Лекция 7

Цепную передачу относят к передачам зацеплением с гибкой связью. Она состоит из ведущей и ведомой звездочек, огибаемых цепью Вращение ведущей звездочки преобразуется во вращение ведомой благодаря сцеплению цепи с зубьями. Применение. Цепные передачи применяют в станках, промышленных роботах, транспортных, сельскохозяйственных и других машинах для передачи движения между параллельными валами на значительные расстояния. Достоинства и недостатки Достоинства: передача движения и энергии на значительное расстояние между валами; достаточно высокий к.п.д., достигающий = 0,98; меньшая, чем в ременной передаче, нагрузка на валы и подшипники и габариты; возможность передачи вращения одной цепью нескольким валам. отсутствие проскальзывания; возможность легкой замены цепи.. Недостатки: сравнительно высокая стоимость; некоторая неравномерность хода передачи; необходимость тщательного монтажа и ухода; непригодность передачи при периодическом реверсировании без пауз; значительный шум при работе; неизбежность износа шарниров цепи из-за отсутствия условий для жидкостного трения.

По типу цепей: с роликовыми; с втулочными; с зубчатыми; с фасоннозвенными. По количеству цепей: однорядные; многорядные. По количеству ведомых звездочек : нормальные (одна ведомая звездочка); специальные ( ведомых звездочек несколько). По конструктивному исполнению: открытые (с легкими защитными кожухами) закрытые (в закрытых кожухах). Различают - понижающие и повышающие.

Основной геометрической характеристикой цепи является шаг P – расстояние между осями соседних шарниров. Большинство стандартных цепей имеют шаг, кратный 1 дюйму (25,4 мм). по назначению грузовые ( используют для закрепления грузов) тяговые ( применяют для перемещения грузов в машинах непрерывного транспорта конвейерах, подъемниках, эскалаторах) приводные (используют для передачи)

Приводные цепи по конструкции различают: втулочные; роликовые; зубчатые; фасоннозвенные. Приводные цепи стандартизированы. Втулочная однорядная цепь: Состоит из внутренних пластин 1, напрессованных на втулке 2, свободно вращающихся на валиках 3, на которые напрессованы наружные пластины. Эти цепи самые простые по конструкции, наиболее легкие по весу и наиболее дешевые, но наименее износоустойчивые, и по этому их применяют при небольших скоростях (до 10 м/с.). Бывают однорядные и многорядные с числом рядов 2, 3 и 4. Многорядная цепь с меньшим шагом позволяет заменить однорядную с большим шагом и тем самым уменьшить диаметры звездочек, снизить динамические нагрузки в передаче. Пластины цепи очерчены контуром, напоминающим цифру 8, который обеспечивает равную прочность пластины во всех сечениях. Концы осей расклепывают, поэтому звенья цепи неразъемны. Соединение концов цепи при четном числе ее звеньев производят соединительным звеном 1, при нечетном переходным звеном 2, которое менее прочно, чем основные. Поэтому стремятся применять цепи с четным числом звеньев. Роликовая однорядная цепь. По конструкции отличается от втулочной однорядной цепи тем, что на ее втулках 2 устанавливают свободно вращающиеся ролики. Ролики заменяют трение скольжения между втулками и зубьями звездочки, что имеет место во втулочной цепи, трением качения. Поэтому износостойкость роликовых цепей выше, чем втулочных (при окружных скоростях до 20 м/с.). Многорядные цепи (рис. 14.2, в) позволяют увеличивать нагрузку пропорционально числу рядов, поэтому их применяют при передаче больших мощностей. Роликовые цепи с изогнутыми пластинами повышенной податливости применяют при динамических нагрузках (ударах, частых реверсах и т. д.). Бывают однорядные нормальные (ПР), однорядные длиннозвенные облегченные (ПРД), однорядные усиленные (ПРУ), двух (2ПР)-, трех (ЗПР)- и четырехрядные (4ПР) и с изогнуюыми пластинками (ПРИ).

Зубчатая цепь: в каждом звене имеет набор пластин (число их определяется требуемой шириной цепи), имеющих два выступа (зуба) со впадиной между ними для зуба звездочки. Эта цепь изготовляется с шарнирами трения качения. Применяют также и зубчатые цепи с шарнирами трения скольжения. Зубчатые цепи вследствие лучших условий зацепления с зубьями звездочек работают с меньшим шумом, поэтому их иногда называют бесшумными. По сравнению с другими зубчатые цепи более тяжелые, сложнее в изготовлении и дороже, поэтому их применяют ограниченно. Так как ширина зубчатых цепей может быть какой угодно (встречаются цепи шириной до 1,7 м), то их применяют для передачи больших мощностей.

Фасоннозвенные цепи различают двух типов: крючковые и штыревые. Крючковая цепь состоит только из звенев одинаковой формы, отливаемых из ковкого чугуна или штампованных из полосовой стали 30Г без дополнительных деталей. Сборку и разборку этой цепи осуществляют свободно при взаимном наклоне звеньев на угол 60гр. В штыревой цепи литые звенья из ковкого чугуна соединяются зашплинтованными стальными (из Ст.3) штырями. Фасоннозвенные цепи применяют при передаче небольших мощностей и при малых скоростях (Крючковая - до 3м/с., штырьковая - до 4м/с.), обычно в условиях несовершенной смазки и защиты.

