Цепные передачи

1 — звездочка; 2 — цепь

Цепные передачи известны с XVI в. Обычные кованые цепи перекидывались через шкивы с соответствующими зубцами на них и таким образом могли передавать вращение (рис. 2.19). Однако звенья цепи не всегда попадали на зубцы, и передача была ненадежной. В середине XVIII в. англичанин Галль сконструировал цепь, до сих пор носящую его имя и широко используемую в машиностроении (рис. 2.20). Но обнаружилось, что цепь Галля при больших скоростях сильно ударяет о зубья звездочек, шумит и, вытягиваясь, может соскочить с зубьев. Эти недостатки в большой мере устранил американский инженер Рейнольде, предложив так называемую зубчатую, или бесшумную, цепь (рис. 2.21). Звенья цепи Рейнольдса плотно охватывают зубья звездочек, эта цепь не шумит, даже при больших скоростях, и прочнее всех других приводных цепей из-за большого количества пластин по ширине цепи. Дополнительное преимущество зубчатой цепи придает шарнир качения, скрепляющий звенья цепи (рис. 2.22). Он состоит из двух вкладышей 1 и 2 с цилиндрическими рабочими поверхностями, причем вкладыш 1 закреплен в пазе пластины В, а 2 — в пластине А. При этом поворот пластин Аи В друг относительно друга вызывает обкатывание вкладышей 1 и 2 одного по другому. По своим параметрам (прочности, быстроходности, КПД) зубчатая цепь приближается к зубчатым передачам и даже иногда используется в силовой трансмиссии автомобиля, нагруженной, как известно, весьма сильно.

Рис. 2.20. Цепь Галля

Рис. 2.21. Зубчатая цепь Рейнольдса

Цепные передачи смазываются капельным способом при скоростях до 4 м/с, а при больших скоростях — погружением в масляную ванну. При скоростях более 12 м/с применяют струйное смазывание от насоса. Цепи очень тихоходные или для мускульного привода (велосипеды) периодически смазываются пластичной смазкой.

Рис. 2.22. Шарнир качения зубчатой цепи:

1, 2 — вкладыши; А, В — пластины

КПД цепных передач зависит от вида цепи и ее смазки. Наивысший КПД у зубчатых цепей с шарнирами качения. Среднее значение КПД цепных передач 0,95... 0,98.

К особенностям цепных передач относятся следующие:

1. По мере изнашивания шарниров цепи вытягиваются и могут соскакивать со звездочек. Это связано с большим числом звеньев цепи. Так, например, если каждое звено, износившись, вытянется за счет образовавшихся зазоров на 0,1 мм, то цепь из 100 звеньев вытянется на 0,1 х 100 = 10 мм, а это уже серьезная величина вытяжки. При этом цепь начинает сильно провисать на ведомой ветви, что ведет к нарушению правильной работы. Натяжение цепи регулируется перемещением вала одной из звездочек, нажимными роликами или оттяжными звездочками. Можно вынимать из цепи звенья, ступенчато уменьшая ее длину.

2. При большом числе зубьев на звездочке (свыше 90 — 120, а для зубчатой цепи более 140) цепь начинает соскакивать с нее. Объясняется это, помимо прочего, тем, что при огибании такой звездочки цепью звенья ее образуют между собой угол, незначительно отличающийся от 180°, и даже большие силы натяжения цепи не могут создать достаточных радиальных сил для прижима звеньев к звездочке. Особенно сильно соскакивают изношенные — «вытянутые» — цепи.

3. Из-за неравномерности хода цепной передачи минимальное число зубьев малой звездочки не должно быть меньше 13—15 при низких частотах вращения и 19 —23 — при высоких; для зубчатых цепей эти значения больше на 20...30 %. Вследствие этого, а также исходя из вышеприведенного в п. 2 передаточное число цепных передач не должно превышать пяти, в крайних случаях семи.

4. Лучше иметь нечетные числа зубьев звездочек и четные числа звеньев, тогда изнашивание передачи будет более равномерным.

5. В приводах с быстроходным двигателем и редуктором цепную передачу располагают обычно после редуктора.

6. Ведомую ветвь цепи располагают обычно внизу.

7. Для обеспечения самонатяжения угол наклона цепной передачи к горизонту стараются не делать больше 60° либо устанавливают на ведомую ветвь оттяжную звездочку.

8. Применение многорядных цепей нежелательно, так как здесь требуется повышенная точность изготовления звездочек и монтажа передачи.

Достоинства и недостатки цепных передач будут рассмотрены совместно с ременными передачами, близкими к цепным по назначению и тоже с гибким промежуточным звеном.