Статьи — Выбор правильного типа привода

Введение

Если перед инженерами или сервисной службой завода встает вопрос о модернизации существующих приводных систем или же о разработке новых приводов, то существует три распространенных варианта:

• Привод с использованием роликовой цепи;
• Привод с использованием клиноременной передачи;
• Привод с использованием зубчатоременной передачи;

Каждый из этих вариантов имеет свои преимущества и недостатки, а также возможные скрытые затраты, неочевидные на первый взгляд.

 

Цепная передача
(роликовые цепи)

Распространенность цепных приводов основывается на их способности передавать большие значения крутящего момента при малых размерах и относительно низкой стоимости. Компоненты цепного привода стандартны и их легко приобрести. При достаточно низкой начальной стоимости стандартных приводов с роликовой цепью, стоимость их обслуживания может быть очень существенной. Для должного и оптимального функционирования цепной передачи соответсвующее обслуживание просто необходимо.

Оно включает в себя следующие затраты:

• Систему смазки;
• Выравнивание;
• Натяжение;
• Периодическую замену компонентов привода;

Согласно оценкам производителей цепей, износ цепного привода, работающего без смазки, приблизительно в 300 раз выше, чем износ аналогичного привода работающего с соответствующей смазкой. И опять же, согласно оценочным данным производителей цепей, от 90 до 95% всех цепных приводов либо смазываются неправильно, либо не смазываются совсем. А выбор и разработка необходимого типа смазки может повлечь дополнительные расходы. Например стоимость системы циркуляционной смазки может достигать до 75% от общей стоимости всего привода. Помимо системы смазки на ресурс цепной передачи также очень сильно влияет правильное выравнивание звездочек и натяжение цепи.

Другим затратным фактором обслуживания цепной передачи является необходимость замены компонентов привода. Одним из самых слабых мест цепного привода является износ цепи, приводящий к растяжению или вытяжке цепи. Производители рекомендуют заменять роликовую цепь при растяжении порядка 3%. Большинство производителей роликовых цепей также рекомендуют заменять каждый раз звездочки вместе с цепью, так как контакт металл-металл приводит к сильному износу звездочек. Публикуемые таблицы передаваемой мощности основываются на теоретическом расчетном ресурсе, составляющем 15 000 часов, который можно достичь при правильной конструкции привода, правильном натяжении, системе смазки, обслуживании и т.д., но в типичной рабочей среде реальный ресурс привода врядли достигнет идеального. Привод с роликовой цепью, работающей без смазки в жестких условиях, может и не достигнуть 100 часов.

Затраты на обслуживание, упомянутые выше, прибавленные к начальной стоимости, увеличивают реальную стоимость стандартного цепного привода. Однако, помимо затрат на смазку и компоненты привода, есть затраты на рабочую силу, для осуществления частых повторных натяжений. Частые повторные натяжения ведут за собой частые остановы привода, приводящие к простоям производства. Необходимо также учитывать, что цепные передачи имеют максимально возможный КПД не более 91% — 94% (в зависимости от сферы применения), поэтому затраты на электроэнергию также нужно иметь ввиду. Несмотря на дополнительные затраты на обслуживание и электроэнергию, роликовые цепи имеют следующие преимущества над клиноременными и зубчатоременными передачами:

• Универсальность (можно прикреплять к звеньям дополнительные толкатели, для транспортировки грузов, упоры переключателей и т.д.)
• Возможность изменять длину цепи добавляя/исключая соединительные звенья;
• Большой выбор цепей и звездочек в наличии;

 

Клиноременные передачи

Клиновые ремни передают мощность посредством трения между ремнем и шкивом. КПД клиноременной передачи при установке варьируется от 95% до 98%, что характеризует более эффективное использование энергии, чем у цепных передач и в некоторых случаях менее эффективное, чем у зубчатоременных передач. Клиноременная передача является промышленным стандартом и предлагает большой выбор типоразмеров при относительно низкой стоимости, а также легкость установки и тихую работу привода. Клиновые ремни производятся из различных материалов, имеют различные размеры сечений и различные усиливающие материалы. Могут использоваться в одиночном исполнении, в комплекте или же блоком на единой основе из нескольких ремней. Такие передачи идеально подходят для тяжелонагруженных приводов, там где типичны высокие пиковые нагрузки и большой пусковой момент. Стандартные клиновые ремни показывают себя наилучшим образом в приводах со скоростью валов от 500 об/мин и выше и передаточным отношением до 6:1.

