Цепные передачи типы цепей

Цепные передачи. Характеристика. Типы приводных цепей. Условное обозначение.

Принцип действия и сравнительная оценка. Цепная передача основана на зацеп­лении цепи 1 и звёздочек 2. Принцип зацепления, а не трения, а также повышенная прочность стальной цепи по сравнению с ремнем позволяют передавать цепью при прочих равных условиях большие нагрузки (однако меньшие, чем зубчатыми колесами). Отсутствие скольжения и буксования обеспечивает постоянство передаточного отношения и возможность работы при значительных кратковременных перегрузках. Принцип зацепления не требует «предварительного натяжения цепи, в связи с чем уменьшается нагрузка на валы и опоры. Угол обхвата звездочки цепью не имеет столь решающего значения, как угол обхвата шкива ремнем. Поэтому цепные передачи могут работать при меньших межосевых расстояниях и при больших передаточных отношениях, а также передавать мощность от одного ведущего вала 1 нескольким ведомым 2 (рис. 13.2).

Рис. 13.1 Рис. 13.2

Цепные передачи имеют и недостатки. Основной причиной этих недостатков является то, что цепь состоит из отдельных жестких звеньев и располагается на звездочке не по окружности, а по многоугольнику. С этим связаны износ шарниров цепи, шум и дополнительные динамические нагрузки, необходимость организации системы смазки.

Область применения. Цепные передачи применяют при значительных межосевых расстояниях, а также для передачи движения от одного ведущего вала нескольким ведомым в тех случаях, когда зубчатые передачи неприменимы, а ременные недостаточно надежны. Наибольшее распространение цепные передачи получили в сельскохозяйственном, транспортном и химическом машиностроении, станкостроении, горнорудном оборудовании и подъемно-транспортных устройствах.

Они могут работать в диапазонах: Р 1 .

Со скоростью цепи и частотой вращения звездочки связаны износ, щум и динамические нагрузки привода. Наибольшее распространение получили тихоходные и среднескоростные передачи с V до 15 м/с и п до 500 мин -1 . Однако встречаются передачи с п до 3000 мин» 1 . При быстроходных двигателях цепную передачу, как правило, устанавливают после редуктора.

Распространенные значения i до 6. При больших значениях i становится нецелесообразным выполнять односту­пенчатую передачу из-за больших ее габаритов.

КПД передачи. Потери в цепной передаче складываются из потерь на трение в шарнирах цепи, на зубьях звездочек и в.опорах валов. При смазке погружением цепи в масляную ванну учитывают также потери на перемешивание масла. Среднее значение КПД «0,96. 0,98.

Межосевое расстояние и длина цепи. Минимальное межосевое расстояние ограничивается минимально допустимым зазором между звездочками (30. 50 мм):

где d—наружный диаметр звездочки.

По соображениям долговечности цепи (см. ниже) на прак­тике рекомендуют принимать

Нижние значения для малых i=1. 2 и верхние для больших i=6. 7.

Длина цепи, выраженная в шагах или числом звеньев цепи,

Эта формула выводится аналогично формуле для дли­ны ремня и является приближенной. Значение l_р округляют до целого числа, которое желательно брать четным, чтобы не применять специальных соединительных звеньев. Для принятого значения l_р уточняют значение а. Из формулы имеем

Передача работает лучше при небольшом провисании холостой ветви цепи. Поэтому расчетное межосевое расстояние рекомендуют уменьшать примерно на (0,002. 0,004) а. Длина цепи увеличивается по мере износа шарниров (см. ниже), поэтому в конструкции* должны быть предусмотрены специальные устройства для регулирования провисания цепи. Обычно это достигается перемещением опор одного из Валов или установкой специальных натяжных звездочек.

Приводные цепи. Основными типами современных приво­дных цепей являются шарнирные роликовые, втулочные и зуб­чатые цепи. Они стандартизованы и изготовляются специ­ализированными заводами. Главными характеристиками цепи являются шаг, ширина и разрушающая нагрузка.

Роликовая цепь изображена на рис. 13.3, а—однорядная, на рис. 13.3,6—двухрядная. Здесь валик 3 запрессован в отверстие внешнего звена 2, а втулка 4—в отверстие внутреннего звена 7. Втулка на валике и ролик 5 на втулке могут свободно поворачиваться. Зацепление цепи с зубом звездочки б проис­ходит через ролик. Применение втулки позволяет распределить нагрузку по всей длине валика и этим уменьшить износ шарниров. Перекатывание ролика по зубу частично заменяет трение скольжения трением качения, что снижает износ зубьев. Кроме того, ролик выравнивает сосредоточенное давление зуба на втулку и тем самым уменьшает ее износ.

