Лекция 15. Цепные передачи.
В материал лекции входит: цепные передачи; их достоинства, недостатки и область применения; детали цепных передач (цепи, звездочки); натяжение и смазывание цепи; КПД цепных передач; силы в ветвях цепи; расчет цепных передач.
Цепную передачу относят к передачам зацеплением с гибкой связью. Она состоит
из ведущей 1 и ведомой 2 звездочек и охватывающей их цепи 3 (рис. 15.1.). В состав передачи также часто входят натяжные и смазочные устройства, ограждения. Цепь состоит из шарнирно соединенных звеньев, за счет чего обеспечивается гибкость цепи.
Рис. 15.1.
Достоинства цепных передач:
- способность передавать движение при значительных межосевых расстояниях (до 8 м.);
- меньшие, чем у ременных передач, габариты;
- отсутствие проскальзывания;
- высокий КПД;
- относительно малые силы, действующие на валы;
- возможность легкой замены цепи.
Недостатки цепных передач:
- высокий уровень шума;
- неизбежность износа шарниров цепи из-за отсутствия условий для жидкостного трения;
- непостоянство скорости движения цепи, особенно при малых числах зубьев звездочек;
- необходимость более точной установки валов, чем для ременной передачи;
- необходимость смазывания и регулирования.
Область применения.
Цепные передачи применяют при значительных межосевых расстояниях, а также для передачи движения от одного ведущего вала к нескольким ведомым в тех случаях когда зубчатые передачи неприменимы, а ременные недостаточно надежны. Наибольшее распространение передачи получили в сельскохозяйственном, транспортном и химическом машиностроении, станкостроении, горнорудном оборудовании и подъемно-транспортных устройствах.
Они могут работать в диапазонах:
кВт;
м/с;
;
м.
Детали цепных передач.
Цепи.
Цепи по назначению разделяют на три группы:
- грузовые - используют для закрепления грузов (рис. 15.2., а и б.);
- тяговые - применяют для перемещения грузов в машинах непрерывного транспорта (конвейерах, подъемниках, эскалаторах и др.) см. рис. 15.2., в.;
- приводные - используют для передачи движения (рис. 15.2., г, д, е, ж, з.).
- фасоннозвенные (рис. 15.2., и, к.).
Приводная цепь – это главный элемент цепной передачи – состоит из соединенных шарнирами отдельных звеньев.
Рис. 15.2. Основные типы цепей: а – круглозвенная, б – пластинчатая шарнирная, в – тяговая пластинчатая, г – роликовая однорядная, д – роликовая двухрядная, е – роликовая с изогнутыми пластинами, ж – зубчатая с внутренними направляющими пластинами, з – зубчатая с боковыми направляющими пластинами, и – крючковая, к – втулочно-штыревая.
Основные типы стандартизованных приводных цепей: роликовые, втулочные и зубчатые.
Роликовые приводные цепи. Состоят из двух рядов наружных 1 и внутренних 2 пластин (рис. 15.3.). В наружные пластины запрессованы оси или валики 3, пропущенные через втулки 4, запрессованные в свою очередь во внутренние пластины. На втулки предварительно свободно надеты закаленные ролики 5. Зацепление цепи со звездочкой происходит через ролик, который, поворачиваясь на втулке, перекатывается по зубу звездочки. Такая конструкция позволяет выравнять давление зуба на втулку и уменьшить изнашивание втулки и зуба.
Рис. 15.3.
Роликовые цепи имеют широкое
распространение. Их применяют при
скоростях
м/с.
Втулочные приводные цепи по
конструкции подобны роликовым, но не
имеют роликов, что удешевляет цепь,
уменьшает ее массу, но существенно
увеличивает износ втулок цепи и зубьев
звездочек. Втулочные цепи применяют в
неответственных передачах при
м/с.
Втулочные и роликовые цепи изготовляют однорядными и многорядными с числом рядов 2, 3 и 4 (рис. 15.4.). Многорядная цепь с меньшим шагом позволяет заменить однорядную с большим шагом и тем самым уменьшить диаметры звездочек, снизить динамические нагрузки в передаче.
Рис. 15.4.
Зубчатые приводные цепи состоят из звеньев, составленных из набора пластин и шарнирно соединенных между собой (рис. 15.5.). Каждая пластина имеет по два зуба и впадину между ними для размещения зуба звездочки.
Рис. 15.5.
Число пластин определяет ширина цепи,
которая зависит от передаваемой мощности.
Рабочими гранями являются плоскости
пластин, расположенные под углом
.
Этими гранями каждое звено цепи
вклинивается между двумя зубьями
звездочки, имеющими трапециевидный
профиль. Благодаря этому зубчатые цепи
работают более плавно, с малым шумом,
лучше воспринимают ударную нагрузку и
допускают более высокие скорости.
Однако по сравнению с другими зубчатые
цепи тяжелее и дороже. Их применяют при
скоростях
м/с.
Шаг цепи p является основным параметром цепной передачи. Чем больше шаг, тем выше нагрузочная способность цепи, но сильней удар звена о зуб в момент набегания на звездочку, меньше плавность, сильнее шум, больше износ шарниров. При больших скоростях применяют цепи с малым шагом.
Материал цепей. Цепи должны быть
износостойкими и прочными. Пластины
цепей изготовляют из сталей 50, 40Х и др.
с закалкой до твердости 40…50
.
Оси, втулки, ролики и призмы – из
цементуемых сталей 20, 15Х и др. с закалкой
до твердости 52…65
.
Звездочки.
Звездочки цепных передач отличаются от зубчатых колес лишь профилем зубьев, размеры и форма которых зависят от типа цепи (рис. 15.6.).
Рис. 15.6. Звездочки роликовой и втулочной цепи.
Геометрические параметры звездочек.
Делительная окружность звездочек проходит через центры шарниров цепи:
,
где z – число зубьев звездочки.
Шаг p у звездочек измеряют по хорде делительной окружности. Делительный диаметр звездочки для зубчатых цепей больше ее наружного диаметра.
Для увеличения долговечности цепной передачи принимают по возможности большее число зубьев меньшей звездочки. При малом числе зубьев в зацеплении находится небольшое число звеньев, что снижает плавность работы передачи и увеличивает изнашивание из-за большого угла поворота шарнира.
Число зубьев малой звездочки
принимают из условий обеспечения
минимальных габаритов и плавного хода
передачи:
для роликовых и втулочных цепей
при условии
;
для зубчатых цепей
при условии
,
где u – передаточное число.
Число зубьев большой звездочки
:
для втулочных цепей
;
для роликовых цепей
;
для зубчатых цепей
.
Материал звездочек должен быть износостойким и хорошо сопротивляться ударным нагрузкам. Звездочки изготовляют из сталей 45, 40Х и др. с закалкой и цементуемых сталей 15, 20Х и др. С целью снижения уровня шума и изнашивания цепи в быстроходных передачах изготавливают зубчатый венец звездочек из пластмасс.