Из-за того, что клиновые ремени проскальзывают при превышении допустимой нагрузки, они могут предохранить более дорогое оборудование от поломки. Привод с использованием клиновых ремней дает большую гибкость в выборе местоположения двигателя и выборе нагрузки. Ресурс правильно установленного и обслуживаемого клиноременного привода может составлять от 20000 до 25000 часов на соответствующем оборудовании. Компоненты простого клиноременного привода относительно недороги, просты в установке, замене и обслуживании.

Будучи правильно установленными и натянутыми в соответствие с рекомендациями производителей ремней, эти приводы требуют достаточно малое время на обслуживание, помимо периодических повторных натяжений в соответствие с обычным графиком технического обслуживания. Вследствие проскальзывания клиноременные передачи теряют до 5% эффективности после установки. Если не проводить периодических повторных натяжений клиновые ремни вытягиваются по мере их износа, увеличивая тем самым проскальзывание и сокращая эффективность на 10%. Ремень с формованным зубом обеспечивает увеличение КПД передачи на 2% по сравнению со стандартными исполнениями.

 

Зубчатоременные передачи.

Зубчатые ремни работают по принципу зубчатого зацепления. Зуб ремня круглой, трапецеидальной или сложной криволинейной формы входит в зацепление с канавкой шкива, обеспечивая передачу мощности в приводах с высоким крутящим моментом на высоких и низких скоростях. Изначально компоненты зубчатоременных передач стоят обычно дороже, чем компоненты цепной или клиноременной передачи. Однако зубчатоременные передачи не имеют тех скрытых затрат, присущих цепным приводам. Зубчатоременным передачам не требуется смазки, равно как и не нужна система подачи смазки. Необходимо только соответствующее предохранительное заграждение.

Если роликовая цепь требует частых повторных натяжений, а клиновые ремни периодических повторных натяжений, то обычно зубчатый ремень не требует никаких повторных натяжений на протяжении всего срока службы. Для того, чтобы проиллюстрировать величину возможной вытяжки роликовой цепи, сравним рекомендуемые значения допуска натяжения межосевого расстояния ременных приводов и цепного привода. Длина ремней и цепей одинакова и равна 254 см.

 

Роликовая цепь

Роликовая цепь удлинится на приблизительно 7.6 см за весь срок службы (или 3% длины), т.к. требует величину допуска на межосевое расстояние для натяжения составляющую около 3.8 см.

 

Клиновой ремень

В зависимости от производителя и сечения ремня клиновой ремень требует величину допуска на межосевое расстояние от 3.8 см до 6.4 см.

 

Зубчатый ремень

Обычно зубчатый ремень требует только 0.1 см для допуска на межосевое расстояние, который зависит от типа ремня и производителя. Износ цепей и звездочек является серьезной затратной составляющей при использовании цепных передач. Зубчатые ремни и шкивы обладают значительно меньшим износом. Например если взять зубчатоременный привод с ремнем Gates

PolyChain® GT Carbon™ ремень превосходит цепь по ресурсу на 3 порядка, а шкивы превосходят звездочки на 10 порядков.

Вследствие использования запатентованных кордовых нитей из углеволокна это новое поколение зубчатых ремней предлагает беспрецедентный уровень прочности и плотности передаваемой мощности, что позволяет использовать шкивы значительно меньшего размера. Это в свою очередь приводит к более компактным приводам и более легким, эффективным и экономичным конструкциям.

Как и цепные передачи, зубчатоременные передачи чувствительны к перекосам шкивов и не должны использоваться в тех системах, где перекос изначально заложен в конструкцию. Перекосы приводят к неравномерному изсносу ремня и преждевременному обрыву кордовых нитей из-за их неравномерной загрузки по ширине ремня. И несмотря на то, что зубчатый ремень, такой, как PolyChain® GT Carbon™ устойчив к абразивным средам, коррозии, средам с повышенной влажностью или агрессивным средам, присущим пищевому производству, он может не подойти для использования в некоторых средах с очень высокой степенью агрессивности, где коррозионностойкая цепь будет наилучшим вариантом.

Существует еще одно заблуждение, связанное с зубчатыми ремнями – это то, что они не подходят для серпентинных приводов. Инженеры-разработчики оборудования зачастую думают, что роликовая цепь – это единственное решение для приводов, где нагрузка должна передаваться обеими сторонами. Однако двусторонние резиновые зубчатые ремни, такие, как Gates PowerGrip® GT®2 Twin Power®, предлагают те же экономичные преимущества, что и их односторонние собратья.

Благодаря их высокому КПД (99% на постоянной основе для приводов с PolyChain® GT Carbon™ ), зубчатоременные передачи также могут снизить энергозатраты, по сравнению с цепными приводами, которые обычно имеют КПД 91%-94% или клиновыми ремнями, которые имеют КПД 93%-95% при правильном натяжении.