Критерии работоспособности цепных передач Цепные передачи выходят из строя по следующим причинам: Износ шарниров, приводящий к удлинению цепи, увеличению шага цепи и, как следствие, к нарушению ее зацепления с зубьями звездочек. Усталостное разрушение пластин по проушинам, характерное для закрытых быстроходных тяжелонагруженных передач, работающих при хорошем смазывании, когда износ шарниров не является определяющим. Проворачивание валиков и втулок в пластинах в местах запрессовки, связанное с низким качеством изготовления. Усталостное выкрашивание и разрушение роликов. Недопустимое провисание ведомой ветви цепи, характерное для передач с нерегулируемым межосевым расстоянием при отсутствии натяжных устройств. Износ зубьев звездочек. Ресурс цепных передач в стационарных машинах должен составлять 10…15 тыс. ч., он чаще всего ограничивается долговечностью цепи.

Материалы и термическая обработка деталей цепей Пластины цепей должны обладать высоким сопротивлением усталости, поэтому их изготовляют из среднеуглеродистых качественных или легированных сталей 40, 45, 50, 40Х, 40ХН, 30ХН3А, термообработка – объемная закалка с низким отпуском, твердость обычно 40…50HRC. Основное требование к деталям шарниров – валикам и втулкам – износостойкость рабочих поверхностей. Валики и втулки преимущественно выполняют из цементуемых сталей 15, 20, 15Х, 12ХН3, 18ХГТ и др., после цементации или газового цианирования детали закаливают до твердости поверхности 56…65HRC. Термодиффузионное хромирование деталей шарниров повышает ресурс цепи по износу в 3…12 раз по сравнению с цементацией. Твердость поверхности роликов должна быть не ниже 43,5HRC.

Звездочки Звездочки цепных передач по конструкции аналогичны зубчатым колесам и имеют профиль зубьев, соответствующий типу цепи. Звездочки втулочных и роликовых цепей имеют вогнуто - выпуклый профиль зубьев, а звездочки зубчатых цепей очерчивается прямыми линиями. Работоспособность цепной передачи зависит в значительной степени от точности ее изготовления элементов звездочки, качества поверхности зубьев, материала и термообработки. Звездочки изготовляют из чугуна (СЧ 18-36, СЧ и.т.д. ) и из сталей подвергаемых цементации с последующей закалкой (15;15x) или закаливаемых (40;40x и др.). В последнее время стали применять звездочки с зубчатым венцом из пластмасс ( дюропласта или вулколана). Основным преимуществом пластмассовых звездочек по сравнению с металлическими является уменьшение износа цепей и значительное уменьшение шума передачи.

. Геометрический расчет цепных передач Центры шарниров цепи, находящейся в зацеплении, располагаются на делительной окружности звездочки Делительный диаметр звездочки Минимальное межосевое расстояние цепной передачи принимают в зависимости от передаточного числа u и условия, чтобы угол обхвата цепью меньшей звездочки был не меньше 120 градусов при u 3 где d a1 и d a2 -диаметры вершин соответствуют меньшей и большей звездочки,мм Наиболее выгодное межосевое расстояние цепной передачи где числовой множитель принимает тем больше, чем больше u Число звеньев цепи Z 3 Вычисление по формуле число звеньев цепи Z 3 округляю до ближайшего числа. Далее уточняют межосевое расстояние Длина цепи

Кинематический расчет. Средняя скорость цепи t-mm, v-м/с, n- об/мин. Т.к. скорость цепи на обеих звездочках одинакова, то Передаточное отношение для цепных передач рекомендуется применять Из чертежа следует,что скорость цепи все время изменяется окружная скорость ведущей звездочки V 3 разложена на две составляющие :V 1 -мгновенную скорость движения цепи в данный момент и V 2 -мгновенную скорость подъема ее на звездочке в этот же момент. -постоянная угловая скорость ведущей звездочки; r 1 радиус начальной окружности. Т.к. угол, изменяется от 0 до то скорость цепи изменяется от до Т.к. угловая скорость ведущей звездочки 1 постоянная, а скорость цепи переменная, то, очевидно, что угловая скорость ведомой звездочки является переменной величиной т.е.

Расчет цепной передачи на износостойкость. Основным критерием работоспособности приводных цепей является износостойкость их шарниров соответственно расчет цепи - заключается в расчете ее шарниров на износостойкость по допускаемому давлению [P] для шарниров. Допустимую окружную силу передачи определяют F-проекция опорной поверхности шарнира; [p] -допускаемое давление в шарнирах цепи. Для втулочной роликовой цепи: Для зубчатой цепи с шарнирами трения скольжения: d-диаметр валика; l- длина втулки; b- ширина цепи). Расчет цепи на износостойкость ее шарниров производят по формуле: ; где k э - коэффициент эксплуатации передачи. где k 1 коэф-т, учитывающий характер нагрузки цепи (1,0÷1,5) k 2 коэф-т, учитывающий способ регулировки цепи (1,0÷1,1) k 3 коэф-т, учитывающий длину цепи (межосевое расстояние(0,9÷1,25)) k 4 коэф-т, учитывающий наклон передачи (1,0÷1,25) k 5 коэф-т, учитывающий способ смазки передачи (0,8÷1,5) k 6 коэф-т, учитывающий режим работы передачи во времени (1÷1,5) При расчете цепи на износостойкость шарниров предварительно задаются шагом цепи t. Далее принимают число зубьев меньшей звездочки z 1, определяют среднюю скорость цепи v, окружную силу F t,. Если при расчете окажется, что шаг t цепи был принят большим, то для уменьшения массы и стоимости цепи ее следует пересчитать, чтобы шаг цепи был минимально допускаемым для данной нагрузки. Если шаг однорядной втулочной или роликовой цепи получается большим, то вместо однорядной выбирают многорядную цепь.