2.10. Ланцюгові передачі Конструкція та принцип дії ланцюгової передачі

Ланцюгові передачі належать до передач зачеплення з гнучкою в'яззю. Найпростіша ланцюгова передача складається з двох зубчас­тих зірочок, встановлених на паралельних валах, і замкненого ланцюга, що обхвачує їх (рис.2.10.1).

Рис.2.10.1. Схема ланцюгової передачі

Робота ланцюгової передачі полягає в зачепленні ланцюга з зуба­ми зірочок. Oбертовий момент T₁, що діє на ведучий вал, через зуби ведучої зірочки 1 передається у вигляді колового зусилля F_t ланцюгу 2, який за допомогою зачеплення з зубами веденої зірочки 3 приводить її в обертальний рух, долаючи момент опору T₂ на веденому валі передач.

Порівняльна характеристика ланцюгової передачі.

Принцип зачеплення, а також більш висока міцність ланцюга в порівнянні з пасом пасової передачі дозволяє ланцюговій передачі передавати значно більші навантаження. Зачеплення ланцюга з зірочками виключає пробуксовку ланцюга, що забезпечує пос­тійне передаточне число передачі. У зв'язку з відсутністю пробуксовки ланцюга, відпадає необхідність попереднього натягу ланцюга, що призводить до зменшення навантажень на вали та опори передачі. На відміну від пасових передач, кут обхвату ланцюгом зірочок може бути значно меншим, що дає змогу зменшувати міжосьові відстані, а також передавати рух від одного ведучого вала декільком веденим валам (рис.2.10.2.).

Рис.2.10.2. Схема ланцюгової передачі з однією ведучою та декількома веденими зірочками.

Переваги ланцюгових передач:

• сталість передаточного числа;

• високий ККД ( h = 0,98);

• можливість використання передачі на великих міжосьових відстанях (до 8 м);

• менші, ніж в пасових передачах, навантаження на вали;

• можливість передачі руху одним ланцюгом декільком валам.

Недоліки ланцюгових передач:

• висока вартість виготовлення ланцюгів та зірочок;

• нерівномірність руху передачі;

• необхідність ретельного монтажу передачі та постійного нагляду.

Галузь використання та основні характеристики ланцюгових передач.

Ланцюгові передачі використовуються в сільському машинобудуванні, металоріжучих станках, мотоциклах, велосипедах, в приводах різних технологічних конвейєрів, в машинах легкої промисловості.

Найбільш поширеними є передачі з потужністю до 100 кВт, оскільки при більших потужностях значно зростає вартість передачі.

Ланцюгові передачі зі втулочно-роликовими ланцюгами працюють на швидкостях руху ланцюга до 20 м/с, а з зубчастими ланцюгами - до 35 м/с. Найбільш поширеними є тихохідні передачі та середньошвидкісні (v £ 10м/с). У таких передачах частота обертання ведучої зірочки не перевищує 500 об/хв.

Передаточне число ланцюгової передачі знаходиться за формулою:

де z₁, z₂ - число зубів відповідно ведучої та веденої зірочок.

Передаточне число передачі рекомендується приймати до 4, але не більшим за 6, так як у цьому випадку габаритні розміри передачі значно збільшуються.

Коефіцієнт корисної дії передачі в залежності від способів мащення ланцюгової передачі може коливатися від 0,95 до 0,98.

Ланцюги приводні.

У ланцюгових передачах використовують приводні ланцюги: втулочні, роликові, зубчасті та фасонні. Основними характеристиками ланцюгів є: крок t; ширина B; руйнівне навантаження Q_p.

Втулочні ланцюги використовують, в основному, у тихохідних легконавантажених машинах. Ролик, вільно надітий на втулку, перетворює ланцюг на втулочно-роликовий або просто роликовий.

Роликові ланцюги є найбільш поширеними. Вони бувають однорядними, дворядними, трирядними і чотирирядними. На рис.2.10.3 показано приводний однорядний ланцюг нормальної серії ПР. Ланцюг складається з ланок двох видів: зовніш­ньої та внутрішньої. Зовнішня ланка (широка) містить пластини 1, напресовані на валик 2. Внутрішня ланка (вузька) містить пластини 3, напресовані на втулки 4, на які попередньо вільно надіто ролик 5. При непарному числі ланок ланцюга використовують перехідну з'єд­нувальну ланку, яка складається з пластин 6 вигнутої форми, напресованих одним кінцем на валик 2, а іншим - на втулку 4.

Рис.2.10.3. Роликовий однорядний ланцюг.

Пластини ланцюгів виготовляють зі сталей марок 40, 45, 50 з термообробкою поліпшенням, а валики та втулки виготовляють зі сталей 10, 15, 20, з цементацією та гартуванням.

