3607

Цепные передачи можно использовать для одновременного привода нескольких параллельных валов со звездочками.

Наиболее широкое применение цепные передачи нашли в легких транспортных машинах (велосипеды, мотоциклы), в машинах непрерывного транспорта (конвейеры) в техническом машиностроении, в горном оборудовании и подъемнотранспортных устройствах. Втулочно-роликовые цепи (рис. 13, а) применяются при скоростях цепи не выше 15-18 м/с. Для более высоких скоростей (до 30 м/с) следует применять бесшумные зубчатые цепи (рис. 13, б).

Передачи выполняют горизонтальными, наклонными (до 45°) и реже – вертикальными (требуется систематическое регулирование межосевого расстояния). Чаще всего цепные передачи используются при скоростях цепи V ≤ 10 м/с в приводах малой и средней мощности (до 100 кВт).

Рис. 11.1. Цепная передача:

а) роликовой цепью; б) зубчатой цепью

Наибольшее провисание ведомой ветви составляет f = 0,02 аW (наклон до 45°) и f = (0,015 …0,01) аW при наклоне > 45°. Для натяжение и регулирования провисания применяют подвижные опоры звездочек или гладкие натяжные ролики.

Для повышения износостойкости и долговечности цепной передачи и уменьшения потерь на трение необходима хорошая смазка – и в первую очередь шарниров цепи.

109

11.2. Классификация цепных передач

По характеру работы – грузовые, тяговые, приводные. По типу цепей – роликовые, втулочные, зубчатые.

По количеству цепей, передающих нагрузку – однород-

ные и многорядные.

По характеру изменения частоты вращения ведомого вала – понижающие и повышающие.

По количеству ведомых звездочек – нормальные (одна ве-

домая звездочка) и специальные (несколько ведомых звездочек).

11.3. Достоинства и недостатки цепных передач

Достоинства цепных передач:

1)возможность применения при значительном (до 5 м) межосевом расстоянии;

2)меньшие, чем у ременных передач габариты;

3)отсутствие скольжения и высокий КПД;

4)малые силы, действующие на валы, так как нет необходимости в большом предварительном натяжении цепи;

5)возможность простой и легкой замены цепи;

6)возможность передачи движения нескольким звездочкам. Недостатки цепных передач:

1)значительный шум из-за удара звена цепи при входе в

зацепление, особенно при малом числе зубьев звездочек и большом шаге;

2)они требуют более высокой точности установки валов, чем клиноременные передачи и более сложного ухода и регулирования;

3)передачи требуют установки в картерах;

4)сравнительно быстрое изнашивание шарниров цепи вследствие затруднительного подвода смазочного материала;

5)удлинение цепи из-за износа шарниров, что требует применения натяжных устройств;

6)скорость движения цепи, особенно при малых числах зубьев звездочек, не постоянна.

110

11.4. Детали цепных передач

11.4.1. Цепи

Цепь является основным элементом, определяющим ее надежность и долговечность. Цепь состоят из шарнирно соединенных звеньев. Параметры цепей регламентированы стандартами. Характеристикой прочности цепи служит разрушающее усилие, величина которого устанавливается опытным путем на заводе-изготовителе.

Основными геометрическими характеристиками цепи является шаг «t» и ширина «b». По этим размерам и подбирают цепи.

Грузовые цепи – работают при малых скоростях (до 0,25 м/с) и больших нагрузках, их выполняют круглозвенными или простыми пластинчатыми и применяют для подвески, подъема и опускания груза в грузоподъемных устройствах.

Тяговые цепи – работают при средних скоростях (до 2…4 м/с). Состоят из пластин простой формы и осей со втулками или без них. Эти цепи имеют большие шаги, т. к. Общая длина цепи значительна и их зубья взаимодействуют со звездочками, габариты которых нежестко ограничены. Применяются для перемещения грузов в транспортирующих устройствах.

Приводные цепи – работают при значительных скоростях. Они выполняются с малым шагом для уменьшения динамических нагрузок и с износоустойчивыми шарнирами для обеспечения необходимой долговечности цепи.

В настоящем разделе курса рассматриваются только при-

водные цепи.

Различают приводные роликовые (рис. 11.2) и втулочные цепи (ГОСТ 13568-75).

