Цепные передачи

Студент должен: Иметь представление: -о принципе работы, назначении и классификации цепных передач ; -о видах приводных цепей, звездочек, натяжных устройствах; -о принципах выхода из строя цепных передач; Знать: -Основные параметры, кинематику и геометрию цепных передач; -Основы расчета на износостойкость шарниров; Уметь: -приводить набор приводных роликовых цепей и выполнить проверочный расчет.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Цепная передача состоит из ведущей и ведомой звездочек и цепи, охватывающей звездочки и зацепляющейся за их зубья. Применяют также цепные передачи с несколькими ведомыми звездочками. Кроме перечисленных основных элементов, цепные передачи включают натяжные устройства, смазочные устройства и ограждения. Цепь состоит из соединенных шарнирами звеньев, которые обеспечивают подвижность или «гибкость» цепи.

Применение цепной передачи Широко используют цепные передачи в сельскохозяйственных и подъемно- транспортных машинах, нефтебуровом оборудовании, мотоциклах, велосипедах, автомобилях. Цепные передачи применяют: а) при средних межосевых расстояниях, при которых зубчатые передачи требуют промежуточных ступеней или паразитных зубчатых колес, не вызываемых необходимостью получения нужного передаточного отношения; б) при жестких требованиях к габаритам.

Достоинства: К достоинствам цепных передач относят: возможность применения в значительном диапазоне межосевых расстояний; меньшие, чем у ременных передач, габариты; отсутствие скольжения; высокий КПД; малые силы, действующие на валы, так как нет необходимости в большом начальном натяжении; возможность легкой замены цепи; возможность передачи движения нескольким звездочкам.

Недостатки: они работают в условиях отсутствия жидкостного трения в шарнирах и, следовательно, с неизбежным их износом, существенным при плохом смазывании и попадании пыли и грязи; износ шарниров приводит к увеличению шага звеньев и длины цепи, что вызывает необходимость применения натяжных устройств; они требуют более высокой точности установки валов, чем клиноременные передачи, и более сложного ухода смазывания, регулировки; передачи требуют установки в картерах; скорость движения цепи, особенно при малых числах зубьев звездочек, не постоянна, что вызывает колебания передаточного отношения, хотя эти колебания небольшие

Конструкции приводных цепей Цепи, применяемые в машиностроении, по характеру выполняемой ими работы подразделяют на две группы: приводные и тяговые. Цепи стандартизованы, их производят на специализированных заводах. Выпуск только приводных цепей в СССР превышает 80 млн. в год. Ими оснащается ежегодно более 8 млн. машин

По ГОСТ изготовляют следующие приводные роликовые и втулочные цепи: ПРЛ роликовые однорядные нормальной точности; ПР роликовые повышенной точности; ПРД роликовые длиннозвенные; ПВ втулочные; ПРИ роликовые с изогнутыми пластинами, а также роликовые цепи для буровых установок (в быстроходных передачах).

Сведения о роликовых цепях Роликовые цепи это цепи со звеньями, каждое из которых выполнено из двух пластин, напрессованных на валики (наружные звенья) или на втулки (внутренние звенья). Втулки надеты на валики сопряженных звеньев и образуют шарниры. Наружные и внутренние звенья в цепи чередуются. Втулки, в свою очередь, несут ролики, которые входят во впадины между зубьями на звездочках и сцепляются со звездочками. Благодаря роликам трение скольжения между цепью и звездочкой заменяется трением качения, что уменьшает износ зубьев звездочек.

Сведения о втулочных цепях Втулочные цепи ПВ по конструкции совпадают с роликовыми, но не имеют роликов, что удешевляет цепь и уменьшает габариты и массу при увеличенной площади проекции шарнира. Эти цепи изготовляют с шагом только 9,525 мм и применяют, в частности, в мотоциклах и в автомобилях (привод к распределительному валу). Цепи показывают достаточную работоспособность

Сведения о зубчатых цепях Достоинствами зубчатых цепей по сравнению с роликовыми являются меньший шум, повышенная кинематическая точность и допускаемая скорость, а также повышенная надежность, связанная с многопластинчатой конструкцией. Однако они тяжелее, сложнее в изготовлении и дороже. Поэтому они имеют ограниченное применение и вытесняются роликовыми цепями.

МАТЕРИАЛЫ ЦЕПЕЙ Пластины выполняют из среднеуглеродистых или легированных закаливаемых сталей: 45, 50, 40Х, 40ХН, ЗОХНЗА твердостью преимущественно HRCэ; пластины зубчатых цепей - преимущественно из стали 50. Изогнутые пластины, как правило, изготовляют из легированных сталей. Пластины в зависимости от назначения цепи закаливают до твердости HRCэ. Детали шарниров валики, втулки и призмы - выполняют преимущественно из цементуемых сталей 15, 20, 15Х, 20Х, 12ХНЗ, 20ХИЗА, 20Х2Н4А, ЗОХНЗА и подвергают закалке до HRCэ. В связи с высокими требованиями к современным цепным передачам целесообразно применять легированные стали.

