Меню

Каковы преимущества цепной передачи по сравнению с ременной



Детали машин

Цепные передачи

Общие сведения о цепных передачах

Цепная передача относится к передачам зацеплением с гибкой связью. Мощность в цепной передаче посредством многозвенной шарнирной цепи передается от ведущей к ведомой звездочке, размещенных на параллельных валах.

Классификация цепных передач

Цепные передачи классифицируют по типу применяемой цепи. В настоящее время применяют роликовые, втулочные и зубчатые цепи, которые, в свою очередь, могут быть однорядными и многорядными.

В роликовых и втулочных цепях зацепление звеньев со звездочкой осуществляется через ролик или втулку, при этом долговечность цепи возрастает, но возрастает ее масса и стоимость.

Зубчатые цепи набирают из пластин, при этом большое значение на эксплуатационные качества цепи имеет конструкция шарнира. В конструкцию входит направляющая пластина, предотвращающая сползание цепи со звездочки.

По сравнению со втулочными зубчатые цепи работают более плавно, обеспечивают большую кинематическую точность (плавность хода передачи) , могут передавать бóльшую мощность, имеют высокий КПД, но их масса и стоимость значительно выше.

В зависимости от типа применяемой цепи зависит конструкция звездочек цепной передачи. Звездочки для втулочной и роликовой цепи представлена на рис. 2 слева, звездочка для зубчатой цепи – справа.

Достоинства цепных передач

По сравнению с зубчатыми передачами:
Преимущество цепных передач в сравнении с зубчатыми заключается в том, что они способны передавать движение между валами при значительных межосевых расстояниях (до 8 м).

По сравнению с ременными передачами:
По сравнению с ременными передачами (передачами трением) цепные передачи (передачи зацеплением) выгодно отличаются компактностью, способностью передавать бóльшие мощности при одинаковых размерах, постоянством передаточного числа и меньшей требовательностью к предварительному натяжению цепи (иногда предварительный натяг для цепных передач не применяется) .
Кроме того, цепные передачи устойчиво работают при малых межосевых расстояниях между звездочками, тогда как ременная передача может пробуксовывать при малых углах обхвата шкива ремнем.

К достоинствам цепных передач можно отнести высокий КПД и безотказность при работе в условиях частых пусков и торможений.

Недостатки цепных передач

1. Значительный шум и вибрация 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 и установки в закрытых корпусах.

3. Удлинение цепи вследствие износа шарниров и сход ее со звездочек, что требует применения натяжных устройств.

4. По сравнению с зубчатыми передачами цепные передают движение менее плавно и равномерно.

Область применения цепных передач

Цепные передачи находят широкое применение во многих областях машиностроения, конструкциях сельскохозяйственных и дорожных машин, станкостроении и т. д.
Их применяют в станках, мотоциклах, велосипедах, промышленных роботах, буровом оборудовании, подъемно-транспортных, строительно-дорожных, сельскохозяйственных, полиграфических и других машинах для передачи движения между параллельными валами на значительные расстояния, когда применение зубчатых передач нецелесообразно, а ременных невозможно.

Цепные передачи наибольшее применение получили для передачи мощностей до 120 кВт при окружных скоростях до 15 м/сек.

Приводные цепи

Приводная цепь – главный элемент цепной передачи – состоит из соединенных шарнирами отдельных звеньев. Помимо приводных бывают тяговые и грузовые цепи, которые в этом разделе сайта не рассмотрены.
Основные типы стандартизованных приводных цепей (см. рис. 1) : роликовые, втулочные и зубчатые.
В тихоходных цепных передачах применяются, также, фасоннозвенные цепи (крючковые или штыревые).

Роликовые приводные цепи

Роликовые приводные цепи состоят из двух рядов наружных 1 и внутренних 2 пластин (см. рис. 1) . В наружные пластины запрессованы оси 3, пропущенные через втулки 4, запрессованные в свою очередь во внутренние пластины. На втулки предварительно надеты свободно вращающиеся закаленные ролики 5.
Концы осей после сборки расклепывают с образованием головок, препятствующих спаданию пластин.
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 выровнять давление зуба на втулку и уменьшить изнашивание как втулки, так и зуба.