 

Заключение

Если основываться на стоимости за период эксплуатации, зубчатоременная передача может быть намного экономичней, чем аналогичная цепная или клиноременная передача. Например, начальные вложения в привод с ремнем Gates PolyChain® GT Carbon™ (наиболее технически совершенный зубчатый ремень из существующих, выполнен из полиуретана и запатентованных нитей корда из углеволокна) могут быть выше, чем в аналогичный привод со стандартной роликовой цепью, однако максимум через 6 месяцев эти вложения себя легко окупят благодаря снижению эксплутационных и энергозатрат на привод.

Зубчатые ремни способны значительно снизить ежедневные затраты на обслуживание, а также увеличить производительность вследствие снижения потерь из-за простоев, вызванных частым обслуживанием и частыми заменами роликовых цепей и клиновых ремней. Инженеры-разработчики, выбирающие зубчатоременный привод, такой, как привод с ремнем Gates PolyChain® GT Carbon™, обеспечивают своим изделиям конкурентное преимущество, так как предоставляют конечным потребителям не требующие обслуживания изделия с большим ресурсом работы, которые работают тише и чище при наивысшей производительности, способные работать при наименьших общих затратах.

Цепные передачи – описание, виды, плюсы и минусы — Статьи

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.

виды, устройство, расчет, достоинства и недостатки

Идея цепной передачи была впервые предложена гениальным изобретателем и художником Леонардо да Винчи в XVI веке. Но несовершенство тогдашних технологий позволило начать внедрение такого привода лишь в начале XIX века. Сегодня применяется большое число разнообразных цепных приводов. Они используются в транспорте, сельскохозяйственных и дорожных машинах, в различных технологических установках и в системах управления. Для расчетов параметров таких передач в помощь конструкторам выведены приближенные формулы и созданы справочные таблицы.

Устройство и принцип работы

Устройство цепной передачи очень похоже на конструкцию зубчатого привода. Но зубья ведущей и ведомой шестеренок не входят в непосредственное зацепление, а крутящий момент передается с одной на другую с помощью закольцованной непрерывной цепи, чьи отверстия надеваются поочередно на зубья вращающихся колес.

Цепная передача способна передавать вращение на параллельный ведущему вал, отстоящий от него до 7 метров. Она обладает рядом достоинств и недостатков по сравнению со своим прообразом.

Общие сведения о цепных передачах

Среди разнообразных приводов цепной считают относящимся к передачам с гибкой связью. Зацепление в ней осуществляется с помощью натяжения сочлененных звеньев бесконечной цепи. Она же передает и мощность от ведущего вала к ведомому. Из общих сведений о цепных передачах следует упомянуть следующее:

• КПД цепной передачи доходит до 90-98 %;
• передаточное число цепной передачи достигает 1:6;
• мощность на валу ограничена 120 кВт.

Передаточное отношение для цепной передачи рассчитывается по тем же формулам, что и для зубчатой. Изготавливаются цепные приводы из высокопрочных сортов стали, шестерни иногда делают текстолитовые или из полиамидных пластиков.

Классификация

Основная классификация цепных передач проводится по признаку использованной цепи. Выделяют:

• Роликовые. Контакт звена и шестерни осуществляется посредством ролика, одновременно скрепляющего звенья.
• Втулочные. Контакт идет посредством втулки, вращающейся вокруг ролика. Такое решение повышает ресурс цепного привода, но одновременно растут его вес и себестоимость.
• Зубчатые. Набираются из шарнирно сочлененных пластин, на внутренней стороне которых имеются профилированные впадины под зубья.

Кроме того, по числу насаженных на вал зубчатых колес и, соответственно, числу параллельных рядов в одном звене, различают такие виды, как:

• однорядные;
• двухрядные;
• многорядные.

Увеличение числа шестерен используется для повышения мощности либо для уменьшения габаритов изделия.

Достоинства

Относительно зубчатой можно сформулировать следующие достоинства цепной передачи:

• способность передавать крутящий момент да расстояние до 7 метров;
• частично гасить усилия, вызываемые изменением режима вращения.

По сравнению ременными передачами выделяют такие достоинства цепных, как:

• компактность;
• больший передаваемый момент при равных габаритах;
• стабильность передаточного числа, отсутствие пробуксовок.

Общим преимуществом цепных приводов считается их отказоустойчивость при частых разгонах и остановках.

Недостатки

К недостаткам цепных передач относятся следующие:

• высокая шумность, обуславливаемая постоянными соударениями деталей привода;
• скорый износ шарнирных сочленений, потребность в постоянной смазке и закрытом картере;
• растяжение по мере износа шарнирных сочленений;
• менее плавная передача вращения, чем у зубчатых приводов.

