Рис. 7.2. Схема многозвенной передачи: 1 - ведущая звездочка; 2 - три ведомых звездочки
Рис. 7.3. Многозвенная передача
7.2. Классификация. Цепные передачи разделяют по следующим основным признакам:
1. По типу цепей: с роликовыми (рис. 7.4, а);
с втулочными (рис. 7.4,
б); с зубчатыми (рис. 7.4, в).
2.
По числу рядов роликовые цепи делят на однорядные (см. рис. 7.4,
а)
и многорядные (например, двухрядные, см. рис. 7.4, б).
3. По числу ведомых звездочек: нормальные двухзвенные (см.,рис. 7.1,
7.4, 7.5); специальные - многозвенные (см. рис. 7.2, 7.3).
4. По расположению звездочек: горизонтальные (рис. 7.5, а);
наклон
ные (рис. 7.5, б); вертикальные (рис. 7.5, в).
 |
Рис. 7.5. Виды цепных передач: а - горизонтальная; Рис. 7.6. Цепная передача с натяжным роликом
б - наклонная; в - вертикальная
5. По способу регулирования провисания цепи: с натяжным устройством (см. рис. 7.1); с натяжной звездочкой (роликом, рис. 7.6).
6. По конструктивному исполнению: открытые (см. рис. 7.3), закрытые (рис. 7.7).
Рис. 7.7. Установка с цепной передачей
Перечислите по пунктам признаки классификации, характеризующие конструктивные особенности, связанные с цепями и со звездочками.
Достоинства и недостатки.
Достоинства:
большая прочность стальной цепи по сравнению с ремнем позволяет передать цепью большие нагрузки с постоянным передаточным числом и при значительно меньшем межосевом расстоянии (передача более компактна);
Возможность передачи движения одной цепью нескольким звездочкам;
По сравнению с зубчатыми передачами - возможность передачи вращательного движения на большие расстояния (до 7 м);
Меньшая, чем в ременных передачах, нагрузка на валы;
Сравнительно высокий КПД (η max » 0,9 ÷ 0,98).
Недостатки:
Сравнительно высокая стоимость цепей;
Вытягивание цепей вследствие изнашивания в шарнирах;
Повышенный шум вследствие удара звена цепи при входе в зацепление и дополнительные динамические нагрузки из-за многогранности звездочек;
Необходимость высококачественного монтажа передачи и тщательного ухода за ней;
Невозможность использования передачи при реверсировании без остановки;
Сложность подвода смазочного материала к шарнирам цепи.
Укажите основные достоинства и недостатки цепной передачи по сравнению с другими известными Вам видами передач.
7.4. Область применения. Современные цепные передачи могут передавать большие мощности (до 5 тыс. кВт) при сравнительно высоких скоростях (до 25-30 м/с). Этот вид передачи выбирают, когда применение зубчатой передачи нецелесообразно из-за слишком большого.межосевого рас- стояния, а ременные для проектируемой машины недостаточно надежны. Цепные передачи широко распространены в транспортирующих устройствах (конвейерах, элеваторах, мотоциклах, велосипедах), в приводах станков и сельскохозяйственных машин, в химическом, горнорудном и нефтепромысловом машиностроении.
Почему в велосипеде применяется цепная передача? Какую другую передачу можно использовать для этой цели?
§ 1. 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.
Цепные передачи могут выполняться в широком диапазоне параметров.
Широко используют цепные передачи в сельскохозяйственных и подьемно-транспортных машинах, нефтебуровом оборудовании, мотоциклах, велосипедах, автомобилях.
Кроме цепных приводов, в машиностроении применяют цепные устройства, т. е. цепные передачи с рабочими органами (ковшами, скребками) в транспортерах, элеваторах, экскаваторах и других машинах.
К достоинствам цепных передач относят: 1) возможность применения в значительном диапазоне межосевых расстояний; 2) меньшие, чем у ременных передач, габариты; 3) отсутствие скольжения; 4) высокий КПД; 5) малые силы, действующие на валы, так как нет необходимости в большом начальном натяжении; 6) возможность легкой замены цепи; 7) возможность передачи движения нескольким звездочкам.
Вместе с тем цепные передачи не лишены недостатков: 1) 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; 2) они требуют более высокой точности установки валов, чем клиноременные передачи, и более сложного ухода - смазывания, регулировки; 3) передачи требуют установки н картерах; 4) скорость движения цепи, особенно при малых числах зубьев звездочек, не постоянна, что вызывает колебания передаточного отношения, хотя эти колебания небольшие (см. § 7).