Пластины очерчены контуром, напоминающим цифру 8 и обеспечивающим равную прочность пластины во всех сечениях.
Роликовые цепи имеют широкое распространение. Их применяют при скоростях v ≤ 15 м/сек.

Приводные роликовые цепи по ГОСТ 13568-75 различают:

  • однорядные нормальные (ПР),
  • однорядные длиннозвенные облегченные (ПРД),
  • однорядные усиленные (ПРУ),
  • двухрядные (2ПР),
  • трехрядные (ЗПР),
  • четырехрядные (4ПР),
  • с изогнутыми пластинками (ПРИ).

Из роликовых однорядных цепей наиболее распространены нормальные ПР. Длиннозвенные облегченные цепи ПРД изготовляют с пониженной разрушающей нагрузкой; допускаемая скорость для них до 3 м/сек.
Усиленные цепи ПРУ изготовляют повышенной прочности и точности; их применяют при больших и переменных нагрузках, а также при высоких скоростях.

Читайте также:  Сравнения солнца с другими солнцами

Многорядные цепи позволяют увеличивать нагрузку пропорционально числу рядов, поэтому их применяют при передаче больших мощностей. Роликовые цепи с изогнутыми пластинами повышенной податливости применяют при динамических нагрузках (ударах, частых реверсах и т. д.) .

Втулочные приводные цепи

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 (см. рис. 1) состоит из внутренних пластин 1, напрессованных на втулки 2, свободно вращающиеся на валиках 5, на которых напрессованы наружные пластины 4.
В зависимости от передаваемой мощности приводные втулочные цепи изготовляют однорядными (ПВ) и двухрядными (2ПВ).
Эти цепи простые по конструкции, имеют небольшую массу и наиболее дешевые, но менее износоустойчивы, поэтому применение их ограничивают небольшими скоростями, обычно до 10 м/сек.

Роликовая однорядная цепь (рис. 1) отличается от втулочной тем, что на ее втулках 2 устанавливают свободно вращающиеся ролики 5. Ролики заменяют трение скольжения между втулками и зубьями звездочек во втулочной цепи трением качения. Поэтому износостойкость роликовых цепей по сравнению со втулочными значительно выше и соответственно их применяют при окружных скоростях передач до 20 м/сек.

Втулочные и роликовые цепи изготовляют однорядными и многорядными с числом рядов 2, 3, 4 и более. Многорядная цепь с меньшим шагом t позволяет заменить однорядную с большим шагом и тем самым уменьшить диаметры звездочек, снизить динамические нагрузки в передаче.
Многорядные цепи могут работать при существенно больших скоростях движения цепи. Нагрузочная способность цепи возрастает почти прямо пропорционально числу рядов.

Соединение концов цепи при четном числе ее звеньев производят соединительным звеном, при нечетном – менее прочным переходным звеном с изогнутыми пластинами. Поэтому применяют цепи с четным числом звеньев.

Зубчатые приводные цепи

Зубчатая цепь (см. рис. 1) в каждом звене имеет набор пластин 1 (число их определяется шириной цепи и зависит от передаваемой мощности) с двумя выступами (зубьями) и с впадиной между ними для зуба звездочки. Эта цепь изготовляется с шарнирами трения качения. В отверстиях пластин каждого шарнира устанавливаются две призмы 2 и 3 с криволинейными рабочими поверхностями.
Одна из призм соединяется с пластинами одного звена, а другая — с пластинами соседнего звена, в результате чего в процессе движения цепи призмы перекатывают одна другую. Благодаря этому зубчатые цепи работают плавно, с малым шумом, лучше воспринимают ударную нагрузку и допускают высокие скорости.

Применяют также зубчатые цепи с шарнирами трения скольжения, но их долговечность примерно в два раза ниже, чем у зубчатых цепей с шарнирами трения качения.

Относительный поворот звеньев в таких цепях обеспечивают шарниры скольжения.
Шарнир скольжения состоит из оси и двух вкладышей, закрепленных в фигурных пазах пластин. При повороте пластин вкладыши скользят по осям, поворачиваясь в пазах пластин.
Вкладыши позволяют увеличить площадь контакта в 1,5 раза.
Шарнир допускает поворот пластины на угол φmax , который обычно не превышает 30°.