Для определенных сфер применения достоинства данного типа привода существенно перевешивают его недостатки

Сфера использования

Область применения цепных передач очень широка. Они традиционно используются в таких отраслях, как:

• транспорт;
• технологические установки;
• станочное оборудование;
• горная и дорожная техника;
• сельхозмашины.

Применение такого привода целесообразно при скоростях менее 15 метров в секунду, что ограничивает использование его в высокоскоростных приводах.

Приводные цепи

Приводы с зубчатой цепью используются в относительно медленных передачах. Для быстроходных механизмов используются роликовые и втулочные подвиды.

Цепной передачей служит и механизм подъема судовых якорных цепей, и подъемное оборудование — блок или полиспаст.

В этих механизмах цепь не имеет фиксированной длины, она изменяется по мере подъема (или горизонтального перемещения) груза. я

Роликовые приводные цепи

Роликовый подвид состоит из пары параллельных рядов боковых пластин, и осей, опрессованных в отверстиях наружных пластин. Оси проходят через втулки, которые, в свою очередь опрессованы в отверстиях внутренних пластин. На втулки надевают скользящие по ним ролики, а торцы осей расклепаны с формирование упоров, не дающим пластинам уходить вбок.

Ось поворачивается внутри втулки, создавая таким образом шарнирное сочленение. Ролик в момент зацепления катится по зубцу шестеренки, вращаясь на оси. Это выравнивает нагрузку от зубца и снижает износ элементов привода. Такие конструкции позволяют развивать скорость до 20 м/с

Втулочные приводные цепи

Втулочные конструкции лишены роликов, и по зубцу перекатывается сама втулка. Такое решение позволяет существенно снизить сложность, себестоимость и массу изделия, ни неминуемо повышает скорость его износа. Такие конструкции применяют для сравнительно тихоходных приводов (до 1 м/с), предающих ограниченную мощность.

Если же мощность требуется нарастить, на помощь конструкторам приходят многорядные цепи. параллельно расположенные звездочки меньшего размера дают возможность выбрать меньший шаг, понизить динамические усилия при разгоне и торможении валов. Скорость может достигать 10 м/с.

Мощность передачи при неизменном диаметре колес возрастает пропорционально их числу.

Сращивание концов при четном числе звеньев проводится звеном обычной формы. Если же число нечетное, то для сращивания приходится использовать особые переходные пластины, дважды изогнутые в плоскости вращения. Прочность этого звена получается значительно ниже, чем стандартного, поэтому конструкторы стараются избегать таких решений.

Зубчатые приводные цепи

Такие цепи в каждом своем звене имеют ряд пластин в выточенными (или отштампованными) на них парой зубьев, совпадающими по модулю с зубцами звездочек. Между зубцами на пластине выполнена впадина, соответствующая по форме зубцу. Пластины входят в зацепление с зубцами и передают энергию вращения. Звенья оснащают шарнирами трения качения — вращающимися вокруг осей втулками. Кроме того, в проемах пластин закрепляются парные криволинейные призмы. Одна из ник закреплена на пластинах первого звена, вторая- на следующем. В ходе вращения призмы проворачивают друг друга, смягчая ударные нагрузки и осуществляя мягкий и плавный ввод в зацепление с зубьями звездочки и столь же плавный выход из этого зацепления. Такое решение позволяет снизить уровень воздушного шума, повысить скорость вращения.

Используют и конструкции с шарнирами скольжения. Они изнашиваются приблизительно вдвое быстрее, чем их аналоги, но обходятся заметно дешевле. В прорезях пластин вставлены специальные вкладыши, их скольжение по осям и обеспечивает поворот на необходимый угол. Применение вкладышей увеличивает площадь зацепления на 50%, повышая плавность хода, сокращая удары при разгоне и торможении и снижая уровень воздушного шума.

Для того, чтобы звенья не спадали с шестерен, используют направляющие, размещенные по центру цепи или же парные- по ее краям. Это такие же пластины, но без отформованных выступов и впадин. Если направляющие размещаются внутри, в зубьях делают соответственный пропил. Такая конструкция снижает прочность зубьев и, соответственно, скорость передачи и передаваемую мощность по сравнению с наружным расположением.

Зубчатые цепи благодаря мягкому и плавному зацеплению с шестернями создают самый низкий уровень шума среди подобных себе приводов. Их часто называют малошумными или бесшумными. Неограниченная ширина передачи позволяет создавать приводы шириной до 1,8 метра, предающие весьма значительные мощности. Если сравнить с роликовыми или втулочными, то сложность конструкции, вес и стоимость таких передач многократно выше. Это ограничивает их применение.