Приводная роликовая (ПР) цепь состоит из последовательно чередующихся внутренних (1) и внешних (2) пластин (3 звеньев), шарнирно соединенных между собой. Каждый шарнир состоит из валика (3) диаметром «d», впрессованного во внешние пластины и втулки (4), впрессованной в отверстие внутренних пластин (рис. 11.2).

111

Рис. 11.2. Конструкция роликовой цепи

Ролик (5) свободно вращается на втулке и предназначен для уменьшения износа звеньев звездочки. Концы цепи соединяются с помощью разборного дополнительного звена.

Приводная втулочная (ПВ) цепь отличается от роликовой тем, что не имеет роликов (5). Вес цепи меньше, но износ зубьев звездочки больше за счет скольжения между втулками и зубьями.

Для уменьшения размеров передачи при реализации больших усилий обычно применяют многорядные цепи с малым шагом. Их собирают из тех же элементов, за исключением валиков, длина которых равна общей ширине цепи. Чаще всего применяют 2-х (2ПР) и 3-х (3ПР) – рядные цепи.

Рис. 11.3. Приводная зубчатая цепь

Если передача работает в условиях ударной нагрузки, то применяют цепи с изогнутыми пластинами (ПРИ), благодаря чему в цепи возникают деформации изгиба и повышается податливость цепи. Деформирование пластин способствует гашению ударов.

112

Для пластин используется сталь 50 и 40Х, для втулок и валиков – сталь 20, 20Г, 20Х и др. при твердости HRC 47…55.

Зубчатая цепь состоит из набора пластин, каждая из которых имеет по два зуба и впадину между ними для зуба звездочки. Цепи обеспечивают плавную и бесшумную работу. Для предотвращения смещения зубчатой цепи во время работы вдоль оси звездочки устанавливают направляющие пластины.

Крючковые цепи составляется из одних звеньев специальной формы без дополнительных деталей. Соединение звеньев производится при боковом перемещении их с наклоном звеньев друг к другу под углом 60°.

Втулочно-штырьевые цепи собираются из чугунных звеньев с помощью стальных штырей, фиксируемых шплинтами. Эти цепи широко применяются в сельскохозяйственном машиностроении.

Зубчатые ремни изготавливают из резины, армированной стальными тросиками (0,3…0,8) мм. Основные размеры выбираются по нормали ОН6-07-5-63 в зависимости от модуля m = 2, 3, 4, 5, 7, 10 мм.

11.4.2. Звездочки

Работоспособность цепной передачи во многом зависит от качества изготовления звездочек. Особое значение имеет точность изготовления рабочих элементов звездочки, качество поверхности, материал и термообработка. Звездочки изготавливают из серого чугуна (СЧ18-36; СЧ1-40; СЧ24-44; СЧ28-48) из цементуемых сталей (15, 15Х) с последующей закалкой или закаливаемых сталей (40, 40Х) и др.

Звездочки цепных передач профилируются в зависимости от типа цепи по ГОСТ 591-69, предусматривающему износоустойчивые профили без смещения (рис. 11.4, а) для кинематически точных передач и со смещением для остальных передач (рис. 11.4, б). Профиль со смещением отличается тем, что впадина между зубьями очерчена из двух центров, смещенных на величину ℓ = 0,03t.

113

Рис. 11.4. Профиль зубьев звездочки без смещения (а), со смещением (б)

Делительная окружность звездочек приходит через центры шарниров цепи. Диаметр делительной окружности:

Ширина зубчатого венца звездочки для однорядной, двух- и трехрядной цепи:

B ≈ 0,9 ВВН – 0,15, мм

где ВВН – расстояние в свету между внутренними пластинами. Для увеличения долговечности цепной передачи необхо-

димо по возможности принимать большее число зубьев мень-

114

шей (ведущей) звездочки, так как при малом числе зубьев в зацеплении находится небольшое число звеньев, что снижает плавность работы передачи и увеличивает износ цепи из-за большого угла поворота шарнира.

Поэтому число зубьев малой звездочки Z1 принимают из условия обеспечения минимальных габаритных размеров и плавности хода передачи по эмпирическим зависимостям.

Для роликовых (втулочных цепей):

В зависимости от частоты вращения Z1min выбирают при высоких частотах вращения Z1min=19…23; средних 17…19, а при низких 13…15. В передачах зубчатыми цепями Z1min следует принимать на 20…30% больше.