Для устранения бокового спадания цепи со звездочек применяют внутренние (расположенные по середине ширины цепи) или боковые направляющие пластины. Направляющие пластины представляют собой обычные пластины, но без выемок для зубьев звездочек.
Для внутренних направляющих пластин на зубьях звездочек выполняют проточки соответствующего профиля.
Делительный диаметр d звездочки для зубчатых цепей больше ее наружного диаметра.

Зубчатые цепи вследствие лучших условий зацепления с зубьями звездочек работают с меньшим шумом, поэтому их иногда называют бесшумными. Так как ширина зубчатых цепей может быть какой угодно (встречаются цепи шириной до 1,7 м) , то их применяют для передачи больших мощностей.
Однако, по сравнению с роликовыми зубчатые цепи тяжелее, сложнее в изготовлении и дороже, поэтому область применения зубчатых цепей сокращается.
Преимущественное применение в настоящее время имеют передачи роликовыми и втулочными цепями.

Фасоннозвенные цепи

Фасоннозвенные цепи (см. рис. 1) различают двух типов: крючковые и штыревые.
Крючковая цепь состоит из звеньев одинаковой формы, отлитых из ковкого чугуна или штампованных из полосовой стали ЗОГ без дополнительных деталей.
Сборку и разборку этой цепи осуществляют путем взаимного наклона звеньев на угол 60°.

В штыревой цепи литые звенья 1 из ковкого чугуна соединяются зашплинтованными стальными (из стали Ст3) штырями 2.

Фасоннозвенные цепи применяют при передаче небольших мощностей, при малых скоростях (крючковая до 3 м/сек, штыревая до 4 м/сек) , обычно в условиях несовершенной смазки и защиты.
Звенья фасоннозвенных цепей не обрабатывают. Благодаря небольшой стоимости и легкости ремонта фасоннозвенные цепи широко применяют в сельскохозяйственных машинах.

Материал цепей

Цепи должны быть износостойкими и прочными.
Пластины цепей изготовляют из сталей марок 50, 40Х и других с закалкой до твердости 40. 50 HRC.
Оси, втулки, ролики и призмы – из цементируемых сталей марок 20, 15Х и других с закалкой до твердости 52. 65 HRC.
Повышением твердости деталей можно повысить износостойкость цепей.

Звездочки и диски составных звездочек в основном изготовляют из среднеуглеродистой или легированной стали 40, 45, 40Х, 50Г2, 35ХГСА, 40ХН с закалкой до твердости HRC40. 50 или цементуемой стали 15, 20, 15Х, 20Х, 12ХН2 с термообработкой до твердости HRC50. 60.

Звездочки тихоходных передач при скорости цепи v ≤ 3 м/сек и отсутствии динамических нагрузок изготовляют также из серого или модифицированного чугуна СЧ15, СЧ18, СЧ20, СЧ30 с твердостью поверхности до НВ260. 300.
Применяют звездочки с зубчатым венцом из пластмасс (дюропласта или вулколана), которые способствуют уменьшению шума и износа цепей при работе передачи.

Геометрические и кинематические параметры цепной передачи

Основным параметром цепной передачи является шаг t цепи, т. е. расстояние между осями двух ближайших шарниров цепи (см. рис. 2) . Чем больше шаг, тем выше нагрузочная способность цепи.

Диаметр делительной окружности звездочки d определяется по формуле:

где z – число зубьев звездочки.

Шаг t у звездочек измеряют по хорде делительной окружности.

Оптимальное межосевое расстояние передачи принимают из условия долговечности цепи:

где t – шаг цепи.

Длина цепи в шагах:

где z1 и z2 – число зубьев звездочек.

Число зубьев малой звездочки выбирают из соотношения

Окончательное значение межосевого расстояния:

здесь и далее: «√» — знак квадратного корня, |…| — границы подкоренного выражения.

