Общие сведения и детали передач

ЦЕПНЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Изложение материала этой главы ведется в соответствии с ГОСТ «Цепи роликовые. Термины и определения», а также другими стандартами, имеющими отношение к цепным передачам.

Цепной передачей называется механизм, служащий для преобразования вращательного движения между параллельными валами при помощи двух жесткозакрепленных на них зубчатых колес — звездочек и надетой на них бесконечной цепи (рис. 3.41).

Цепь — многозвенная гибкая связь, которая может использоваться для перемещения грузов (тяговые цепи), подвески или подъема и опускания грузов (грузовые цепи), для передачи движения (приводные цепи).

В дальнейшем мы будем рассматривать только приводные цепи, которые используются в цепных передачах.

Достоинства цепных передач заключаются в том, что они позволяют передавать вращение удаленным (до 8 м) валам, а также приводить в движение одной цепью несколько валов; в цепной передаче отсутствует проскальзывание, а радиальная нагрузка на валы в два раза меньше, чем в ременной передаче; цепные передачи имеют высокий КПД (при благоприятных условиях η= 0,97...0,99), могут осуществлять передачу значительных мощностей (до нескольких тысяч киловатт), допускают скорости движения цепи до 35 м/с и передаточные числа до и = 10.

	Рис. 3.43

Недостатки цепных передач: повышенная виброактивность и шум при работе вследствие пульсации скорости цепи и динамических нагрузок; интенсивный износ шарниров вследствие трения и трудностей смазывания, вытягивание цепи вследствие износа шарниров и удлинения пластин.

Цепные передачи широко применяют в металлорежущих и деревообрабатывающих станках, в нефтяном, горном, транспортном, сельскохозяйственном машиностроении и других отраслях. Цепные передачи выполняют как понижающими, так и повышающими, широко известна, например, повышающая передача к заднему колесу велосипеда. Ответственные цепные передачи выполняют закрытыми, заключенными в жесткий корпус, который служит масляной ванной.

Исходной расчетной характеристикой всех цепей является шаг цепи t, измеряемый по хорде делительной окружности звездочки.

Приводные цепи бывают роликовые, втулочные, зубчатые и фасонно-звенные; первые три вида цепей стандартизованы. На рис. 3.41, 3.42 показана двухзвездная передача однорядной роликовой цепью, состоящей из наружного звена I (собранного из двух наружных пластин 1 и валиков 2, неподвижно закрепленных в отверстиях наружных пластин) и внутреннего звена II (состоящего из двух внутренних пластин 3, втулок 4, неподвижно закрепляемых в отверстиях внутренних пластин и роликов 5, свободно надеваемых на втулки). Ролики, перекатываясь по зубьям звездочек, уменьшают их износ.

Наружное и внутреннее звенья в сборе образуют вращательную кинематическую пару. Пластины имеют форму тел равного сопротивления.

Втулочная цепь отличается от роликовой тем, что у первой нет роликов, а диаметр валиков и длина втулок несколько больше, благодаря чему при прочих равных условиях среднее давление в шарнирах втулочной цепи меньше. Втулочные цепи дешевле роликовых, но износостойкость их ниже.

Роликовые и втулочные цепи могут быть однорядными и многорядными. На рис. 3.43 показана двухрядная роликовая цепь, которая собирается из элементов однорядной цепи, за исключением валиков. Валики втулочных и роликовых цепей расклепывают, кроме валиков соедини-тельного звена l, с помощью которого пружинным замком или шплинтами соединяются концы цепи. Если число шагов цепи нечетное, то применяется переходное звено 2.

Рис. 3.45

Согласно ГОСТу, приводные роликовые и втулочные цепи для ма­шин и механизмов изготовляют следующих типов:

ПРЛ — роликовые легкой серии; ПР — роликовые нормальной серии; ПРД — роликовые длиннозвенные; ПРИ — роликовые с изогнутыми пластинами; ПВ — втулочные.

Число рядов цепи указывается цифрой, которая ставится перед обозначением, например:

Цепь ЗПР—25,4—170,1 ГОСТ 13568—75 — трехрядная приводная роликовая цепь нормальной серии с шагом 25,4 мм и разрушающей нагрузкой 170,1 кН.

Применение многорядных цепей значительно уменьшает габариты передачи в плоскости, перпендикулярной осям.