Фасоннозвенные цепи

Этот вид цепей изготавливают методом фасонного литья или горячей штамповки из стальной полосы. Крючковая разновидность имеет звенья, отформованные в виде единственной детали сложной формы. В зацепление звенья входят, если соединять их под углом около 60 о, а потом выпрямлять. Штыревая версия представляет собой отлитую из высококовкого чугуна деталь с отверстием, в которое вставляется стальной штырь и закрепляется шплинтом.

Такие приводы ограничены в скорости (до 3 м/сек) и в передаваемой мощности, зато не требуют сложных систем смазки и защиты от загрязнений. Неприхотливый привод широко применяется в сельхозмашинах, изношенные звенья с легкостью заменяются с применением обычного слесарного инструмента, в полевых условиях. Ремонтопригодность фасоннозвенных цепей существенно выше, чем у других типов.

Материал цепей

Все детали цепного механизма должны хорошо сопротивляться повышенным статическим и ударным нагрузкам, и быть достаточно износостойкими. Боковые пластины делают из высокопрочных сплавов, они работают в основном на растяжение. Оси, втулки, ролики, вкладыши и призматические элементы делаются из высокопрочных и хорошо цементируемых сплавов. Цементация проводится на глубину до 1,5 мм и обеспечивает хорошую стойкость к износу трением. После этого детали подвергаются термообработке закаливанием. Твердость доводится до 65 ед.

Зубчатые колеса делают из легированных сталей, также подвергаемых закалке до 60 ед.

Для передач малой скорости и мощности, при умеренных параметрах разгона и торможения применяют ковкие чугуны.

Для снижения шума и повышения плавности хода при ограниченных мощностях используют шестеренки из текстолита или прочных пластмасс. Применяют также наплавку металлических и нанесение полимерных покрытий на детали и узлы, работающие в агрессивных средах.

Геометрические и кинематические параметры цепной передачи

Главным определяющим параметром цепной передачи служит наг цепи t. Он равен расстоянию между центрами шарниров двух соседних звеньев. С увеличением шага растет предаваемая мощность, но снижается плавность хода.

Следующий по важности параметр- число зубьев Zведущ на ведомом и Zведом на ведущем валу.

Диаметр делительной окружности вычисляется:

По хорде этой окружности берут значение шага для зубчатого колеса.

Расстояние a между ведущей и ведомой осями привода выбирают в пределах от 30 до 50 шагов t/ Как показала практика, при этом обеспечивается максимальный ресурс привода.

Число шагов цепи вычисляется по формуле:

передаточное число рассчитывается по формуле:

Количество зубцов меньшей звездочки получают из следующего выражения:

Важно понимать, что передаточное отношение не положено считать равным отношению

В рамках одного оборота зубчатого колеса передаточное отношение варьируется. По этой причине рассуждают о среднем значении скорости вращения.

Сборка ременных и цепных передач

Содержание страницы

1. Сборка ременных передач

Ременная передача состоит из двух и более шкивов, охваченных гибкой связью в виде плоского ремня (рис. 1, а), клинового ремня (рис. 1, б), поликлинового ремня (рис. 1, в) и круглого ремня (рис. 1, г).

Рис. 1. Ременные передачи

Шкивы обычно изготовляются литыми из чугуна, стали или пластмасс.

Шкивы плоскоременных передач бывают со спицами, со сплошным диском, в котором могут быть сделаны отверстия для уменьшения массы шкива, цельными и разъемными.

При расположении шкива на конце вала применяют цельные шкивы, а при расположении между подшипниками – разъемные. Шкивы бывают одноступенчатые и многоступенчатые. На многоступенчатом шкиве имеется несколько ступеней различного диаметра.

Шкивы для клиноременной передачи по конструкции отличаются от гладких шкивов только наличием на ободе призматических канавок.

Рабочие неразъемные шкивы монтируются на валу с тугой или напряженной посадкой.

Если шкив устанавливается на выступающей из подшипника шейке вала, то она может быть конической (рис. 2, а) или цилиндрической (рис. 2, б) с призматической или клиновой шпонкой. На цилиндрическом валу с призматической шпонкой делают буртик (рис. 2, в) для фиксирования положения шкива, а чтобы шкив не сдвинулся во время работы, его дополнительно крепят гайкой (рис. 2, г). Если шкив крепится клиновой шпонкой (рис. 2, в), то дополнительного крепления делать не требуется.