Роликовые цепи применяют при окружных скоростях до 20 м/с. Наряду с однорядными изготовляют двух-, трёх и четырехрядные цепи (рис. 13.3,6). Их собирают из тех же элементов, только валик проходит через все ряды. Многоряд­ные цепи позволяют увеличивать нагрузку почти пропорци­онально числу рядов. Такие цепи применяют при больших нагрузках в сочетании с высокой скоростью: В этих случаях нецелесообразно применять однорядные тяжелые цепи с боль­шим шагом из-за больших динамических нагрузок.

Втулочные цепи по конструкции аналогичны роликовым, но у них нет ролика 5. Вследствие этого износ цепи и звездочек увеличивается, но снижаются масса и стоимость цепи.

Зубчатые цепи (рис. 13.4, а, б) состоят из набора пластин с двумя зубообразными выступами. Пластины цепи зацепля­ются с зубьями звездочки своими торцовыми плоскостями. Угол вклинивания ($ принят равным 60°. Конструкция зубчатых

цепей позволяет изготовлять их широ­кими и передавать большие нагрузки. Зубчатые цепи работают плавно, с меньшим шумом. Их рекомендуют применять при сравнительно высоких скоростях—до 35 м/с.

Известные зубчатые цепи различают в основном по конструкции шарниров. Совершенствование шарниров направ­лено на уменьшение износа и потерь на трение. Применяют шарниры сколь­жения (рис. 13.5,а) и шарниры качения (рис. 13.5,6). В шарнирах скольжения вкладыши 1 и 2 пронизы­вают пластины по всей ширине цепи. При этом вкладыш 1 закреплен в пластинах Б, а вкладыш 2—в пластинах А. Шарнир допускает поворот пластины в одну или в обе стороны на 0 . Значение угла ф_тах огра­ничивает минимальное число зубьев звездочки по условию z = 360/ф=12.

Шарниры качения не имеют валика. Их изготовляют с двумя сегментными вкладышами 1 и 2: При повороте звеньев вкладыши не скользят, а перекатываются, что позволяет повысить КПД передачи и долговечность цепи. Шарниры качения разработаны сравнительно недавно. Они быстро заво­евали признание. Зубчатые цепи с шарнирами качения стандартизованы (ГОСТ 13552—81).

Звездочки приводных цепей. По конструкции они во многом подобны зубчатым колесам (см. рис. 13.1). Делительная окру­жность звездочки проходит через цен­тры шарниров цепи. Диаметр этой окружности определяется равенством (рис. 13.6)

Формула (13.8) справедлива и для
звездочек зубчатых цепей. Конструк-
ция зубчатых цепей такова, что де-
лительный диаметр звездочки больше
ее наружного диаметра (см. рис. 13.4).
Рис. 13.6 Профиль и размеры зубьев звездочек

зависят от типа и размеров цепи. Для стандартных цепей все размеры зубьев звездочек стандартизованы. У звездочек зубчатых цепей форуга рабочего участка профиля прямолинейна (см. рис. 13.4).

Роликовые и втулочные цепи могут зацепляться с зубьями различного профиля: выпуклым, прямолинейным и вогнутым (рис. 13.7, а, б, в). Вогнутым выполняют только основной ниж­ний участок профиля. У вершины зуб имеет скругленную выпуклую форму, а в средней части—небольшой прямолиней­ный переходный участок. Такая форма зуба позволяет изготовь лять его методом обкатки, что повышает производительность и точность. Вогнутый профиль (рис. 13.7, #) в настоящее время принят за основной. Зуб любого профиля должен обеспечивать свободный вход и выход шарниров из зацепления.

Качество профиля в значительной степени определяется значением угла профиля у (рис. 13.7, для выпуклого и вогнутого профилей у изменяется по высоте зуба). При увеличении у уменьшается износ зубьев и шарниров, связанный с перемеще­ниями шарниров по профилю зуба в процессе зацепления (см. ниже). С другой стороны, увеличение у приводит к усиле­нию удара шарниров при входе в зацепление, а также к увеличению натяжения холостой ветви цепи. Более благо­приятным в этом отношении является также вогнутый профиль.

