Цепные передачи.

Цепная передача – механизм, состоящий из ведущей 1 и ведомой 2 звездочек и охватывающей их цепи 3. В состав передачи также часто входят натяжные и смазочные устройства, ограждения.

 

 

Рис. Схема цепной передачи.

 

Применяют также цепи с несколькими ведомыми звездочками. Линия центров передачи может быть как горизонтальной, так и наклонной к горизонту под углом менее 80⁰.

Рис. Схемы контуров передачи.

Цепные передачи применяются в сельскохозяйственных, подъемно- транспортных машинах, мотоциклах, велосипедах, нефтебуровом оборудовании.

Цепные передачи используют в приводах сельскохозяйственных и транспортных машин, различных станков и т.п. в качестве быстроходной (скорость цепи V ≤ 25 м/с, передаточное отношение i≤3), или тихоходной (скорость цепи меньше 2 м/с, i=10…15) ступени. Среднескоростные передачи при V = 2…6 м/с допускают i≤ 6.

Цепные передачи могут быть как повышающими, так и понижающими. Передаваемая при этом мощность обычно не превышает 100 кВт, а межосевое расстояние -6…8 м.

Цепные передачи применяют:

а) – при средних межосевых расстояниях, при которых зубчатые передачи требуют промежуточных ступеней, не вызываемых необходимостью получения нужного передаточного отношения;

б) – при жестких требованиях к габаритам;

в) – при необходимости работы без проскальзывания.

К достоинству цепных передач относят:

1) возможность применения в значительном диапазоне межосевых расстояний;

2) меньше, чем у ременных передач, габариты;

3) отсутствие проскальзывания;

4) высокий К.П.Д (0,96…0,98);

5) относительно малые силы, действующие на валы, так как нет необходимости в большом начальном натяжении;

6) возможность легкой замены цепи;

7) возможность передачи движения нескольким звездочкам.

Недостатки цепных передач:

1) неизбежность износа шарниров цепи из-за отсутствия условий для жидкостного трения;

2) необходимость более точной установки валов, чем у клиноременной передачи;

3) необходимость смазывания и регулировки;

4) скорость движения цепи, особенно при малых числах зубьев звездочек, не постоянна, что вызывает колебания передаточного отношения, хотя эти колебания небольшие.

Типы цепей.

По назначению цепи подразделяют на три группы:

1) тяговые цепи – для перемещения грузов в машинах непрерывного транспорта (конвейеры, подъемники, эскалаторы и т.д.);

2) приводные – для передачи движения;

3) грузовые – для закрепления грузов.

Грузовые и тяговые цепи подробно рассматриваются в курсе подъемно- транспортных машин, в нашем курсе внимание уделяется приводным цепям.

В качестве приводных применяются роликовые и зубчатые цепи.

Роликовая цепь состоит из последовательно чередующихся внутренних 1 и внешних 3 звеньев, шарнирно соединенных между собой. Звено образуют две пластины, напрессованные на

Рис. Конструкция приводной роликовой цепи.

 

втулки 2 (у внутренних звеньев) или ось 4 (у наружных звеньев). На втулку перед сборкой звена надевают свободно вращающейся на ней ролик 5, уменьшающий износ втулки. Концы цепи вс четным числом звеньев соединяют с помощью соединительного звена (рис.а), цепи с нечетным числом звеньев соединяют переходным звеном (рис.б). Основным геометрическим параметром цепей является шаг t расстояние между осями двух смежных роликов наружного и внутреннего звеньев. Основные размеры, и, как следствие, несущая способность цепи зависят от ее шага. С увеличением шага цепи уменьшается ее быстроходность и несущая способность.

Рис. Переходные звенья роликовых цепей

В тихоходных передачах применяют цепи типа ПР (приводные роликовые) с шагом t > 25,4 мм. В быстроходных передачах используются те же цепи, но их шаг t ≤ 25,4 мм. Обычно 0,01 а ≤ t ≤ 0,04 а (а – межосевое расстояние).

При больших нагрузках и скоростях применяют многорядные цепи, их набирают из тех же элементов, что и однорядные, но используют оси увеличенной длины.

Паспортной характеристикой цепи является разрушающая статическая нагрузка, устанавливаемая экспериментально заводом- изготовителем.

Зубчатые цепи.

 

Зубчатые цепи к настоящему времени вытеснены более дешевыми и технологичными прецизионными роликовыми цепями. Зубчатые цепи используются преимущественно для замены разрушившихся цепей в старом оборудовании. Их набирают из рабочих 1 и направляющих 2 пластинок и соединяют между собой сегментными призмами. Рабочими поверхностями зубьев цепи являются боковые наружные стороны зубчатых выступов пластин, очерченных плоскостями. Этими плоскостями каждое звено садится на два зуба звездочки, имеющих трапециевидную форму.