Передаточное отношение цепной передачи нельзя определять как отношение диаметров делительных окружностей звездочек. В пределах одного оборота звездочки передаточное отношение не остается постоянным, поэтому обычно говорят о средней скорости цепи, м/сек:

где ω , z – угловая скорость и число зубьев звездочки.

Источник

Достоинства и недостатки цепных передач

1) возможность применения при значительном (до 5 м) межосевом расстоянии;

2) меньшие, чем у ременных передач габариты;

3) отсутствие скольжения и высокий КПД;

4) малые силы, действующие на валы, так как нет необходимости в большом предварительном натяжении цепи;

5) возможность простой и легкой замены цепи;

6) возможность передачи движения нескольким звездочкам.

Недостатки цепных передач:

1) значительный шум из-за удара звена цепи при входе в зацепление, особенно при малом числе зубьев звездочек и большом шаге;

2) они требуют более высокой точности установки валов, чем клиноременные передачи и более сложного ухода и регулирования;

3) передачи требуют установки в картерах;

4) сравнительно быстрое изнашивание шарниров цепи вследствие затруднительного подвода смазочного материала;

5) удлинение цепи из-за износа шарниров, что требует применения натяжных устройств;

6) скорость движения цепи, особенно при малых числах зубьев звездочек, не постоянна.

Детали цепных передач

Цепи

Цепь является основным элементом, определяющим ее надежность и долговечность. Цепь состоят из шарнирно соединенных звеньев. Параметры цепей регламентированы стандартами. Характеристикой прочности цепи служит разрушающее усилие, величина которого устанавливается опытным путем на заводе-изготовителе.

Основными геометрическими характеристиками цепи является шаг «t» и ширина «b». По этим размерам и подбирают цепи.

Грузовые цепи (Рис. 11.2, а, б) работают при малых скоростях (до 0,25 м/с) и больших нагрузках, их выполняют круглозвенными или простыми пластинчатыми и применяют для подвески, подъема и опускания груза в грузоподъемных устройствах.

Тяговые цепи (Рис. 11.2, в) – работают при средних скоростях (до 2…4 м/с). Состоят из пластин простой формы и осей со втулками или без них. Эти цепи имеют большие шаги, т. к. Общая длина цепи значительна и их зубья взаимодействуют со звездочками, габариты которых нежестко ограничены. Применяются для перемещения грузов в транспортирующих устройствах.

Приводные цепи (Рис. 11.2, г–л) – работают при значительных скоростях. Они выполняются с малым шагом для уменьшения динамических нагрузок и с износоустойчивыми шарнирами для обеспечения необходимой долговечности цепи.

Рис. 11.2. Основные типы цепей

В настоящем разделе курса рассматриваются только приводные цепи.

Различают приводные роликовые (Рис. 11.3) и втулочные цепи (ГОСТ 13568-75).

Приводная роликовая (ПР) цепь состоит из последовательно чередующихся внутренних (1) и внешних (2) пластин (3 звеньев), шарнирно соединенных между собой. Каждый шарнир состоит из валика (3) диаметром «d», впрессованного во внешние пластины и втулки (4), впрессованной в отверстие внутренних пластин (Рис. 11.3). Ролик (5) свободно вращается на втулке и предназначен для уменьшения износа звеньев звездочки. Концы цепи соединяются с помощью разборного дополнительного звена.

Рис. 11.3. Конструкция роликовой цепи

Приводная втулочная (ПВ) цепь отличается от роликовой тем, что не имеет роликов (5). Вес цепи меньше, но износ зубьев звездочки больше за счет скольжения между втулками и зубьями.

Длина цепи кратна числу соединительных пластин. При их чётном числе для соединения цепи в кольцо применяются нормальные соединительные звенья (Рис. 11.4, а), а при нечётном специальные переходные звенья (Рис. 11.4, б).

Рис. 11.4. Соединительные звенья роликовой цепи:
нормальные (а), переходные (специальные) (б)

Для уменьшения размеров передачи при реализации больших усилий обычно применяют многорядные цепи с малым шагом. Их собирают из тех же элементов, за исключением валиков, длина которых равна общей ширине цепи. Чаще всего применяют 2-х (2ПР) и 3-х (3ПР) – рядные цепи.