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. м в год. Ими оснащается ежегодно более 8 млн. машин.
В качестве приводных применяют роликовые, втулочные и зубчатые цепи. Для них характерны малые шаги (для уменьшения динамических нагрузок) и износоустойчивые шарниры (для обеспечения долговечности).
Основными геометрическими характеристиками цепей являются шаг и ширина, основной силовой характеристикой - разрушающая нагрузка, устанавливаемая опытным путем. В соответствии с международными стандартами применяют цепи с шагом, кратным 25,4 мм (т. е. ~ 1 дюйму)
В СССР изготовляют следующие приводные роликовые и втулочные цепи по ГОСТ 13568-75*:
ПРЛ - роликовые однорядные нормальной точности;
ПР - роликовые повышенной точности;
ПРД - роликовые длиннозвенные;
ПВ - втулочные;
ПРИ - роликовые с изогнутыми пластинами,
а также роликовые цепи по ГОСТ 21834-76* для буровых установок (в быстроходных передачах).
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. Пластины очерчивают контуром, напоминающим цифру 8 и приближающим пластины к телам равного сопротивления растяжению.
Валики (оси) цепей выполняют ступенчатыми или гладкими.
Концы валиков расклепывают, поэтому звенья цепи неразъемны. Концы цепи соединяют соединительными звеньями с закреплением валиков шплинтами или расклепыванием. В случае необходимости использования цепи с нечетным числом звеньев применяют специальные переходные звенья, которые, однако, слабее, чем основные;
поэтому обычно стремятся применять цепи с четным числом звеньев.
При больших нагрузках и скоростях во избежание применения цепей с большими шагами, неблагоприятных в отношении динамических нагрузок, применяют многорядные цепи. Их составляют из тех же элементов, что и однорядные, только их налики имеют увеличенную длину. Передаваемые мощности и разрушающие нагрузки многорядных цепей почти пропорциональны числу рядов.
Характеристики роликовых цепей повышенной точности ПР приведены в табл. 1. Роликовые цепи нормальной точности ПРЛ стандаргизованы в диапазоне шагов 15,875.. .50,8 и рассчитаны на разрушающую нагрузку на 10…30% меньше, чем у цепей попышонной точности.
Длинно з в е н н ы е р о л и к о в ы е цепи ПРД выполняют в удвоенным шагом по сравнению с обычными роликовыми. Поэтому они легче и дешевле обычных. Их целесообразно применять при малых скоростях, в частности, в сельскохозяйственном машиностроении.
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.
Роликовые цепи с изогнутыми пластинами ПРИ набирают из одинаковых звеньев, подобных переходному звену (см. рис. 12.2, е). В связи с тем, что пластины работают на изгиб и поэтому обладают повышенной податливостью, эти цепи применяют при динамических нагрузках (ударах, частых реверсах и т. д.).
В обозначении роликовой или втулочной цепи указывают: тип, шаг, разрушающую нагрузку и номер ГОСТа (например, Цепь ПР-25,4-5670 ГОСТ 13568 -75*}. У многорядных цепей в начале обозначения указывают число рядов.
Зубчатые цепи (табл. 2) - это цепи со звеньями из наборов пластин. Каждая пластина имеет по два зуба со впадиной между ними для размещения зуба звездочки. Рабочие (внешние) поверхности зубьев этих пластин (поверхности контакта со звездочками, ограничены плоскостями и наклонены одна к другой под углом вклинивания a, равным 60°). Этими поверхностями каждое звено садится на два зуба звездочки. Зубья звездочек имеют трапециевидный профиль.
Пластины в звеньях раздвинуты на толщину одной или двух пластин сопряженных звеньев.
В настоящее время в основном изготовляют цепи с шарнирами качения, которые стандартизованы (ГОСТ 13552-81*).
Для образования шарниров в отверстия звеньев вставляют призмы с цилиндрическими рабочими поверхностями. Призмы опираются на лыски. При специальном профилировании отверстии пластин и соответствующих поверхностей призм можно получить в шарнире практически чистое качение. Имеются экспериментальные и эксплуатационные данные о том, что ресурс зубчатых цепей с шарнирами качения во много раз выше, чем цепей с шарнирами скольжения.