Рис. 2. Схемы сборки шкивов на валах: а – на коническом конце вала; б – на цилиндрическом конце вала со шпонкой; 1 – вал; 2 – шпонка; 3 – стопорный винт; в – установка шкива с креплением клиновой шпонкой; г – посадка шкива на шлицевом валу

Установка шкива на клиновой шпонке применяется лишь в тихоходных и неответственных передачах, когда не требуется точной посадки, так как клиновая шпонка смещает ось ступицы, а при небольшой длине ее появляется перекос, что недопустимо в быстроходных тяжело нагруженных передачах. При использовании призматической шпонки смещение оси ступицы шкива значительно меньше и такие соединения являются более точными.

Если требуется весьма высокая точность, применяют шлицевые соединения (рис. 2, г). При таком виде соединения шкивы центрируются лучше, чем на шпонках, увеличивается прочность и меньше изнашивается место посадки.

Для посадки шкива на вал применяют винтовые приспособления, например стяжные скобы (рис. 3).

Рис. 3. Схема посадки шкива с помощью стяжной скобы

Разъемный хомутик 1 надевают на вал и упирают в его буртик. Затем между спицами шкива пропускают тяги 2, а к торцу ступицы шкива подкладывают планку 3, в которую упирается винт 4. Поворачивая винт и, слегка ударяя через подкладку в разных местах по наружной поверхности ступицы, постепенно надвигают шкив на вал. Удары устраняют заедание шкива на валу вследствие возможных перекосов.

Разъемные шкивы можно устанавливать в любом месте по длине вала. Сборка шкива заключается в соединении шпильками двух его половинок.

Проверка правильности посадки шкивов на вал сводится к проверке на биение (рис. 4). Биение шкивов вызывает быстрый износ подшипников, а у передач точных быстроходных металлорежущих станков способствует повышению вибраций, увеличивающих шероховатость поверхности обрабатываемых деталей. Причинами биения шкивов являются: изгиб вала, неправильная механическая обработка шкивов и неправильная посадка их на вал при сборке. Биение шкивов проверяют рейсмасом-чертилкой или индикатором. При проверке биения индикатором отсчет ведут по циферблату индикатора, а при проверке чертилкой величину биения определяют щупом.

Рис. 4. Схемы проверки собранного шкива на биение наружной поверхности и биение торца

Шкивы в сборе с валами, работающие с окружной скоростью 5≤υ≤35 м/с, проверяются на наличие дисбаланса при статической балансировке. Величина допускаемого дисбаланса приведена в табл. 1.

Таблица 1. Величина допускаемого дисбаланса

Шкивы быстроходных передач, при скорости υ≥35 м/с, необходимо подвергать динамической балансировке.

Шкивы быстроходных передач для лучшей балансировки обрабатывают шлифованием. В подобных случаях внутреннюю поверхность обода и наружную поверхность ступицы выполняют цилиндрической.

Параллельность валов проверяют с помощью стрелок 1 и отвеса 2 (рис. 5, а). На концах валов укреплены стрелки, концы которых соприкасаются со шнуром. При повороте валов на 180° стрелки должны вновь соприкоснуться со шнуром. Проверку выполняют также с помощью линейки – рис. 5, б, с помощью шнура – рис. 5, в (при натягивании шнура между ободами шкивов и шнуром должен быть одинаковый зазор).

Рис. 5. Схемы проверки взаимной параллельности валов: а – с помощью шнура с гирями; б – металлической линейкой; в – шнуром; 1 – стрелки; 2 – гиря; 3 – шкивы

Для компенсации непараллельности осей плоскоременных передач меньший шкив могут выполнить с выпуклой образующей по наружному диаметру.

После проверки шкива на биение надевают ремень. Для этого шкивы вращают вручную и сначала надевают ремень на ведущий шкив, затем – на ведомый. Для надевания пользуются крючками или наводками.

2. Сборка цепных передач

Цепная передача состоит из двух звездочек – ведущей и ведомой, сидящих на валах и соединенных бесконечной цепью.

Цепная передача состоит из установленных на валы звездочек, связанных между собой цепью. По конструкции цепи бывают втулочно-роликовые (рис. 6, а) и зубчатые (рис. 6, б). Втулочно-роликовые цепи применяются для передач с малым числом оборотов, а зубчатые – с большим числом оборотов. Роликовые цепи допускают наибольшую скорость до 18 м/с, пластинчатые – до 30 м/с.

Рис. 6. Цепная передача: а – с втулочно-роликовой цепью; б – с пластинчатой цепью

Сборка цепной передачи состоит из установки и закрепления звездочек на валах, надевании цепи и регулировании. Звездочки на валах устанавливают так же, как и зубчатые колеса. После закрепления звездочки на валу ее следует проверить на радиальное и торцовое биение (табл. 1).

