Цепные передачи. 
Исследование механизмов

1. Общие сведения. Цепи. Материалы Цепными называют передачи с помощью цепей. Обычно передача состоит из ведущей 1 и ведомой 2 звездочек, связанных между собой приводной цепью 3 (в машиностроении применяют также грузовые и тяговые цепи). Цепные контуры.

Цепные передачи используют в качестве понижающих или повышающих для передачи вращения между параллельными валами. Передаваемая мощность обычно не превышает 100 кВт, межосевое расстояние до 6−8 м.

Цепные передачи в сравнении с ременными имеют значительно меньшие габариты и нагрузки на валы, более высокий КПД (з = 0,96−0,98), в них исключено окружное проскальзывание цепи по звездочке.

Недостатки передачи: «вытягивание» цепей (увеличение шага цепей вследствие износа шарниров) и, как следствие, необходимость применения натяжных устройств, необходимость ухода при эксплуатации (смазка, регулирование), шум, неравномерность хода.

Роликовая цепь состоит из последовательно чередующихся внутренних 1 и внешних 2 звеньев, которые шарнирно соединены между собой. Каждое звено выполнено из двух пластин, напрессованных на втулки 3 (у внутренних звеньев) или оси 4 (у наружных звеньев). Втулки и оси образуют шарниры, которые обеспечивают «гибкость» цепи. Для уменьшения износа зубьев звездочек на втулку перед сборкой звена надевают ролик 5, свободно вращающийся на ней. Роликовая цепь Основным параметром приводных цепей является шаг t — расстояние между осями двух смежных роликов наружного или внутреннего звена, от которого зависит несущая способность цепи. Основные размеры и характеристики цепей зависят от шага.

Материалы. Пластины цепей изготовляют из среднеуглеродистых и легированных сталей 45, 50, 40Х, 40ХН и др. и затем закаливают до твердости не менее 32 HRC. Оси, втулки и ролики обычно изготовляют из сталей 15, 15X, 20Х, 12XH3A и др., цементуют и подвергают закалке до твердости не менее 45 HRC. Звездочки тихоходных слабонагруженных передач изготовляют из чугуна СЧ 20 с закалкой или из других анти-фрикционных высокопрочных марок чугуна.

Звездочки быстроходных и тяжелонагруженных передач изготовляют из углеродистых легированных сталей (45, 40Х, 40ХН) или из сталей 15, 20, 12X2H4A.

Для обеспечения удовлетворительной работы цепи на средних и повышенных скоростях минимальное число зубьев ведущей звездочки ограничивают. На основании экспериментальных исследований, опыта проектирования и эксплуатации передач во многих странах принято z1min? 19 при хц > 2 м/с, где хц — скорость цепи. В тихоходных передачах допускается z1min = 13−15. Усилия в элементах передачи. Расчет передачи Натяжение от силы тяжести q a2 F, g 8 fц где q — масса цепи длиной 1 м; a — межосевое расстояние; fц — стрела провисания. Провисание обеспечивает более плавную работу передачи и меньшее изнашивание в шарнирах цепи. Стрелу провисания ведомой ветви новой цепи на основании практического опыта назначают равной fц = 0,02а при г? 40° и (0,015−0,01)а при г > 40°, где г — угол наклона ветви к горизонту.

В процессе работы под нагрузкой ведущая ветвь растягивается силой.

F1 Ft Fq F Fд, где Ft — окружная сила; Fq — натяжение в ведомой ветви от силы тяжести; F q ц2 — натяжение цепи от действия центробежных сил; Fд — динамическая нагрузка в передаче от неравномерного хода цепи.

В расчетах цепных передач влияние Fд на работоспособность учитывают с помощью специальных коэффициентов.

Ведомая ветвь под нагрузкой растягивается силой F2 Fq F. Окружная сила Ft 2T1 P, d1 ц где Р — мощность, передаваемая цепью; d1 — диаметр делительной окружности ведущей звездочки. Нагрузка на валы цепной передачи при средних скоростях движения цепи (хц < 15 м/с).

Fr k Ft ,.

где k = 1,15 (для горизонтальной передачи) и 1,05 (для вертикальной).

Число зубьев z1 и z2 звездочек выбирают из условия обеспечения минимальных габаритов и более плавного хода цепи.

На практике стремятся к тому, чтобы a = (30−50)t.

В основу расчета износостойкости шарниров положено условие триботехнической надежности в форме.

Pи Pи ,.

где Pи и [Pи] - соответственно расчетное и допускаемое по износостойкости давление (удельная нагрузка) в шарнире.

Расчетное давление в шарнире связано с внешней нагрузкой и геометрическими параметрами цепи очевидным соотношением, вытекающим из уравнения равновесия звена цепи: P Ft K д P Kд, и Aоп K m Km где P Ft — номинальное давление в шарнире; Aоп 228 Kд — коэффициент динамичности; Km — коэффициент, учитывающий число рядов цепи (равен 1; 1.7; 2.5; 3 соответственно для m = 1; 2; 3; 4); Aоп — опорная поверхность шарнира. Коэффициенты Kд и Km представляют собой ограничения эксплуатационного и конструктивного характера.