Цепные передачи

Студент должен:
Иметь представление:
-о принципе работы, назначении и классификации цепных передач ;
-о видах приводных цепей, звездочек, натяжных устройствах;
-о принципах выхода из строя цепных передач;
Знать:
Основные параметры, кинематику и геометрию цепных передач;
Основы расчета на износостойкость шарниров;
Уметь:
-приводить набор приводных роликовых цепей и выполнить проверочный расчет.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Цепная передача состоит из ведущей и ведомой звездочек и цепи, охватывающей звездочки и зацепляющейся за их зубья. Применяют также цепные передачи с несколькими ведомыми звездочками. Кроме перечисленных основных элементов, цепные передачи включают натяжные устройства, смазочные устройства и ограждения.
Цепь состоит из соединенных шарнирами звеньев, которые обеспечивают подвижность или «гибкость» цепи.

Применение цепной передачи
Широко используют цепные передачи в сельскохозяйственных и подъемно- транспортных машинах, нефтебуровом оборудовании, мотоциклах, велосипедах, автомобилях.
Цепные передачи применяют: а) при средних межосевых расстояниях, при которых зубчатые передачи требуют промежуточных ступеней или паразитных зубчатых колес, не вызываемых необходимостью получения нужного передаточного отношения; б) при жестких требованиях к габаритам.

Достоинства:
К достоинствам цепных передач относят:
возможность применения в значительном диапазоне межосевых расстояний;
меньшие, чем у ременных передач, габариты; отсутствие скольжения;
высокий КПД;
малые силы, действующие на валы, так как нет необходимости в большом начальном натяжении; возможность легкой замены цепи;
возможность передачи движения нескольким звездочкам .

Недостатки:
они работают в условиях отсутствия жидкостного трения в шарнирах и, следовательно, с неизбежным их износом, существенным при плохом смазывании и попадании пыли и грязи; износ шарниров приводит к увеличению шага звеньев и длины цепи, что вызывает необходимость применения натяжных устройств;
они требуют более высокой точности установки валов, чем клиноременные передачи, и более сложного ухода — смазывания, регулировки;
передачи требуют установки в картерах;
скорость движения цепи, особенно при малых числах зубьев звездочек, не постоянна, что вызывает колебания передаточного отношения, хотя эти колебания небольшие

Конструкции приводных цепей
Цепи, применяемые в машиностроении, по характеру выполняемой ими работы подразделяют на две группы: приводные и тяговые. Цепи стандартизованы, их производят на специализированных заводах. Выпуск только приводных цепей в СССР превышает 80 млн. в год. Ими оснащается ежегодно более 8 млн. машин

По ГОСТ изготовляют следующие приводные роликовые и втулочные цепи:
ПРЛ — роликовые однорядные нормальной точности;
ПР — роликовые повышенной точности;
ПРД — роликовые длиннозвенные;
ПВ — втулочные;
ПРИ — роликовые с изогнутыми пластинами,
а также роликовые цепи для буровых установок (в быстроходных передачах).

Сведения о роликовых цепях
Роликовые цепи — это цепи со звеньями, каждое из которых выполнено из двух 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 и сцепляются со звездочками. Благодаря роликам трение скольжения между цепью и звездочкой заменяется трением качения, что уменьшает износ зубьев звездочек.

Сведения о втулочных цепях
Втулочные цепи ПВ по конструкции совпадают с роликовыми, но не имеют роликов, что удешевляет цепь и уменьшает габариты и массу при увеличенной площади проекции шарнира. Эти цепи изготовляют с шагом только 9,525 мм и применяют, в частности, в мотоциклах и в автомобилях (привод к распределительному валу). Цепи показывают достаточную работоспособность

Сведения о зубчатых цепях
Достоинствами зубчатых цепей по сравнению с роликовыми являются меньший шум, повышенная кинематическая точность и допускаемая скорость, а также повышенная надежность, связанная с многопластинчатой конструкцией. Однако они тяжелее, сложнее в изготовлении и дороже. Поэтому они имеют ограниченное применение и вытесняются роликовыми цепями.