Зубчасті ланцюги працюють плавно, з меншим шумом, і тому викорис­товуються на високих швидкостях. Вони складаються з набору дугоподібних пластин 1 (рис.2.10.4), направляючих пластин 2 і шарнірів 3.

Рис.2.10.4. Зубчастий ланцюг.

Конструкція зубчастого ланцюга дозволяє збільшити його ширину за рахунок збільшення числа дугоподібних пластин, що входять до ланки ланцюга. Збільшення ширини ланцюга збільшує навантаження, яке може передати ланцюг.

Фасонні ланцюги використовую­ться в сільськогосподарських машинах, що працюють в забрудненому середовищі. Ці ланцюги використовуються для передачі невеликих потужностей при малих швидкостях.

Фасонні ланцюги виготовля­ють двох типів: гачкові (рис.2.10.5,а) і штирьові (рис.2.10.5,б).

Рис.2.10.5. Фасонні ланцюги.

Гачковий ланцюг складається лише з ланок одного виду, його виготовляють без допоміжних деталей. Ланки гачкового ланцюга вили­вають з ковкого чавуну або штампують з полосової сталі 30Г. Гачкові ланцюги можуть використовуватися за швидкостей до 3 м/с.

Штирьовий ланцюг складається з ланок 1, з'єднаних між собою за до­помогою штирів 2, які фіксуються за допомогою шплінтів. Ланки штирьових ланцюгів відливаються з ковкого чавуну, штирі виготовляють зі сталі марки Ст.3. Штирьові ланцюги можуть працювати при швидкостях до 4 м/с.

Зірочки ланцюгових передач.

Зірочки (рис.2.10.6) виготовляють з чавуну марки СЧ 15 і сталей, що підлягають цементації (сталь 15; сталь 15Х) або гартуванню (сталь 40; сталь 40Х тощо).

Для втулочних і роликових ланцюгів використовують зірочки з випуклим (рис.2.10.7,а), прямолінійним (рис.2.10.7,б) і ввігнутим (рис.6.10.7,в) профілем зуба в середній його частині. Найбільш поширені зірочки з увігнутим профілем зуба.

Рис.2.10.6. Зірочка ланцюгової передачі (в перерізі).

Рис.2.10.7. Профілі зубів зірочок ланцюгових передач.

Ділильне коло зірочки проходить через центри шарнірів ланцюга. Діаметр ділильного кола знаходиться за формулою:

,

де z - число зубів зірочки.

Критерії працездатності ланцюгових передач.

В залежності від характеру роботи, ланцюгові передачі поділяються на три групи: тихохідні, середньошвидкісні, швидкісні.

Тихохідними називаються передачі, розташовані в приводі після редук­тора, який має велике передаточне число. Колова швидкість зірочок таких передач v < 0,25 м/с. Ланцюги тихохідних передач мають незначне зношення шарнірів у зв'язку з малою частотою їх обертання. Тому основним показником працездатності таких ланцюгів є їх статична міцність на розрив. Запас міцності ланцюга знаходиться за формулою:

де Q_розр - розривне зусилля ланцюга (вибирається за cтандартом);

F_max - максимальне зусилля, що діє на ведучу гілку ланцюга.

Середньошвидкісні передачі (v = 0,25 ... 10 м/с) характеризуються підвищеним зношенням шарнірів і тому основною причиною втрати працездат­ності їх є зношення шарнірів (рис.2.10.8).

Рис.2.10.8. Схема для розрахунку величини зносу шарнірів ланцюга.

За основу розрахунку таких передач прийнятий розрахунок зносостійкості шарнірів, а за основний критерій – обмеження питомого тиску в шарнірі (р) величиною допустимого питомого тиску:

де K_e - коефіцієнт експлуатації; d і B - діаметр валика і довжина втулки шарніра.

Швидкісні передачі застосовуються для передачі руху безпосеред­ньо від вала електродвигуна до вала механізму. Швидкість руху ланцюгів таких передач v > 10 м/с. Ланцюги швидкісних передач у процесі роботи відчувають значні динамічні навантаження, зумовлені нерівно­мірністю руху ланцюга та ударами шарнірів об зуби зірочок. Основним розрахунком швидкісних ланцюгових передач є розрахунок їх на міцність, при цьому запас міцності знаходиться за формулою:

де - максимальний натяг ведучоїгілки ланцюга.

Крім того, зношення шарнірів ланцюга у швидкісних передачах інтенсивніше, ніж у середньошвидкісних. Тому швидкісні ланцюги повинні також перевірятися на питомий тиск в шарнірах.