Межосевое расстояние и длина цепи

Минимальное межосевое расстояние a _min определяют по формуле:

a _min =0,5(da₁ + da₂) + (30…50),

где 30….50 мм – зазор между звездочками.

Оптимальным по соображениям долговечности является межосевое расстояние а = (30….50)Рц, причем 30 – для u=1…2; 50 – для u = 6…7. Максимальное значение ограничено a_max=80Pц.

Длина цепи (в шагах):

Значение Lp округляют до целого числа, желательно четного. Для принятого Lp уточняют значение а, найденного из этой же формулы:

.

Так как передача лучше работает при небольшом провисании холостой ветви цепи, то «а» рекомендуется уменьшить на величину

(0,002….0,004)а.

Конструкции цепей. Цепи, применяемые в машиностроении, по характеру выполняемой ими функции бывают приводные и тяговые (грузовые). Интерес представляют приводные цепи, которые являются элементами передач в станкостроении. Основными их типами служат шарнирные роликовые, втулочные и зубчатые цепи. Главными характеристиками цепи являются шаг, ширина и разрушающая нагрузка.

Роликовые цепи. Бывают однорядные и многорядные. Звено цепи выполняется из 2-х 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, осуществляя сцепление. Благодаря роликам трение скольжения между цепью и звездочкой заменяется трением качения, что уменьшает износ зубьев звездочек. Многорядные цепи собирают из тех же элементов, только валик проходит через все ряды. Пластины очерчиваются контуром, напоминающим цифру «8» и приближающим пластины к телам равного сопротивления растяжению. Роликовые цепи применяют при окружных скоростях до v = 20 м/с.

Зубчатые цепи. Состоят из набора пластин с двумя зубообразными выступами на каждой со впадиной между ними для размещения зуба звездочки. Зубья звездочки имеют трапецеидальный профиль. Угол вклинивания α = 60º. Конструкция позволяет изготавливать цепи широкими и передавать большие нагрузки, они работают плавно с меньшим шумом до 35 м/с.

Конструкции отличаются устройством шарниров. Шарниры качения не имеют валика. Их изготавливают с двумя сегментными вкладышами. При повороте звеньев они не скользят, а перекатываются.

Зубчатые цепи, как и роликовые, стандартизованы и выпускаются в большом количестве. В соответствии с международными стандартами применяют цепи с шагом, кратным 25,4 мм (т.е. одному дюйму). Цепи имеют шаг: 8 мм, 9,525мм, 12,7 мм, 15,875 мм и т.д.

Конструкция звездочек. Конструкция во многом подобна зубчатым колесам. Делительная окружность звездочки проходит через центры шарниров цепи.

Диаметр делительной окружности определяется из формулы:

Эта формула справедлива и для звездочек зубчатых цепей, конструкция которых такова, что делительный диаметр звездочки больше ее наружного диаметра. Для стандартных цепей все размеры зубьев звездочек стандартизованы. Зуб любого профиля должен обеспечивать свободный вход и выход шарнира из зацепления.

Материалы цепей и звездочек. Они должны быть стойкими против износа и ударных нагрузок. Большинство цепей и звездочек изготавливают из углеродистых и легированных сталей с последующей термической обработкой (улучшение, закалка).

Для звездочек – стали 45,40Х, 40ХН и др.

Для пластин цепей – сталь 45, 50 и др.

Для валиков вкладышей и роликов – сталь 15, 20, 20Х (цементация).

Усилия, действующие в цепной передаче

Силовая схема аналогична силовой схеме ременной передачи. При передаче механической энергии с одного вала на другой ветви передачи получают натяжение. По той же аналогии имеем:

Ft = F₁–F₂,

где Ft–окружное усилие; F_1,F₂ – натяжения ведущей и ведомой ветвей.

Для цепной передачи сила предварительного натяжения F₀ не имеет такого решающего значения, как для обычной ременной передачи и определяется как натяжение от силы тяжести свободной ветви цепи.

Для скоростей м/с можно принять, что F₁ Ft ; F₂ = 0.

Нагрузка на валы цепной передачи при средних скоростях движения цепи (v < 15 м/с):

, где

k=1,15 – для горизонтальной передачи;

k=1,05 – для вертикальной передачи;

k=1,10 – для наклонной передачи под острым углом.

При высоких скоростях движения цепи возникает значимое натяжение от центробежных сил, которое необходимо учитывать.

Неравномерность движения и колебания цепи

При работе цепной передачи движение цепи определяется движением шарнира звена, вошедшим последним в зацепление с ведущей звездочкой. Каждое звено ведет цепь при повороте звездочки на один угловой шаг, а потом уступает место следующему звену. В связи с этим скорость цепи при равномерном вращении звездочки непостоянна. Изменения скорости достигают 1…2% и являются причиной дополнительных динамических нагрузок, колебаний ветвей цепи и неравномерности хода передачи. Равномерность тем выше, чем больше число зубьев звездочек.

При входе в зацепление новых звеньев происходят удары звеньев цепи о зубья звездочек. Последовательные удары сопровождаются шумом передачи и являются одной из причин разрушения шарниров цепи и зубьев звездочек.