Таблица 1. Допустимое биение звездочек для втулочно-роликовых цепей, мм

Диаметр	Биение радиальное торцовое
До 100	0,25	0,3
100-200	0,5	0,5
200-300	0,75	0,8
300-400	1,0	1,0

Для правильной работы цепной передачи оси звездочек должны быть параллельны. Параллельность осей звездочек проверяют линейкой, уровнем или другими средствами (рис. 7, а). При сборке проверяют также относительное смещение звездочек в плоскости их осей (табл. 2).

Таблица 2. Допустимое относительное смещение звездочек в плоскости их осей, мм

Межцентровое расстояние	Смещение
До 500	1,0
500-1000	1,5
Свыше 1000	2,0

Допускается незначительный перекос (рис. 7, а) или смещение параллельно плоскости линейки (рис. 7, б), обеспечивающие плавное сбегание и набегание цепи.

Рис. 7. Схема проверки правильности установки звездочек: а – при перекосе; б – при параллельном смещении оси

Длину цепи выбирают в зависимости от расстояния между центрами звездочек.

Цепи не должны быть чрезмерно натянуты, но и не должны иметь большого провисания. Шаг цепи должен строго соответствовать шагу звездочки или зубчатого колеса, иначе звенья цепи будут набегать на зубья звездочек, а это вызовет поломку звездочки или обрыв цепи.

Валы, на которых расположены звездочки, должны быть параллельны между собой; средние линии звездочек должны лежать в одной плоскости.

Концы отрезка цепи соединяют при помощи соединительных или переходных звеньев. Для втулочно-роликовой цепи соединительное звено представляет собой два валика, скрепленных пластинками (рис. 8, а).

Рис. 8. Соединительные звенья цепи

Таким звеном можно соединить только цепь, имеющую четное число звеньев. Для соединения концов цепи одну пластину снимают, валики вставляют в отверстия втулок конечных звеньев, затем устанавливают снятую пластину и зашплинтовывают валики. Если требуется собрать цепь с нечетным числом шагов, то вводится переходное звено (рис. 8, б). По такой же схеме собираются другие типы цепей.

При монтаже на звездочках для стягивания цепи применяют специальные стяжки (рис. 9).

Рис. 9. Приспособления для соединения звеньев втулочно-роликовой и зубчатой цепи

Установленная на звездочки цепь должна иметь некоторое провисание. Для горизонтальных цепных передач минимальная стрела провисания (в мм):

fmin = 11, 4√A3 ;

максимально допустимая стрела провисания:

2.1. Технические требования, предъявляемые к сборке цепных передач

Оси валов, на которых расположены звездочки, должны быть взаимно параллельны (допустимое отклонение 0,1 мм на длине 1000 мм).

Звездочки не должны быть смещены одна относительно другой в плоскости движения цепи. Допустимое смещение звездочек составляет 1-2 мм на каждые 1000 мм.

Пластины цепи должны быть параллельны между собой. Цепи не должны быть чрезмерно натянутыми, но и не должны иметь большого провисания.

Шаг цепи должен строго соответствовать шагу звездочки, иначе звенья цепи будут набегать на зубья звездочки, а это вызовет поломку зубьев или обрыв цепи.

Передачи должны работать плавно, без рывков. Допустимое биение оговаривается в технических условиях.

Пригонка и посадка звездочек на валы и выверка их производятся так же, как и у зубчатых колес.

Просмотров: 588

Велосипед с ременной передачей, его плюсы и минусы

На чтение 5 мин. Просмотров 712

Велосипед с ременной передачей – необычный транспорт. Он получил название Gearbox Bike, что в переводе означает «коробка передач байка». В последнее время популярность Gearbox Bike растет, и вместе с тем увеличиваются их продажи.

Прежде, чем выбрать именно такой велосипед, лучше узнать о нем немного больше. О его преимуществе пред байком с цепным приводом. Также не помешает изучить недостатки и конструктивные особенности этого вида транспорта.

Велосипед с ременной передачей – что это?

Байки, имеющие в оснащении ременную передачу, на вид обычные велосипеды. Отличает их собственно наличие ремня, который заменяет цепь. Но такая замена ведет к некоторым изменениям в конструкции байка и функциональности езды транспорта.

Он не оснащен «петухом» — регулировочным натяжным роликом. Достаточно уязвимая деталь, расположенная близко к дорожному покрытию. Классический вид переключения передач не подходит к этим велосипедам.

Конструктивные особенности ременного привода

Поставить систему с ременной передачей на обыкновенную раму очень сложно. Даже в случае решения замены рамы, нужно внести и другие перемены. Необходима установка втулки (планетарной) на заднее колесо. Впереди надо поменять тросы, а также штифты. Если нравится ременная передача, все же проще приобрести с ней новый велосипед.

