§ 1. Цепи и звездочки

Роликовая цепь (рис. 23.2) состоит из последова­тельно чередующихся внутренних 1 и внешних 2 звеньев, шарнирно соединенных между собой. Каждое звено выполнено из двух пластин, напрессованных на втулки 3 (у внутренних звеньев) или оси-валики 4 (у наружных звеньев). Для умень­шения износа зубьев звездочек на втулку перед сборкой звена надевают ролик 5, свободно вращающийся на ней.

Концы цепи соединяют с помощью соединительного звена со шплинтами (рис. 23.3, а) или штифтами, если цепь имеет четное число шагов. Цепь с нечетным числом шагов соеди­няется через переходное звено (рис. 23.3, б). Переходное звено менее прочно, чем соединительное, поэтому стремятся исполь­зовать цепи с четным числом шагов.

Рис. 23.2. Роликовая цепь

Основным параметром цепей является шаг t — расстояние между осями двух смежных роликов наружного или внутрен­него звена, от которого зависит несущая способность цепи. С увеличением шага цепи уменьшается ее быстроходность и несущая способность. Обычно 0,01а 0,04 а (а — межосевое расстояние). Характеристикой прочности цепи служит разру­шающая нагрузка, устанавливаемая экспериментально заво­дом-изготовителем.

а) б)

Рис. 23.3. Соединительное и переходное звенья

В зависимости от отношения шага цепи t к диаметру ролика D различают цепи легкой (ПРЛ), нормальной (ПР) серии и длиннозвенные цепи (ПРД, t/D > 2). Последние при­меняются в основном в сельскохозяйственных машинах.

При больших нагрузках и скоростях в передачах приме­няют многорядные роликовые цепи (двухрядные 2ПР, трехряд­ные ЗПР и четырехрядные 4ПР). Многорядные цепи набирают из тех же элементов, что и однорядные, однако валики имеют увеличенную длину. Разрушающие нагрузки для этих цепей пропорциональны числу рядов.

В строительных и дорожных машинах, работающих при тяжелых режимах работы, применяют роликовые цепи с изог­нутыми пластинами (ПРИ), подобными переходным звеньям обычных цепей. Благодаря высокой осевой податливости такие цепи лучше работают при ударных нагрузках, частых ревер­сах и т. п.

В машиностроении наряду с роликовыми цепями приме­няют так называемые втулочные цепи однорядные ПВ и двух­рядные 2ПВ, обладающие большей быстроходностью.

Зубчатые цепи по ГОСТ 13552-81 (рис. 23.4) обеспечи­вают плавную работу с меньшим шумом, чем роликовые цепи. Они имеют также большую допускаемую скорость и повышенную прочность.

Цепь состоит из рабочих и направляющих пластин, соеди­ненных между собой сегментными призмами. Рабочая пластина 1 имеет зубообразную форму и два фасонных отверстия для призм. Направляющая пластина 2 не имеет выреза в середине, она предохраняет цепь от смещения вдоль оси звездочек во время работы.

Рис. 23.4. Зубчатая цепь

Рис. 23.5. Зубья звездочки роликовой цепи

Рабочими поверхностями зубьев цепи являются боковые наружные стороны зубчатых выступов пластин, очерченные плоскостями. Этими плоскостями каждое звено садится на два зуба звездочки, имеющих трапециевидную форму. Зубча­тые цепи имеют ограниченное применение, они сложны в из­готовлении и тяжелее роликовых цепей.

Пластины цепей изготовляют из среднеуглеродистых и ле­гированных сталей 45, 50, 40Х, 40ХН и др. и затем закали­вают до твердости HRC 50 - 65. Оси, втулки и призмы обычно изготовляют из сталей 15, 15Х, 20Х и др., цементуют и подвергают закалке до твердости HRC 50 - 65.

Профилирование звездочек (рис. 23.5, а) производят по стан­дарту, предусматривающему износоустойчивые профили. Про­фили зуба (рис. 23.5, б) состоят из радиусной головки (уча­сток АВ) небольшого прямолинейного переходного участка ВС, дуги СД и сопряженной с ней радиусной впадиной. Ширина b зубчатого венца звездочки принимается несколько меньшей расстояния между внутренними пластинками b_BH.

Числа зубьев звездочек z₁ и z₂ выбирают из условия обеспечения минимальных габаритов и более плавного хода цепи.

Для получения наименьших размеров передачи z₁ должно быть минимальным. Однако с уменьшением z₂ увеличиваются неравномерность хода цепи, динамические нагрузки, шум в передаче и снижается долговечность.

На основании экспериментальных исследований и опыта эксплуатации передач во многих странах принято z_1min=19 при v_ц > 2 м/с.

В тихоходных передачах допускается z_1min = 13 15. В передачах, работающих с ударными нагрузками,z_1min = 23.

Для обеспечения плавности работы, высокой долговечности, ограничения шума в передачах со средними и высокими ско­ростями рекомендуется принимать z₁= 29 – 2и 19.

Излишне большие значения z₁ способствуют повышенному износу шарниров и увеличению шага цепи («вытяжке» цепи). Для роликовых цепей (кроме ПРИ)

где К = 2h/t — коэффициент высоты зуба (h — хордальная вы­сота), обычно К = 0,3 0,5; — допускаемое по условиям эксплуатации относительное увеличение шага цепи, %.

Для более равномерного изнашивания цепи желательно при­менять нечетное число зубьев на малой звездочке и четное число зубьев на большой.

Расстояние а между осями звездочек (см. рис. 23.1) также влияет на работоспособность цепи, так как оно определяет частоту нагружения шарниров. При малом а цепь быстро изнашивается, а при большом а ведомая ветвь начинает ко­лебаться из-за сильного провисания (см. рис. 23.1).

На практике стремятся к тому, чтобы

a = (3050)t.

Минимальное значение а ограничивают величиной угла об­хвата цепи (120°):

при и3

мм,

при и > 3

^ММ.

Требуемое число звеньев цепи (длина цепи в шагах) опре­деляют по предварительно выбранным значениям a, t, z₁ и z₂ :

Рис. 23.6. Звездочки

Его округляют до бли­жайшего целого значения, желательно четного, во из­бежание использования ме­нее прочных соединительных звеньев.

Для обеспечения нор­мального провисания ведо­мой ветви цепи межосевое расстояние уменьшают на (0,2-0,4)%.

Звездочки тихоходных пе­редач изготовляют из чугуна СЧ 20 с закалкой или из других антифрикционных высоко­прочных марок чугуна.

Часто звездочки изготовляют из цементуемых или средне-углеродистых легированных сталей (45, 40Х, 50Г2, 15, 20Х, 12ХН3А) с последующей закалкой до HRC > 45.

По конструктивному оформлению звездочки (см. рис. 23.5, а) аналогичны зубчатым колесам. Иногда звездочки изготовляют из диска и ступицы, соединяя их затем болтами или другими соединениями (рис. 23.6).