляют из среднеуглеродистых (сталь 45, 50) или легированных сталей (40Х, 40ХН) и подвергают термообработке до твёрдости Н = 40...50 HRC_э Детали шарниров (валики и втулки) должны быть износостойкими, их изготовляют из сталей марок 15Х, 12ХНЗА, подвергают цементации и закалке до твёрдости Н = 56...65 HRC_э.

Материал звёздочек должен быть износостойким и хорошо сопротив­ляться ударным нагрузкам, поэтому звёздочки приводных цепей изготовляют из сталей марок 45, 40Х, 12ХНЗА и др. с закалкой и цементацией низколегиро­ванных сталей.

ПРИЧИНЫ ОТКАЗОВ И ОСНОВЫ РАСЧЁТА ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ. Совре­менные методы расчёта цепных передач основаны на критериях: допустимого давления в шарнире звена как основного фактора, влияющего на износостойкость цепи; износостойкости цепи, базирующейся на общих законах долговеч­ности деталей машин, работающих на изнашивание; выносливости элементов звена цепи (в первую очередь, пластин).

При расчёте роликовых цепей, выбрав число зубьев ведущей звёздочки z₁ = 29 – 2u_цеп, коэффициент эксплуатации К_э и коэффициент рядности цепи К_m и задавшись величиной допускаемого среднего давления в шарнире в зависи­мости от скорости и шага цепи [р_и] = 15...35 МПа, определяют шаг цепи t, мм,

по формуле .

При расчёте зубчатых цепей, выбрав предварительно число зубьев ведущей звёздочки z₁, шаг цепи t, коэффициент эксплуатации К_э и среднюю ско­рость цепи v_ц, определяют ширину цепи В, мм. .

где K_N - коэффициент мощности, вводимый при скорости v_цеп ≥ 10 м/с.