Материалы цепей и звездочек. Цепи и звёздочки должны быть стойкими против износа и ударных нагрузок. По этим соображениям большинство цепей и звездочек изготовляют из углеродистых и легированных сталей с последующей термичес­кой обработкой (улучшение, закалка). Рекомендации по выбору материалов и термообработки цепей и звездочек можно найти в соответствующих справочниках [4, 27]. Так, например, для звездочек рекомендуется применять стали 45, 40Х и др.; для пластин цепей—стали 45, 50 и др.; для валиков вкладышей и роликов—стали 15, 20, 20Х и др. Детали шарниров цепей в большинстве случаев цементируют, что повышает их износо­стойкость при сохранении ударной прочности. Перспективным является изготовление звездочек из пластмасс, позволяющих уменьшить динамические нагрузки и шум передачи.

Цепные передачи

Общие сведения

Цепные передачи — это передачи зацеплением и гибкой связью, состоящие из ведущей 1 и ведомой 2 звездочек и охватывающей их цепи 3. В состав передачи также часто входят натяжные и смазочные устройства, ограждения. Возможно применение нескольких ведомых звездочек. Цепь состоит из соединенных шарнирно звеньев, за счет чего обеспечивается гибкость цепи. Передачи используют в сельскохозяйственных, подъемно-транспортных, текстильных и полиграфических машинах, мотоциклах, велосипедах, автомобилях, нефтебуровом оборудовании.

Типы цепей

Цепи по назначению разделяют на три группы:

1. грузовые — используют для закрепления грузов;

2. тяговые — применяют для перемещения грузов в машинах непрерывного транспорта (конвейерах, подъемниках, эскалаторах и др.);

3. приводные — используют для передачи движения.

Основные типы цепей: грузовые круглозвенная, пластинчатая шарнирная; тяговая пластинчатая; приводные роликовая однорядная, роликовая двухрядная, роликовая с изогнутыми пластинами, втулочная, зубчатая с внутренними направляющими пластинами, зубчатая с боковыми направляющими пластинами, фасоннозвенная крючковая, фасоннозвенная втулочно-штыревая. Грузовые и тяговые цепи подробно рассматривают в курсе подъемно- транспортных машин, в данном курсе основное внимание уделяется приводным цепям.

Основной геометрической характеристикой цепи является шаг P — расстояние между осями соседних шарниров. Большинство стандартных цепей имеют шаг, кратный 1 дюйму (25,4 мм).

Наиболее широко применяют роликовые цепи , которые образуются из последовательно чередующихся внутренних и наружных звеньев. Внутренние звенья состоят из внутренних пластин 1 и запрессованных в их отверстия гладких втулок 2, на которых свободно вращаются ролики 3. Наружные звенья состоят из наружных пластин 4 и запрессованных в их отверстия валиков 5. Концы валиков после сборки расклепывают. Благодаря натягу в соединениях наружных пластин с валиками и внутренних пластин со втулками и зазору между валиком и втулкой образуется шарнирное соединение. Для повышения сопротивления усталости значения натягов принимают значительно бьльшими, чем предусмотрено стандартными посадками. Пластическое деформирование пластин в зоне отверстий, неизбежное при столь больших натягах, существенно повышает сопротивление усталости пластин (в 1,6…1,7 раза). Многорядные цепи с числом рядов от двух до восьмисобирают из деталей с такими же размерами, что и однорядные, кроме валиков имеющих соответственно большую длину. Нагрузочная способность цепей почти прямо пропорциональна числу рядов, что позволяет в передачах с многорядными цепями уменьшить шаг , радиальные габариты звездочек и динамические нагрузки.

При больших динамических, в частности ударных нагрузках, частых реверсах применяют роликовые цепи с изогнутыми пластинами В связи с тем, что пластины работают на изгиб, они обладают повышенной податливостью.

При работе цепных передач в условиях, вызывающих возрастание трения в шарнирах (запыленные и химически активные среды) используют открытошарнирные пластинчатые цепи. Будучи открытым, шарнир такой цепи самоочищается от попадающих в него абразивных частиц. Наружные звенья такой цепи не отличаются от аналогичных звеньев роликовой цепи. Внутренние звенья образуются из пластин 2, имеющих отверстия в форме восьмерки, и фасонных валиков 3, заменяющих втулку. Валик 4 свободно проходит через отверстие в пластине 2 и взаимодействует с фасонным валиком 3. Замена тонкостенных втулки и ролика не только удешевляет цепь, но и резко повышает сопротивление усталости деталей цепи. Благодаря этому открытошарнирные цепи оказались значительно долговечнее роликовых при работе в тяжелонагруженных передачах.