Конструкция звёздочек Профилирование звездочек роликовых цепей в основном производят по ГОСТ 59169, предусматривающему износоустойчивые профили без смещения для кинематических точных передач и со смещением для остальных передач. Профиль со смещением отличается тем, что впадина очерчена из двух центров, смещенных на величину е=0,03P

Материалы для изготовления звёздочек Основные материалы для изготовления звездочек: среднеуглеродистые или легированные стали 45, 40Х, 50Г2, 35ХГСА, 40ХН с поверхностной или общей закалкой до твердости НКСэ или цементуемые стали 15, 20Х, 12ХНЗА с цемента­цией на 1...1,5 мм и закалкой до НКСэ При необходимости бесшумной и плавной работы передач мощностью Р 5 к Вт и v 8 м/с можно изготовлять венцы звездочек из пластмасс текстолита, полиформальдегида, полиамидов, что приводит к снижению шума и к повышению долговечности цепей (в связи со снижением динамических нагрузок).

КПД Средние значения КПД при передаче полной расчетной мощности достаточно точно изготовленных и хорошо смазываемых передач составляют 0,96...0,98. КПД передачи зависит от следующих потерь: на трение в шарнирах, на трение в подшипниках и на взбалтывание масла. Для повышения КПД цепной передачи желательно улучшить условия смазывания шарниров и подшипников. Это снизит потери и повысит КПД.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПРИВОДНЫХ ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ Мощности, для передачи которых применяют цепные передачи, изменяются в диапазоне от долей до сотен киловатт, в общем машиностроении обычно до 100 к Вт. Межосевые расстояния цепных передач достигают 8 м Средняя скорость цепи, м/с, V=znP/(60*1000) где z число зубьев звездочки; п стата ее вращения, мин-1; Р- цепи, мм. Передаточное отношение определяют из условия равенства сред­ ней скорости цепи на звездочках: z1n1P=z2n2P Отсюда передаточное отношение, понимаемое как отношение частот враще­ния ведущей и ведомой звездочек, U=n1/n2=z2/z1,

Оптимальные межосевые расстояния а = ( ) Р. Обычно межосевые расстояния рекомендуют ограничивать величиной Amax=80P Потребное число звеньев цепи W определяют по предварительно выбранному межосевому расстоянию а, шагу Р и числам зубьев звездочек z1 и z2: W=(z1+z2)/2+2a/P+((z2 -z1)/2 )2P/a;

СМАЗЫВАНИЕ Для ответственных силовых передач следует по возможности применять непрерывное картерноё смазывание видов: а) окунанием цепи в масляную ванну, причем погружение цепи в масло в самой глубокой точке не должно превышать ширины пластины; применяют до скорости цепи 10 м/с во избежание недопустимого взбалтывания масла; б) разбрызгивание с помощью специальных разбрызгивающих выступов или колец и отражающих щитков, по которым масло стекает на цепь, применяют при скорости м/с в случаях, когда уровень масла в ванне не может быть поднят до расположения цепи; в) циркуляционное струйное смазывание от насоса, наиболее совершенный способ, применяют для мощных быстроходных передач

При капельном ручном, а также струйном смазывании от насоса необходимо обеспечивать распределение смазочного материала по всей ширине цепи и попадание его между пластинами для смазывания шарниров. Подводить смазку на внутреннюю поверхность цепи, Откуда под действием центробежной силы она лучше подается к шарнирам. В зависимости от нагрузки для смазывания цепных передач применяют масла индустриальные И-Г-А И-Г-А-68, а при малых нагрузках Н-Г-А-32.

Контрольные вопросы 1. Кратко опишите цепную передачу. 2. Перечислите основные признаки, связанные с цепями и со звездочками. 3. Укажите достоинства и недостатки цепной передачи. 4. Почему в велосипеде применяется цепная передача? Какую другую передачу можно применить? 5. Какие профили имеют зубья звездочек для втулочной, роликовой и зубчатой цепи? 6. По какой формуле определяют межосевое расстояние, если известна длина цепи? 7. Чем объясняется меньшая нагрузка на валы цепной передачи по сравнению с ременной при одинаковой передаваемой мощности? 8. Какой параметр является базовым для расчета цепной передачи? 9. Какой материал следует назначать для изготовления валиков цепной передачи? 10. Цепная передача обеспечивает при постоянной угловой скорости ведущей звездочки…