Втулочные цепи, согласно стандарту изготовляют одно- и двухрядными.

Длиннозвенные роликовые цепи имеют звенья двойного шага, поэтому они легче и дешевле других и применяются при малых скоростях, в частности, в сельскохозяйственном машиностроении.

Роликовые цепи с изогнутыми пластинами обладают повышенной податливостью (пластины работают на изгиб) и поэтому их применяют при динамических нагрузках, например, частых реверсах, ударах и т. д.

Кроме вышеуказанных стандартизованы роликовые приводные цепи для буровых установок, которые предназначены для работы в быстроходных передачах; пластины цепи имеют защитное или защитно-декоративное покрытие.

Рис.3.46

Пластины втулочных и роликовых цепей изготовляют из закаливае­мых до невысокой твердости сталей, валики и втулки — из цементуемых сталей, а ролики — из тех и других с закалкой до высокой твердости.

Зубчатые цепи с шарнирами качения изготовляют согласно ГОСТу. На рис. 3.44 а показаны три проекции звеньев зубчатой цепи типа I (с односторонним зацеплением), состоящей из рабочей пластины 1; направляющей пластины 2, предотвращающей сползание цепи со звездочки; удлиненной призмы 3; внутренней призмы 4; соединительной призмы 5; шайбы 6 и шплинта 7. На рис. 3.44, б показан шарнир качения 3—4. Пластины цепи имеют зубообразную форму, рабочие грани пластин расположены под углом 60°.

На рис. 3.44, в показана зубчатая цепь типа II (с двусторонним зацеп­лением); эта конструкция предусмотрена стандартом для цепей с боль­шими шагами.

Зубчатые цепи по сравнению с роликовыми работают более плавно и с меньшим шумом, обеспечивают высокую кинематическую точность, обладают большей надежностью и нагрузочной способностью. Зубчатая цепь с одним и тем же шагом может быть использована в большом диапазоне мощностей за счет изменения рабочей ширины (рис. 3.44) в значительных пределах. Такие цепи имеют высокий КПД (до 0,98), менее подвержены вытягиванию, но их масса и стоимость значительно больше, чем у роликовых цепей. Зубчатые цепи целесообразно применять при больших значениях передаваемой мощности и высокой скорости движения цепи, которая допускается до 35 м/с.

Пример обозначения приводной зубчатой цепи типа I с, шагом t = 19,05 мм, с разрушающей нагрузкой 74 кН и рабочей шириной b = 45 мм:

Цепь ПЗ-1-19,05-74-45 ГОСТ 13552—81*.

Пластины зубчатых цепей изготовляют из стали 50, обеспечивая твердость 38...45 HRC₃, а призмы из сталей 15 или 20 с последующей цементацией и закалкой до твердости 52...60 HRC₃.

Фасонно-звенные цепи применяют при малых скоростях в условиях смазки и защиты, при отсутствии жестких требований к габаритам передачи, например, в сельскохозяйственных машинах. На рис. 3.15показана крючковая цепь, допускающая свободное разъединение звеньев. Звенья фасонно-звенных цепей отливают из ковкого чугуна и в дальнейшем не обрабатьшают; звенья крючковой цепи могут быть штампованными из полосовой стали.

Звездочки роликовых и втулочных, а также зубчатых цепей профилируют и изготовляют в соответствии с государственными стандартами. На рис. 3.46, а показан стандартный профиль зубьев звездочки для роликовой цепи, где d — диаметр делительной окружности звездочки, t— шаг цепи, D — диаметр ролика; радиус впадины звездочки. г = 0,5025D + 0,05 мм. На рис. 3.46, б показаны конструкции звездочек для одно-, двух- и трехрядной цепи

На рис. 3.47 показан стандартный профиль зубьев и сечение звездочки для зубчатой цепи типа I, в середине зубьев сделана прорезь для направляющих пластин.

Материалами для изготовления звездочек служит чугун (серый, ковкий, антифрикционный, высокопрочный) — для звездочек с большим числом зубьев и для цепей сельхозмашин; стали цементуемые — при динамических нагрузках; стали закаливаемые — при работе без резких толчков и ударов. Кроме того, для изготовления звездочек применяют пластмассы и композиционные материалы.

Диаметр делительной окружности звездочки, на которой располагаются оси шарниров, равен

(3.143)

где t — шаг цепи; z — число зубьев звездочки.