Зубчатые цепи к настоящему времени вытеснены более дешевыми и технологичными прецизионными роликовыми цепями, которые не уступают зубчатым по кинематической точности и шумовым характеристикам. Зубчатые цепи используют преимущественно для замены разрушившихся цепей в старом оборудовании. Из-за ограниченности применения зубчатые цепи не рассматриваются.

Соединение концов роликовых, втулочных и открытошарнирных цепей в замкнутый контур осуществляют с помощью соединительных и переходных звеньев. Соединительное звено, используемое при четном числе звеньев цепи, отличается от обычного наружного тем, что одна из его пластин надевается на концы валиков свободно и фиксируется на валиках замками и шплинтами. В случае необходимости использования цепи с нечетным числом звеньев применяют изогнутые переходные звенья, которые являются слабым местом цепи.

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 114000 Н.

Цепные передачи.

Устройство цепных передач.

Цепная передача в самом распространенном виде состоит из расположенных на некотором расстоянии друг от друга двух колес, называемых звездочками, и охватывающей их цепи (рис. 1, а). Вращение ведущей звездочки преобразуется во вращение ведомой благодаря сцеплению цепи с зубьями звездочек. Иногда применяют цепные передачи с несколькими ведомыми звездочками. Цепные передачи, работающие при больших нагрузках и скоростях, помещают в специальные кожухи, называемые картерами (рис. 1, б), что обеспечивает постоянную обильную смазку цепи, безопасность и защиту передачи от загрязнений и уменьшение шума, возникающего при ее работе. Иногда применяет цепные вариаторы, устроенные по схеме колодочно-ременных вариаторов с раздвижными конусами. В связи с вытягиванием цепей по мере их износа натяжное устройство цепных передач должно регулировать натяжение цепи. Это регулирование, по аналогии с ременными передачами, осуществляют либо перемещением вала одной из звездочек, либо с помощью регулирующих звездочек или роликов.

Рис. 1

Достоинства цепных передач по сравнению с ременными:
отсутствие проскальзывания,
компактность (они занимают значительно меньше места по ширине),
меньшие нагрузки на валы и подшипники (нет необходимости в большом начальном натяжении цепи).

К. п. д. цепной передачи довольно высокий, достигающий значения η=0,98.

Недостатки цепных передач:

• удлинение цепи вследствие износа ее шарниров и растяжения пластин, в результате чего она имеет неспокойный ход;
• наличие в элементах цепи переменных ускорений, вызывающих динамические нагрузки тем большие, чем выше скорость движения цепи и чем меньше зубьев на меньшей звездочке;
• шум при работе;
• необходимость внимательного ухода при ее эксплуатации.

Цепные передачи применяют при больших межосевых расстояниях, когда зубчатые передачи невозможно использовать из-за громоздкости, а ременные передачи — в связи с требованиями компактности или постоянства передаточного отношения. В зависимости от конструкции цепей применяют передачи мощностью до 5000 кВт при окружных скоростях до 30. 35 м/с. Наиболее распространены цепные передачи мощностью до 100 кВт при окружных скоростях до 15 м/с. Цепные передачи применяют в транспортных, сельскохозяйственных, строительных, горных и нефтяных машинах, а также в станках.

Цепи в цепных передачах называют приводными. Приводные цепи по конструкции различают:

• втулочные, роликовые (ГОСТ 13568—75),
• зубчатые (ГОСТ 13552—81)
• фасоннозвенные.

Основные геометрические характеристики цепи — шаг, т. е. расстояние между осями двух ближайших шарниров цепи, й ширина, а основная силовая характеристика — разрушающая нагрузка цепи, устанавливаемая опытным путем.

Втулочная однорядная цепь.

Втулочная однорядная цепь (рис. 2, а) состоит из внутренних пластин 1, напрессованных на втулки 2, свободно вращающиеся на валиках 5, на которых напрессованы наружные пластины 4. В зависимости от передаваемой мощности приводные втулочные цепи изготовляют однорядными (ПВ) и двухрядными (2ПВ). Эти цепи простые по конструкции, имеют небольшую массу и наиболее дешевые, но менее износоустойчивы, поэтому применение их ограничивают небольшими скоростями, обычно до 10 м/с.

Рис. 2

Приводные роликовые цепи.