Если передача работает в условиях ударной нагрузки, то применяют цепи с изогнутыми пластинами (ПРИ), благодаря чему в цепи возникают деформации изгиба и повышается податливость цепи (Рис. 11.2, е). Деформирование пластин способствует гашению ударов.

Для пластин используется сталь 50 и 40Х, для втулок и валиков – сталь 20, 20Г, 20Х и др. при твердости HRC 47…55.

Рис. 11.5. Приводная зубчатая цепь

Зубчатая цепь (Рис. 11.2, з, и, Рис. 11.5)состоит из набора пластин, каждая из которых имеет по два зуба и впадину между ними для зуба звездочки. Цепи обеспечивают плавную и бесшумную работу. Для предотвращения смещения зубчатой цепи во время работы вдоль оси звездочки устанавливают направляющие пластины.

Крючковые цепи (Рис. 11.2, к) составляется из одних звеньев специальной формы без дополнительных деталей. Соединение звеньев производится при боковом перемещении их с наклоном звеньев друг к другу под углом 60°.

Втулочно-штырьевые цепи (Рис. 11.2, л)собираются из чугунных звеньев с помощью стальных штырей, фиксируемых шплинтами. Эти цепи широко применяются в сельскохозяйственном машиностроении.

Зубчатые ремни изготавливают из резины, армированной стальными тросиками (0,3…0,8) мм. Основные размеры выбираются по нормали ОН6-07-5-63 в зависимости от модуля
m = 2, 3, 4, 5, 7, 10 мм.

Дата добавления: 2015-01-26 ; просмотров: 2372 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Цепная передача их достоинство и недостатки.

Цепная передача в самом распространенном виде состоит из расположенных на некотором расстоянии друг от друга двух колес, называемых звездочками, и охватывающей их цепи .

Цепные передачи в зависимости от конструкции цепей применяют для передачи мощностей до 5000 кВт при окружных скоростях до 30 ÷ 35 м/с. наиболее распространены цепные передачи для мощностей до 100 кВт при окружных скоростях до 15 м/с.

Наибольшее применение цепные передачи получили в транспортных, сельскохозяйственных, строительных, горных и нефтяных машинах, а также в станках.

Достоинства:

1.Отсутствие проскальзывания, компактность (они занимают значительно меньше места по ширине) и меньше нагрузки на валы и подшипники (нет необходимости в большом начальном натяжении цепи). К.п.д. цепной передачи довольно высокий, достигающий значения η = 0,98.

Недостатки:

1.Удлинение цепи вследствие износа ее шарниров и растяжения пластин, в результате чего она имеет неспокойный ход.

2.Наличие в элементах цепи переменных ускорений, вызывающих динамические нагрузки тем больше, чем выше скорость движения цепи, и чем меньше зубьев на меньшей звездочке.

3.Необходимость внимательного ухода при ее эксплуатации.

Мощность Р = Ft υ

Скорость цепи υ = n Z рц /60, где рц шаг цепи

Межосевое расстояние (а ) и длина цепи (Lр )

где dа наружный диаметр звездочки

Lр = ,значение округляется доцелого четного числа.

Цепи, применяемые в цепных передачах, называют п р и в о д —

ными. Приводные цепи по конструкции различают: втулочные, роликовые, зубчатые и фасоннозвенные.

Основными геометрическими характеристиками цепи служат

ш а г ( рц или t) т. е. расстояние между осями двух ближайших шарниров цепи, и ш и р и н а, а основной силовой характеристикой – р а з р у ш а ю щ а я н а г р у з к а ц е п и, устанавливаемая опытным путем.

Втулочная однорядная цепь состоит из внутренних пластин , напрессованных на втулки , свободно вращающихся на валиках , на которые напрессованы наружные пластины . По ГОСТ 10947 – 64 нормализованы приводные втулочные цепи однорядные ПВ и двухрядные 2ПВ. Эти цепи самые простые по конструкции, наиболее легкие по весу и наиболее дешевые, но наименее износоустойчивые, и поэтому применение их ограничивают небольшими скоростями обычно до 10 м/с.

Источник