Однако по мере износа и вытягивания цепи ее шарниры поднимаются по профилю звездочки от ножки к вершине, причем тем больше, чем больше число зубьев звездочки. При весьма большом числе зубьев даже у мало изношенной цепи в результате радиального сползания по профилю зубьев цепь соскальзывает со звездочки. Поэтому максимальное число зубьев звездочки ограничивают: для втулочной цепи Z2 ≤ 90, для роликовой Z2 ≤ 120, для зубчатой Z2 ≤ 140.

Предпочтительно принимать нечетное число зубьев звездочек (особенно малой), что в сочетании с четным числом звеньев цепи соответствует более равномерному ее изнашиванию. Еще более благоприятно, с точки зрения износа, выбирать число зубьев малой звездочки из ряда простых чисел.

Профилирование звездочек передач с зубчатыми цепями (ГОСТ 13576-81) значительно проще, так как рабочие профили зубьев прямолинейны (рис. 11.5).

Диаметр делительной окружности звездочки определяется по формуле (11.2), что и для роликовых цепей, а диаметр окружности выступов звездочек равен:

115

De = t ctg 180Z .

P

2α

Рис. 11.5. Определение диаметра делительной окружности звездочки

Угол вклинивания цепи α = 60 . Двойной угол впадины зуба

2β = α – θ.

Угол заострения зуба

γ = 30˚ – θ,

где θ = 360 / Z.

Ширина зубчатого венца звездочки

В = b + 2S,

где S – толщина пластины цепи.

Основными материалами для изготовления звездочек являются среднеуглеродистые и легированные стали 45, 40Х, 50Г2, 35ХГСА, 40ХН с поверхностной или объемной закалкой до твердости 45…55НRCэ или цементуемые стали 15, 20Х, 12ХН3А с цементацией на 1…1,5 мм и закалкой до НRCэ 55…60.

116

Звездочки с большим числом зубьев тихоходных передач (до 3 м/с) при отсутствии ударных нагрузок допустимо изготавливать из чугуна СЧ 20, СЧ 30 с закалкой.

11.5. Основные параметры цепных передач

Скорость цепи с частотой вращения звездочек ограни-

чивается износом цепи. Средняя скорость цепи определяется по формуле:

где Z – число зубьев звездочки;

U – частота вращения (об/мин); t – шаг цепи, мм.

Считается, что «U» ограничивается напряжениями при ударе цепи о звездочку. Рекомендуемые значения «n» в зависимости от типа цепи и величины шага «t» приводятся в справочной литературе.

Передаточное число (среднее) – определяется из условия равенства средней скорости цепи на звездочках

Z, n, t = Z2·n2·t

Передаточное число ограничивается допускаемыми габаритами передачи, углами обхвата и числами зубьев. Обычно U ≤ 7, но в тихоходных передачах U ≤ 10.

Числа зубьев звездочек. Минимальные числа зубьев звездочек отграничиваются износом шарниров, динамическими нагрузками и шумом передач. С уменьшением «Z» возрастают неравномерность скорости цепи и скорость удара цепи о звездочку. Минимальные числа зубьев в силовых передачах роликовыми цепями при максимальных частотах вращения:

117

Zmin = 19…23; при средних Zmin = 17-19; при низких

Zmin = 13…15.

В передачах зубчатыми цепями Zmin увеличивают на 20…30 %. Следует выбирать нечетное число Z (особенно на малой звездочке), что в сочетании с четным числом звеньев цепи способствует ее равномерному износу.

Расстояние между осями звездочек и длина цепи. Мини-

мальное межосевое расстояние определяется из условия, при котором угол обхвата цепью малой звездочки должен быть δ ≥ 120°.

Оптимальное межосевое расстояние a =(30…50)t

Максимальное межосевое расстояние

аmax = 80t

Качество звеньев цепи определяют по предварительно выбранному межосевому расстоянию amin; шагу t и Z1, Z2

Первые два члена формулы определяют потребное число звеньев при Z1 = Z2, когда ветви цепи параллельны; Третий член учитывает наклон ветвей.

Число звеньев «Y», полученное по формуле округляется до ближайшего четного числа. Затем находится уточненное межосевое расстояние

118