Приводные роликовые цепи по ГОСТ 13568—75 различают:

• однорядные нормальные (ПР),
• однорядные длиннозвенные облегченные (ПРД),
• однорядные усиленные (ПРУ),
• двух (2ПР),
• трех (ЗПР),
• четырехрядные (4ПР),
• с изогнутыми пластинками (ПРИ).

Роликовая однорядная цепь (рис. 2, б) отличается от втулочной тем, что на ее втулках 2 устанавливают свободно вращающиеся ролики 5. Ролики заменяют трение скольжения между втулками и зубьями звездочек во втулочной цепи трением качения. Поэтому износостойкость роликовых цепей по сравнению со втулочными значительно выше и соответственно их применяют при окружных скоростях передач до 20 м/с. Из роликовых однорядных цепей наиболее распространены нормальные ПР. Длиннозвенные облегченные цепи ПРД изготовляют с пониженной разрушающей нагрузкой; допускаемая скорость для них до 3 м/с. Усиленные цепи ПРУ изготовляют повышенной прочности и точности; их применяют при больших и переменных нагрузках, а также при высоких скоростях.

Многорядные цепи (рис. 2, в) позволяют увеличивать нагрузку пропорционально числу рядов, поэтому их применяют при передаче больших мощностей. Роликовые цепи с изогнутыми пластинами (рис. 2, г) повышенной податливости применяют при динамических нагрузках (ударах, частых реверсах и т. д.).

Зубчатая цепь.

Зубчатая цепь (рис. 2, д) в каждом звене имеет набор пластин 1 (число их определяется шириной цепи) с двумя выступами (зубьями) и с впадиной между ними для зуба звездочки. Эта цепь изготовляется с шарнирами трения качения. В отверстиях пластин каждого шарнира устанавливаются две призмы 2 и 3 с криволинейными рабочими поверхностями. Одна из призм соединяется с пластинами одного звена, а другая — с пластинами соседнего звена, в результате чего в процессе движения цепи призмы перекатывают одна другую.

Применяют также зубчатые цепи с шарнирами трения скольжения. Долговечность зубчатых цепей с шарнирами трения качения выше примерно в два раза.

Зубчатые цепи для предохранения от соскальзывания со звездочек и работе снабжают направляющими пластинами 4, представляющими собой обычные пластины, но без выемок для зубьев звездочек. Эти пластины требуют проточки соответствующих пазов на звездочках (см. рис. 4, б).

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.

Фасоннозвенные цепи различают двух типов: крючковые (рис. 3, а) и штыревые (рис. 3, б). Крючковая цепь состоит из звеньев одинаковой формы, отлитых из ковкого чугуна или штампованных из полосовой стали ЗОГ без дополнительных деталей. Сборку и разборку этой цепи осуществляют путем взаимного наклона звеньев на угол 60°. В штыревой цепи литые звенья 1 из ковкого чугуна соединяются зашплинтованными стальными (из стали Ст3) штырями 2. Фасоннозвенные цепи применяют при передаче небольших мощностей, при малых скоростях (крючковая до 3 м/с, штыревая до 4 м/с), обычно в условиях несовершенной смазки и защиты. Звенья фасоннозвенных цепей не обрабатывают. Благодаря небольшой стоимости и легкости ремонта фасоннозвенные цепи широко применяют в сельскохозяйственных машинах.

Рис. 3

Смазка приводных цепей.

Смазка приводных цепей предупреждает их от быстрого износа. Для ответственных силовых цепных передач применяют непрерывную картерную смазку, осуществляемую при скорости до 8 м/с с окунанием цепи в масляную ванну на глубину не свыше ширины пластины и при большей скорости — принудительной циркуляционной подачей смазки от насоса (см. рис. 1, б). При отсутствии герметического картера и скорости цепи до 8 м/с применяют консистентную внутришарнирную смазку, осуществляемую периодически через 120..180 ч погружением цепи в нагретую до разжижения смазку. Иногда вместо консистентной смазки пользуются капельной смазкой. При работе передачи с перерывами с окружной скоростью до 4 м/с пользуются также периодической смазкой цепи, осуществляемой ручной масленкой через 6. 8 ч.

Материал цепей и звездочек.

От материала и термической обработки цепей и звездочек зависит долговечность цепных передач.