Во избежание бокового сползания цепи со звездочек предусматривают направляющие пластины, представляющие собой обычные пластины, но без выемок для зубьев звездочек. Применяют внутренние или боковые направляющие пластины. Внутренние направляющие пластины требуют проточки соответствующей канавки на звездочках. Они обеспечивают лучшее направление при высоких скоростях и имеют основное применение.
Достоинствами зубчатых цепей по сравнению с роликовыми являютсются 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.
Тяговые цепи подразделяют г. а три основных типа: пластинчатые но ГОСТ 588-81*; разборные по ГОСТ 589 85; круглозвепные (нормальной и повышенной прочности) соответственно по ГОСТ 2319-81.
Пластинчатые цепи служат для перемещения грузов под любым углом к горизонтальной плоскости в транспортирующих машинах (конвейерах, подъемниках, эскалаторах и др.). Они обычно состоят из пластин простой формы и осей со втулками или без втулок; для них характерны
большие шаги, так как боковые пластины часто используют для закрепления полотна транспортера. Скорости движения цепей этого типа обычно не превышают 2...3 М/С.
Круглозвенные иепи используют в основном для подвеса и подъема грузов.
Существуют специальные цепи, передающие движение между звездочками с взаимно перпендикулярными осями. Валики (оси) двух соседних звеньев такой цепи взаимно перпендикулярны.
§ 3. 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.
Частоты вращения звездочек и скорость ограничиваются величиной силы удара, возникающей между зубом звездочки и шарниром цепи, износом и шумом передач. Наибольшие рекомендуемые и предельные частоты вращения звездочек приведены в табл. 3. Скорости движения цепей обычно не превышают 15 м/с, однако в передачах с цепями и звездочками высокого качества при эффективных способах смазывания достигают 35 м/с.
Средняя скорость цепи, м/с,
V=znP/(60*1000)
где z - число зубьев звездочки; п стота ее вращения, мин-1; Р-
Широкое применение цепных передач в самых различных машинах и механизмах обусловлено набором предоставляемых ими характеристик. Главными достоинствами подобного способа передачи энергии выступает универсальность, простота и экономичность.
Под цепной передачей понимается передача вращательного движения, которая осуществляется между расположенными параллельно друг к другу валами при помощи бесконечной цепи, соединяющей размещенные на них звездочки. Как ременная, цепная передача относится к передачам с гибкой связью. Однако, она способна изгибаться исключительно в одной плоскости, поэтому может быть эффективно использована только для расположенных параллельно валов.
Особенности цепной передачи и ее отличия от ременной
Первое серьезное отличие двух самых широко распространенных видов передач – цепной и ременной – было указано выше. Оно заключается в возможности изгиба цепи только в одной плоскости и, как следствие, использование исключительно для валов, расположенных параллельно друг другу.
Другим немаловажным отличием выступает отсутствие в цепной передаче ключевого значения такого важного параметра, как угол обхвата цепью звездочки. В отличие от ременной передачи он не играет настолько серьезной роли в обеспечиваемых при передаче энергии характеристиках.
В качестве существенного фактора, являющегося плюсом цепной передачи, можно назвать отсутствие необходимости предварительно натягивать цепь, так как действие механизма обеспечивается зацеплением звеньев цепи с зубьями звездочек.
Важной особенностью цепной передачи выступает возможность эффективного использования практически для любых межосевых расстояний – как для малых, так и для больших. Она дополняется способностью передачи мощности от одного вала сразу нескольким. Кроме того, цепная передача может быть как понижающей, так и повышающей, что также является характерной отличительной чертой этого способа передачи энергии.
Классификация цепных передач
При классификации цепных передач применяется несколько признаков. Например, по функциональному назначению и способу использования в машиностроении и других отраслях промышленности различают три вида цепей:
грузовые. Основной целью использования этого типа выступает подвеска и перемещение различных грузов. В подобной ситуации механизм, как правило, является частью какого-либо грузоподъемного оборудования или устройства, а скорость перемещения, главным образом, по вертикали составляет не более 0,5 м/с;
тяговые. В этом случае цепь также используется для перемещения грузов, но с более высокой скоростью, достигающей 2-4 м/с. Это объясняется тем, что движение осуществляется в значительной степени по горизонтали с применением таких механизмов, как элеваторы, транспортеры, эскалаторы и т.д.;
приводные. Наиболее распространенный вариант цепей, обычно используемый с малым шагом, что позволяет снизить нагрузки и увеличить срок службы изделия. Целью его использования выступает передача энергии в крайне обширном интервале скоростей, причем показатель передаточного отношения является величиной постоянной.