Рис. Зубчатая цепь.

 

Зубчатые цепи по сравнению с роликовыми обеспечивают большую быстроходность, прочность и плавную работу с меньшим шумом, но сложны в изготовлении и имеют большую массу.

В обозначении приводных цепей указывают число рядов цепи (если оно больше одного). Тип цепи, ее шаг и разрушающую силу. Пример обозначения в соответствии с ГОСТ 13568-75 – 2ПР-25,4 114000 – двухрядная приводная роликовая цепь с шагом 25,4 мм

и разрушающей силой F_р=114000 Н.

Рис. Звездочки.

Звездочки (рис.а,б) подобны зубчатым колесам. Профилирование их зубьев выполняют по стандарту. Ширина b зубчатого венца звездочки принимается несколько меньшей расстояния между внутренними пластинами. Звездочки больших размеров (рис.в…д) выполняют составными.

Критерии работоспособности цепных передач.

 

Цепные передачи выходят из строя по следующим причинам.

1. Износ шарниров, приводящий к удлинению цепи, увеличению шага цепи и, как следствие, к нарушению ее зацепления с зубьями звездочек.

2. Усталостное разрушение пластин по проушинам, характерное для закрытых быстроходных тяжелонагруженных передач, работающих при хорошем смазывании, когда износ шарниров не является определяющим.

3. Проворачивание валиков и втулок в пластинах в местах запрессовки, связанное с низким качеством изготовления.

4. Усталостное выкрашивание и разрушение роликов.

5. Недопустимое провисание ведомой ветви цепи, характерное для передач с нерегулируемым межосевым расстоянием при отсутствии натяжных устройств.

6. Износ зубьев звездочек.

Ресурс цепных передач в стационарных машинах должен составлять 10…15 тыс. ч, чаще он ограничивается долговечностью цепи.

 

Материалы и термическая обработка деталей цепей.

 

Пластины изготавливают из среднеуглеродистых и легированных сталей 45, 50, 40Х, 40ХН и т.д., а затем закаливают до твердости 50…65 НRС, с целью повышения сопротивления усталости. Оси, втулки и валики должны обладать высокой износостойкостью, поэтому их изготавливают из цементуемых сталей типа 15,20, 12ХН3 и других. После цементации или цианирования детали закаливают до твердости поверхности 56…65 НRС. Термодиффузионное хромирование деталей шарниров повышает ресурс цепи по износу в 3…12 раз по сравнению с цементацией.

Твердость поверхности роликов должна быть не ниже 43,5 НRС.

 

Основные параметры цепных передач.

 

Числа зубьев звездочек z₁ и z₂ выбирают из условия обеспечения минимальных габаритов и более плавного хода цепи, а также ограничивается износом шарниров. Чем меньше число зубьев звездочки, тем больше износ, так как угол поворота звена при набегании цепи на звездочку и сбегании с нее равен 360⁰/z.

Минимальное число зубьев малой звездочки для силовых передач общего назначения выбирают из эмпирической зависимости

Z_1min=29 - 2u.

На основе опыта проектирования и эксплуатации передач принимают z_1min ≥ 19. При низких частотах вращении z_1min может быть уменьшено до 13. Для высокоскоростных передач со скоростью больше 20 м/с принимают z_1min ≥ 35.

Число зубьев большой (ведомой) звездочки

z₂₌z₁∙u.

По мере износа шаг цепи увеличивается и ее шарниры поднимаются по профилю зуба звездочки на больший диаметр, что может привести к выходу цепи из зацепления со звездочкой. Поэтому максимальное число зубьев большой звездочки

Z_2max=120.

Предпочтительно принимать нечетное число зубьев звездочек (особенно малой). Что в сочетании с четным числом звеньев цепи способствует равномерному износу шарниров и зубьев цепи.

Частоты вращения звездочек и скорость цепи ограничиваются динамическими нагрузками, износом шарниров и шумом передачи. Скорость цепи обычно составляет около 15 м/но в передачах высокого качества при эффективном смазывании достигает 35 м/с.

Средняя скорость цепи, м/с,

,

где z₁- число зубьев малой звездочки; n₁ –частота ее вращения, мин^-1; Р – шаг цепи, мм.

Расстояние между осями звездочек влияет на работоспособность цепи, так как определяет частоту нагружения шарниров. При малом значении цепь быстро изнашивается, а при большом- ведомая ветвь сильно провисает.

На практике следует стремиться к тому, чтобы а =(30…50) t.

Минимальное значение а ограничивается значением угла охвата цепи (а_min≥120⁰):

при u≤3 ;

при u>3 .

Передаточное отношение ограничивается габаритами передачи, диаметром большой звездочки, малостью угла охвата цепью малой звездочки. Обычно u не превышает 7.