Рис. 4

Элементы втулочных, роликовых и зубчатых цепей изготовляют из следующих материалов: пластины — из среднеуглеродистых или легированных сталей 40, 45, 50, 30ХНЗА с закалкой до твердости HRC32. 44, а валики, втулки, ролики и вкладыши — из цементируемых сталей 10,15, 20, 12ХНЗА, 20ХНЗА, 30ХНЗА с термообработкой до твердости HRC40. 65. Применяют втулочные и роликовые цепи, внутри стальных втулок которых помещают пластмассовые втулки, свободно вращающиеся как на валиках, так и внутри стальных втулок. Такие цепи используют при работе шарниров без смазки или со слабой смазкой.

Конструкции звездочек цепных передач аналогичны зубчатым колесам. В зависимости от размеров, материала и назначения их выполняют целыми (рис. 4) или составными (рис. 5).

Рис. 5

Звездочки для втулочных и роликовых цепей имеют небольшую ширину. Их обычно выполняют из двух частей — диска с зубьями и ступицы, которые в зависимости от материала и назначения звездочки сваривают (рис. 5, а) или соединяют заклепками (болтами) (рис. 5, б). Звездочки для зубчатых цепей (см. рис. 4, б) широкие, их выполняют целыми. Целые звездочки, и диски составных звездочек в основном изготовляют из среднеуглеродистой или легированной стали 40, 45, 40Х, 50Г2, 35ХГСА, 40ХН с закалкой до твердости HRC40. 50 или цементуемой стали 15, 20, 15Х, 20Х, 12ХН2 с термообработкой до твердости HRC50. 60. Звездочки тихоходных передач при скорости цепи v≤3 м/с и отсутствии динамических нагрузок изготовляют также из серого или модифицированного чугуна СЧ15, СЧ18, СЧ20, СЧ30 с твердостью поверхности до НВ260. 300. Применяют звездочки с зубчатым венцом из пластмасс (дюропласта или вулколана). Вулколан — это разновидность полиуретана, обладающая особыми качествами. Конструкция таких звездочек показана на (рис. 5, е). На ободе металлической части звездочки делают канавку в форме ласточкина хвоста, прерываемую несколькими поперечными углублениями, в которой помещают зубчатый венец из пластмассы. Преимущество пластмассовых звездочек по сравнению с металлическими — уменьшение износа цепей и шума передачи.

Цепные передачи

В подразделе помещены сведения о приводных и тяговых цепях. Приводные цепи применяют для передачи механической энергии на средние расстояния между параллельными валами. По сравнению с ременными передачами цепные имеют меньшие габариты и обеспечивают постоянное передаточное отношение, так как работают без скольжения. Для облегчения подбора приводных роликовых цепей в таблицу основных параметров включены площади проекций опорных поверхностей шарниров. Тяговые цепи применяют в качестве тягового элемента в различных конвейерах.

Описание цепной передачи

Цепной называется передача, состоящая из двух колес-звездочек, соединенных цепью (рис. 13). Вращение ведущей звездочки преобразуется во вращение ведомой благодаря сцеплению цепи с зубьями звездочек. Может иметь как постоянное, так и переменное передаточное число (например, цепной вариатор).

Рис. 1 — Устройство цепной передачи

Цепь состоит из подвижных звеньев. В замкнутое кольцо для передачи непрерывного вращательного движения концы цепи соединяются с помощью специального разборного звена.

Как правило, число зубьев на звёздочках и число звеньев цепи стараются делать взаимно простыми, что обеспечивает равномерность износа: каждый зуб звёздочки поочерёдно работает со всеми звеньями цепи.

Характеристики

Цепные передачи универсальны, просты и экономичны. По сравнению с зубчатыми передачами они менее чувствительны к неточностям расположения валов, ударным нагрузкам, допускают практически неограниченные межцентровые расстояния, обеспечивают более простую компоновку, большую подвижность валов друг относительно друга. Цепная передача может быть сделана почти бесшумной в работе, при гораздо большей технологической простоте по сравнению с бесшумными косозубыми шестернями.

Достоинства цепных передач

В сравнении с ремёнными передачами они характеризуются следующими достоинствами:

• отсутствие проскальзывания;
• компактность (занимают значительно меньше места по ширине);
• постоянство среднего передаточного отношения;
• отсутствие предварительного натяжения и связанных с ним дополнительных нагрузок на валы и подшипники;
• передача большой мощности как при высоких, так и при низких скоростях;
• сохранение удовлетворительной работоспособности при высоких и низких температурах;
• приспособление к любым изменениям конструкции удалением или добавлением звеньев.
• возможность передачи движения одной цепью нескольким звездочкам;
• по сравнению с зубчатыми передачами — возможность передачи вращательного движения на большие расстояния (до 7 м);
• сравнительно высокий КПД (> 0,9 ÷ 0,98);
• возможность легкой замены цепи.