Именно последний вид цепей применяется в цепных передачах. Более того, слово приводные при их описании часто опускается, а в большей части технической и справочной литературы понятия «приводная цепь» и «цепь в цепной передаче» в значительной степени тождественны.
Другими классифицирующим параметрами цепных передач выступают:
тип цепи – роликовые, зубчатые или втулочные;
число рядов – одно- и многорядные;
количество ведомых валов/звездочек – двух- и многозвенные;
расположение звездочек – горизонтальные, вертикальные или наклонные;
вариант регулировки степени провисания цепи – с натяжной звездочкой или специальным натяжным устройством;
конструкция – открытые и закрытые;
влияние на частоту вращения валов – повышающие и понижающие.
Достоинства цепной передачи
Большая часть преимуществ цепной передачи обычно рассматривается по сравнению с ременной. Это вполне логично, так именно эти два способа передачи вращательной энергии используются наиболее широко. Некоторые достоинства цепной передачи наглядно проявляются по отношению к зубчатой, которая также применяется на практике достаточно часто.
Основными плюсами использования цепной передачи выступают такие:
высокий уровень прочностных характеристик, который допускает намного более серьезные нагрузки. В результате при компактных размерах обеспечивается большая эффективность;
возможность использования в одном механизме сразу нескольких ведомых звездочек;
возможность передачи энергии на крайне серьезные расстояния, доходящие до 8 м;
относительно небольшой (по сравнению с ременной передачей – меньше в 2 раза) уровень радиальной нагрузки на валы;
высокая эффективность. КПД цепной передачи находится на уровне 90%-98%;
серьезная мощность передаваемой энергии, параметры которой достигают нескольких тысяч кВт;
впечатляющие показатели скорости движения цепи и значения передаточного числа, составляющие, соответственно, до 35 м/с и 10;
компактность механизма;
отсутствие такого негативного фактора, характерного для ременной передачи, как скольжение;
простая и удобная замена цепи, которая дополняется отсутствием необходимости серьезного начального натяжения.
Недостатки цепной передачи
Количество очевидных минусов рассматриваемого способа передачи энергии существенно меньше числа достоинств, перечисленных выше. Тем не менее, недостатки присутствуют и к их числу относятся:
достаточно высокая цена изготовления механизма и главной его расходной части – самой цепи;
отсутствие возможности применять передачу при реверсировании без ее полной остановки;
использование цепной передачи предусматривает практически обязательное применение картеров;
далеко не всегда конструкция механизма позволяет обеспечить удобную подачу смазки к шарнирам и звеньям цепи;
при небольшом количестве зубьев наблюдается непостоянство скорости движения цепи, что становится причиной колебания такого важного параметра как передаточное отношение;
высокий уровень шума, сопровождающего эксплуатацию устройства;
серьезные требования к правильному расположению валов;
необходимость в постоянном контроле над работой механизма и его обслуживании, отсутствие которых могут привести к быстрому износу.
Сравнение недостатков и достоинств показывает, что при грамотном использовании цепная передача позволяет добиться высокого КПД при разумном уровне затрат. Главное при этом – грамотно воспользоваться очевидными преимуществами этого механизма, минимизировав его минусы.
Цепная передача
К атегория:
Крановщикам и стропальщикам
Цепная передача
Для чего служит цепная передача?
Цепная передача служит для передачи вращательного движения между удаленными друг от друга валами.
Из каких частей состоит цепная передача?
Цепная передача (рис. 1) состоит из двух колес, называемых звездочками, и охватывающей их цепи. Причем одна звездочка называется ведущей, а другая ведомой и вращение ведущей звездочки преобразовывается во вращение ведомой звездочки благодаря сцеплению цепи с зубьями звездочки.
Как различают по конструкции приводные цепи?
По конструкции приводные цепи различают: зубчатые, роликовые, втулочные и др. Зубчатые цепи состоят из пластин с зубьями, соединенных между собой втулками, и шарнирно укреплены на общем валике. Роликовая цепь состоит из шарнирно соединенных пластинок, между которыми устанавливаются ролики, свободно вращающиеся на втулке, запрессованной в отверстие внутренних пластин.
Что называется шагом цепи?
