42.Основные типы и конструкции приводных цепей.Основы выбора и расчёта цепных передач

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 однорядная, двухрядная.

Роликовые цепи применяют при окружных скоростях до 20 м/с. Наряду с однорядными изготовляют двух-, трех- и четырехряд­ные цепи .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 . Вследствие этого износ цепи и звездочек увеличивается, но снижаются масса и стоимость цепи.

Зубчатые цепи состоят из набора пластин с двумя зубообразными выступами. Пластины цепи зацепляются с зубьями звездочки своими торцовыми плоскостями. Угол вклинивания Р 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 податливых катков), установкой специальных пружин и шарниры качения.

Шарниры качения не имеют валика. Их изготовляют с двумя сегментными вкладышами 7 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).

Цепи и звездочки 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 [10, 11]. 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.

Критерии работоспособности и расчета

Все детали стандартных цепей конструируют примерно равно­прочными. Это достигается соответствующим сочетанием размеров деталей, их материалов и термообработки. Для большинства усло­вий работы цепных передач основной причиной потери работоспособ­ности является износ шарниров цепи. В соответствии с этим в каче­стве основного расчета принят расчет износостойкости шарниров

Износ шарниров н его связь с основными параметрами передачи. При работе цепного привода в шарнирах совершаются повороты на угол

(p = 2n/z.

За один пробег цепи в каждом шарнире совершается четыре поворота: два на ведущей и два на ведомой звездочках. Эти пово­роты вызывают износ втулок 1 и валиков 2. При этом их центры расходятся на Ар_п (рис. 13.10).

Срок службы цепи по износу зависит от межосевого расстояния а, числа зубьев Z\ малой звездочки, нагрузки или давления р в шар­нирах, условий смазки, износостойкости материала деталей шар­ниров, допускаемого относительного износа (см. ниже).

Срок службы цепи увеличивается с увеличением межосевого расстояния а, так как при этом увеличивается длина цепи L и умень­шается число пробегов цепи в единицу времени, т. е. уменьшается число поворотов в каждом шарнире цепи.

С увеличением Zi уменьшается угол поворота в шарнирах [см. формулу (13.17)], что благоприятно сказывается на уменьшении износа. Однако при этом уменьшается допускаемый износ (ApJpJ. Параметры z, и Apjp_n взаимосвязаны. Рекомендации по выбору этих параметров рассматриваются ниже.

Решающее влияние на долговечность цепи по износу шарниров оказывает величина давления р в шарнирах. Опытами установлено, что влияние р на долговечность цепи проявляется в степенной форме (во второй и даже в третьей степени в зависимости от условий смазки [10]) и значительно превышает влияние всех других факторов. Не менее существенно влияние смазки и загрязнения цепи (см. табл. 13.2 и 13.3).

Допускаемый износ цепи и рекомендации по выбору числа зубьев звездочек. Допускаемая величина относительного износа Apjp_n ограничивается возможностью потери зацепления цепи со звездо­чкой, а также уменьшением прочности цепи. Шаг /?_ц новой цепи равен шагу звездочки по делительной окружности d. При этом цепь располагается на звездочке так, как изображено на рис. 13.11, а. Шаг изношенной цепи, измеряемый как расстояние

Таким образом, при выборе числа зубьев звездочек встречаются два противоречивых явления. С одной стороны, при большом числе зубьев цепь изнашивается медленнее, но зато мало изношенная, далеко не потерявшая своей прочности цепь теряет зацепление со звездочкой. С другой стороны, при малом числе зубьев износ цепи происходит быстрее, но зато и при большом износе цепь не теряет способности зацепления со звездочкой. Она может работать до пол­ной потери своей прочности (до разрыва). Очевидно, что существу­ет такое оптимальное число зубьев звездочки, при котором цепь имеет максимальный срок службы с учетом ее прочности и способ­ности к зацеплению.