Недостатки цепных передач

• удлинение цепи вследствие износа ее шарниров и растяжения пластин;
• сравнительно высокая стоимость цепей;
• невозможность использования передачи при реверсировании без остановки;
• передачи требуют установки на картерах;
• затруднен подвод смазки к шарнирам цепи, что сокращает срок службы передачи.
• скорость движения цепи, особенно при малых числах зубьев звездочек, не постоянна, что вызывает колебания передаточного отношения.
• цепь состоит из отдельных звеньев и располагается на звездочке не по окружности, а по многограннику, что вызывает шум дополнительные динамические нагрузки;

Классификация цепей

По назначению:

• приводные цепи
• тяговые цепи
• грузовые цепи.

В некоторых механизмах грузоподъёмные цепи, например, цепная таль с ручным приводом, играют роль приводных цепей.

По конструкции различают приводные цепи:

• роликовые,
• втулочные,
• зубчатые,
• фасоннозвенные.

Роликовые приводные цепи

Зацепление цепи со звездочкой происходит через свободно вращающийся закаленный ролик, который, поворачиваясь на втулке, перекатывается по зубу звездочки, образуя шарнир скольжения. Такая конструкция позволяет выровнять давление зуба на втулку и уменьшить изнашивание как втулки, так и зуба.

Пластины очерчены контуром, напоминающим цифру 8 и обеспечивающим равную прочность пластины во всех сечениях.
Роликовые цепи имеют широкое распространение. Их применяют при скоростях v ≤ 15 м/сек.

Приводные роликовые цепи выпускают по ГОСТ 13568-75. Различают:

• однорядные нормальные (ПР),
• однорядные длиннозвенные облегченные (ПРД),
• однорядные усиленные (ПРУ),
• двухрядные (2ПР),
• трехрядные (ЗПР),
• четырехрядные (4ПР),
• с изогнутыми пластинками (ПРИ).

Из роликовых однорядных цепей наиболее распространены нормальные ПР. Длиннозвенные облегченные цепи ПРД изготовляют с пониженной разрушающей нагрузкой; допускаемая скорость для них до 3 м/сек.
Усиленные цепи ПРУ изготовляют повышенной прочности и точности; их применяют при больших и переменных нагрузках, а также при высоких скоростях.

Многорядные цепи 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.) .

Рис. 2 — Однорядные и двухрядные роликовые цепи

Втулочные приводные цепи

Втулочные приводные цепи по конструкции подобны роликовым, но не имеют роликов, что удешевляет цепь, уменьшает ее массу, но существенно увеличивает износ втулок цепи и зубьев звездочек.

Втулочная однорядная цепь (см. рис. 3) состоит из внутренних пластин, напрессованных на втулки, свободно вращающиеся на валиках, на которых напрессованы наружные пластины.
В зависимости от передаваемой мощности приводные втулочные цепи изготовляют однорядными (ПВ) и двухрядными (2ПВ).
Эти цепи просты по конструкции, имеют небольшую массу и наиболее дешевы, но менее износоустойчивы, поэтому применение их ограничивают небольшими скоростями, обычно до 10 м/сек.

Втулочные и роликовые цепи изготовляют однорядными и многорядными с числом рядов 2, 3, 4 и более. Многорядная цепь с меньшим шагом t позволяет заменить однорядную с большим шагом и тем самым уменьшить диаметры звездочек, снизить динамические нагрузки в передаче.
Многорядные цепи могут работать при существенно больших скоростях движения цепи. Нагрузочная способность цепи возрастает почти прямо пропорционально числу рядов.

Соединение концов цепи при четном числе ее звеньев производят соединительным звеном, при нечетном – менее прочным переходным звеном с изогнутыми пластинами. Поэтому применяют цепи с четным числом звеньев.

Однорядные и двухрядные втулочные цепи типа ПВ выпускают по ГОСТ 13568-75.

Рис. 3 — Однорядные и двухрядные втулочные цепи типа ПВ

Тяговые пластинчатые цепи

Тяговые пластинчатые цепи (втулочные и роликовые) выпускают по ГОСТ 588-81; этот ГОСТ распространяется на тяговые пластинчатые втулочные, роликовые и катковые цепи (с гладкими катками и подшипниками скольжения), применяемые в подъемно-транспортных машинах и других механизмах.