Рис. 1. Цепная передача: 1 - цепь; 2 - звездочка; 3 - шаг
Расстояние между двумя одинаковыми точками звеньев называется шагом цепи. Причем у роликовых цепей шагом называется расстояние между центрами
роликов; у зубчатых цепей - расстояние между осями двух валиков, расположенных в смежных звеньях цепи.
Каковы достоинства цепных передач?
К достоинствам цепных передач по сравнению с ременными следует отнести то, что при цепной передаче не происходит проскальзывание. Кроме того, цепная передача имеет довольно высокий КПД, достигающий 0,98, и занимает значительно меньше места по ширине.
Цепную передачу относят к передачам зацеплением с гибкой связью. Она состоит из ведущей и ведомой звездочек, огибаемых цепью Достоинства цепных передач . 1. По сравнению с зубча- тыми передачами цепные передачи могут передавать движение между валами при значительных межосевых расстояниях (до 5 м).
2. По сравнению с ременными передачами: более компактны, могут передавать большие мощности, требуют значительно меньшей силы предварительного натяжения, обеспечивают постоянство передаточного числа (отсутствуют скольжение и буксование).
3. Могут передавать движение одной цепью нескольким звездочкам. Недостатки. 1. Значительный шум при работе вследствие удара звена цепи о зуб звездочки при входе в зацепление, особенно при малых числах зубьев и большом шаге (этот недостаток ограничивает применение цепных передач при больших скоростях).
2. Сравнительно быстрое изнашивание шарниров цепи; необходимость применения системы смазывания.
3. Удлинение цепи из-за износа шарниров и сход ее со звездочек, что требует применения натяжных устройств.
Применение. Цепные передачи применяют в станках, промышленных роботах, транспортных, сельскохозяйственных и других машинах для передачи движения между параллельными валами на значительные расстояния, когда применение зубчатых передач нецелесообразно, а ременных невозможно. Наибольшее применение получили цепные передачи мощностью до 120 кВт при окружных скоростях до 15 м/с.
32. Классификация цепей
Приводная цепь - главный элемент цепной передачи - состоит из соединенных шарнирами отдельных звеньев. Помимо приводных бывают тяговые и грузовые цепи, которые здесь не рассматриваются. Основные типы стандартизованных приводных цепей: роликовые, втулочные и зубчатые. Роликовые приводные цепи. Состоят из двух рядов наружных и внутренних пластин (рис. 14. 2). В наружные пла стины запрессованы оси, пропущенные через втулки, запрессованные, в свою очередь, во внутренние пластины. На втулки предварительно свободно надеты закаленные ролики. При относительном повороте звеньев ось проворачивается во втулке, образуя шарнир скольжения. Зацепление цепи со звездочкой происходит через ролик, который, поворачиваясь на втулке, перекатывается по зубу звездочки. Такая конструкция позволяет выравнять давление зуба на втулку и уменьшить изнашивание как втулки, так и зуба. Роликовые цепи имеют широкое распространение. Их применяют при скоростях v ≤ 15 м/с. 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. Втулочные цепи применяют в неответственных передачах при v ≤ 1 м/с. Втулочные и роликовые цепи изготовляют однорядными (рис. 14.2) и многорядными (рис. 14.3) с числом рядов 2, 3 и 4. Многорядная цепь с меньшим шагом позволяет заменить однорядную с большим шагом и тем самым уменьшить диаметры звездочек, снизить динамические нагрузки в передаче. Концы осей расклепывают, поэтому звенья цепи неразъемны. Зубчатые приводные цепи состоят из звеньев, составленных из набора пластин и шарнирно соединенных между собой (рис. 14.4). Каждая пластина имеет по два зуба и впадину между ними для размещения зуба звездочки. Число пластин определяет ширина цепи В, которая зависит от передаваемой мощности. Рабочими гранями являются плоскости пластин, расположенные под углом 60°. Этими гранями каждое звено цепи вклинивается между двумя зубьями звездочки, имеющими трапециевидный профиль (см. рис. 14.7). Благодаря этому зубчатые цепи работают более плавно, с малым шумом, лучше воспринимают ударную нагрузку и допускают более высокие скорости. Однако по сравнению с другими зубчатые цепи тяжелее и дороже. Их применяют при скоростях v ≤ 35 м/с. Для устранения бокового спадания цепи со звездочек применяют направляющие пластины 1 (см. рис. 14. 4), расположенные в середине или по бокам цепи.