МАТЕРИАЛЫ ЦЕПЕЙ
Пластины выполняют из среднеуглеродистых или легированных закаливаемых сталей: 45, 50, 40Х, 40ХН, ЗОХНЗА твердостью преимущественно 40...50HRCэ; пластины зубчатых цепей - преимущественно из стали 50. Изогнутые пластины, как правило, изготовляют из легированных сталей. Пластины в зависимости от назначения цепи закаливают до твердости 40.-.50 HRCэ. Детали шарниров валики, втулки и призмы - выполняют преимущественно из цементуемых сталей 15, 20, 15Х, 20Х, 12ХНЗ, 20ХИЗА, 20Х2Н4А, ЗОХНЗА и подвергают закалке до 55.-.65 HRCэ. В связи с высокими требованиями к современным цепным передачам целесообразно применять легированные стали.

Конструкция звёздочек
Профилирование звездочек роликовых цепей в основном производят по ГОСТ 591—69, предусматривающему износоустойчивые профили без смещения для кинематических точных передач и со смещением для остальных передач. Профиль со смещением отличается тем, что впадина очерчена из двух центров, смещенных на величину е=0,03P

Материалы для изготовления звёздочек
Основные материалы для изготовления звездочек: среднеуглеродистые или легированные стали 45, 40Х, 50Г2, 35ХГСА, 40ХН с поверхностной или общей закалкой до твердости 45...55 НКСэ или цементуемые стали 15, 20Х, 12ХНЗА с цемента­цией на 1...1,5 мм и закалкой до НКСэ 55...60. При необходимости бесшумной и плавной работы передач мощностью Р≤5 кВт и v≤8 м/с можно изготовлять венцы звездочек из пластмасс — текстолита, полиформальдегида, полиамидов, что приводит к снижению шума и к повышению долговечности цепей (в связи со снижением динамических нагрузок).

КПД
Средние значения КПД при передаче полной расчетной мощности достаточно точно изготовленных и хорошо смазываемых передач составляют 0,96...0,98.
КПД передачи зависит от следующих потерь: на трение в шарнирах, на трение в подшипниках и на взбалтывание масла.
Для повышения КПД цепной передачи желательно улучшить условия смазывания шарниров и подшипников. Это снизит потери и повысит КПД.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПРИВОДНЫХ ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ
Мощности, для передачи которых применяют цепные передачи, изменяются в диапазоне от долей до сотен киловатт, в общем машиностроении обычно до 100 кВт. Межосевые расстояния цепных передач достигают 8 м
Средняя скорость цепи, м/с,
V=znP/(60*1000)
где z — число зубьев звездочки; п стота ее вращения, мин-1; Р-
цепи, мм.
Передаточное отношение определяют из условия равенства сред­ней скорости цепи на звездочках:
z1n1P=z2n2P
Отсюда передаточное отношение, понимаемое как отношение частот враще­ния ведущей и ведомой звездочек,
U=n1/n2=z2/z1,

Оптимальные межосевые расстояния
а = (30... 50) Р.
Обычно межосевые расстояния рекомендуют ограничивать величиной
Amax=80P
Потребное число звеньев цепи W определяют по предварительно выбранному межосевому расстоянию а, шагу Р и числам зубьев звездочек z1 и z2:
W=(z1+z2)/2+2a/P+((z2-z1)/2π)2P/a;

СМАЗЫВАНИЕ
Для ответственных силовых передач следует по возможности применять непрерывное картерноё смазывание видов:
а) окунанием цепи в масляную ванну, причем погружение цепи в масло в самой глубокой точке не должно превышать ширины пластины; применяют до скорости цепи 10 м/с во избежание недопустимого взбалтывания масла;
б) разбрызгивание с помощью специальных разбрызгивающих выступов или колец и отражающих щитков, по которым масло стекает на цепь, применяют при скорости 6...12 м/с в случаях, когда уровень масла в ванне не может быть поднят до расположения цепи;
в) циркуляционное струйное смазывание от насоса, наиболее совершенный способ, применяют для мощных быстроходных передач

При капельном ручном, а также струйном смазывании от насоса необходимо обеспечивать распределение смазочного материала по всей ширине цепи и попадание его между пластинами для смазывания шарниров. Подводить смазку на внутреннюю поверхность цепи, Откуда под действием центробежной силы она лучше подается к шарнирам.
В зависимости от нагрузки для смазывания цепных передач применяют масла индустриальные И-Г-А-46...И-Г-А-68, а при малых нагрузках Н-Г-А-32.