Приводные зубчатые цепи

Приводные зубчатые цепи выпускают по ГОСТ 13552-81. Эти цепи работают плавно, с небольшим шумом, обеспечивают высокую кинематическую точность передачи вследствие равномерного изменения шага в процессе работы, обладают повышенной надежностью. Зубчатые цепи состоят из набора пластин зубообразной формы, шарнирно соединенных между собой. Число пластин определяет ширина цепи, которая зависит от передаваемой мощности. Рабочими гранями пластин являются плоскости зубьев, расположенные под углом 60°, которыми каждое звено цепи садится на два зуба звездочки. Благодаря этой особенности зубчатые цепи обладают минимально возможным шагом и поэтому допускают более высокие скорости.
Для устранения бокового спадания цепи со звездочки применяют направляющие пластины, расположенные по середине цепи или по бокам ее. Зубчатые цепи по сравнению с другими работают более плавно, с меньшим шумом, лучше воспринимают ударную нагрузку, но тяжелее и дороже.

Рис. 4 — Зубчатая цепь

Фасоннозвенные цепи

Фасоннозвенные цепи различают двух типов:

Крючковая цепь состоит из звеньев одинаковой формы, отлитых из ковкого чугуна или штампованных из полосовой стали 30Г без дополнительных деталей.
Сборку и разборку этой цепи осуществляют путем взаимного наклона звеньев на угол 60°.

В штыревой цепи литые звенья из ковкого чугуна соединяются зашплинтованными стальными (из стали Ст3) штырями.

Фасоннозвенные цепи применяют при передаче небольших мощностей, при малых скоростях (крючковая — до 3 м/сек, штыревая — до 4 м/сек) , обычно в условиях несовершенной смазки и защиты.
Звенья фасоннозвенных цепей не обрабатывают. Благодаря небольшой стоимости и легкости ремонта фасоннозвенные цепи широко применяют в сельскохозяйственных машинах.

Область применения цепных передач

Цепные передачи находят широкое применение во многих областях машиностроения, конструкциях сельскохозяйственных и дорожных машин, станкостроении и т. д.
Их применяют в станках, мотоциклах, велосипедах, автомобилях, промышленных роботах, буровом оборудовании, подъемно-транспортных, строительно-дорожных, сельскохозяйственных, полиграфических и других машинах, в нефтяном оборудовании для передачи движения между параллельными валами на значительные расстояния, когда применение зубчатых передач нецелесообразно, а ременных невозможно. Цепные передачи применяют при сравнительно больших межосевых расстояниях, когда зубчатые передачи невозможно использовать вследствие их громоздкости, а ременные передачи в связи с требованиями компактности или постоянства передаточного отношения. Преимущественное распространение имеют открытые цепные передачи, работающие без смазки, или с периодической ручной смазкой, с однорядными втулочно-роликовыми цепями, непосредственно встроенные в машины.

Цепные передачи наибольшее применение получили для передачи мощностей до 120 кВт при окружных скоростях до 15 м/сек.

Звездочки

Работа цепной передачи во многом зависит от качества звездочек: точности их изготовления, каче­ства поверхности зубьев, материала и термообработки.

Конструктивные размеры и форма звездочек зависят от параметров вы­бранной цепи и передаточного отношения, определяющего число зубьев меньшей ведущей звездочки. Параметры и качественные характеристики звездочек установлены ГОСТ 13576-81. Звездочки приводных роликовых и втулочных выполняют по ГОСТ 591-69, звездочки для пластинчатых цепей по ГОСТ 592-81, звездочки для зубчатых цепей по ГОСТ 13576-81.

Рабочий профиль зуба звездочки для роликовых и втулочных цепей очерчен дугой, соответствующей окружности. Для зубчатых цепей рабочие профили зубьев звездочек прямолинейны. В поперечном сечении профиль звездочки зависит от числа рядов цепи.

Материал звездочек должен быть износостойким, способным сопротив­ляться ударным нагрузкам. Звездочки изготовляют из сталей 40, 45, 40Х и других с закалкой до твердости HRC 40…50 или цементируемой стали 15, 20, 20Х и других с закалкой до твердости HRC 50.. .60. Для звездочек тихоходных передач применяют серый или модифицированный чугун СЧ 15, СЧ 20 и др.

В последнее время применяют звездочки с зубчатым венцом из пластмасс. Для таких звездочек характерны пониженный изно­с цепи и малый шум при работе передачи.