Коробка передач включает от 7 до 9 пар шестеренок. Байк с девятью парами равнозначен транспорту, имеющему цепной привод с системой 24/36, а также кассету 11/34. Конструкция коробки представляет из себя три вала. Первый принимает крутящий момент, после – передает на второй.

Задача вторичного – переключение скоростей. Состоит из подвижной муфты. Когда она двигается, происходит сцепление шлицов. Третий вал содержит шестеренку зубчатого ремня. Так как второй вал не несет дополнительной нагрузки, данная конструкция считается долговечной, а также надежной.

После изучения конструктивных особенностей может сложиться мнение, что велосипеды с ремнем тяжелее, чем с цепью. Ведь количество и толщина шестеренок больше. Но цепь намного тяжелее. К тому же классическая модель оснащена двумя переключателями, один из которых (задний) имеет немалый вес. Поэтому заявление производителей о том, что вес велосипедов с различными видами передач приблизительно одинаков, не лишено смысла.

Еще одной особенностью в конструкции – увеличение клиренса там, где находится педальный узел. В данном месте отсутствует звездочка, что увеличивает проходимость транспорта. Это конструктивное отличие является одним из многочисленных достоинств велосипедов с ременной передачей.

Преимущества

Главные преимущества ременной передачи:

1. Долговечность. На ремне нет трущихся частей, он не ржавеет и не стягивается. Материал – композит – прочный и надежный. Время службы ремня превышает срок использования цепи в несколько раз.
2. Деталь не нуждается в постоянном обслуживании. Например, в смазывании. Соответственно грязи и потраченных на содержание финансов меньше.
3. Простой уход – ремень достаточно помыть водой.
4. Малый вес. Материал изготовления ремня намного легче металла, из которого сделана цепь.
5. Бесшумность езды, а также плавность хода.
6. Велосипед с ременной передачей хорош для круглогодичной езды, когда владельцы байка с цепью иногда не рискуют выезжать в снег.
7. Клиренс (дорожный просвет) больше. Повышается проходимость.
8. Легче двигаться вверх. Этому способствует отсутствие инерции, которая создавалась массой цепи.
9. Планетарная втулка, которую устанавливают вместе с ремнем и звездой, надежнее кассеты.
10. Красивый внешний вид, сборка. Некоторым велолюбителям больше по душе дизайн именно этих велосипедов.

Недостатки

В использовании ременной передачи существует несколько недостатков:

• Для соревнований и агрессивной езды такой транспорт не подойдет.
• Цена байка с ременной передачей выше, чем с цепной. Но разница может компенсироваться за счет экономии смазочных материалов, высоком сроке службы, а значит затратах на ремонт.
• Нестандартные детали, а также инструменты. При поломке на ходу ремонт осложняется. Тем более, что не во всех мастерских пока смогут помочь.
• Неспособность к размыканию, которая существует у цепи. Чтобы установить или заменить деталь, возникает необходимость в особой раме.
• Требуется хорошая натянутость ремня, который невозможно пропустить через обыкновенную спортсистему. Значит или велосипед с одной передачей, или втулочная система переключения. В последнем варианте байк чуть тяжелее.
• Прибавка к весу за счет веса втулки. А увеличение массы заднего колеса дает знать о себе при езде.

Что лучше – цепная или ременная передача?

Ременная передача в велосипедах отлично подойдет:

• любителям инноваций;
• пользователем городских и парковых дорог;
• велосипедистам, которым не нужно участвовать в велогонках и использовать стиль агрессивной езды.

Спор насчет того, какая передача лучше – цепная или ременная, идет постоянно. Судя по отзывам, небольшое преимущество одерживает байк с ремнем. Но оно объясняется нежеланием слишком сильно загонять велосипед на гонках, любовью покататься в тишине. Любители чистоты также склоняются к ременной передаче.

А вот многие мужчины, которые любят велоспорт, пока не готовы променять цепь на ремень. Поэтому однозначного ответа на вопрос «что лучше?» нет.

Велосипеды, имеющие в оснащении ременной привод, постепенно завоевывают все большую популярность. Происходит вытеснение обычных байков. Как говорится, «медленно, но верно». И не удивительно – ремень надежнее, крепче обыкновенной велосипедной цепи. Такому байку не страшны бездорожье и грязь.

Переключать передачи можно даже во время повышенной нагрузки, не вращая педали. Но нужно не забывать, что все же цепной привод эффективней. Поэтому любителям спорта велосипед с ременной передачей не подойдет. Такой транспорт будет удобен, в первую очередь, при езде по городу.

Цепные передачи.

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.

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 < 1 м/сек.

Втулочная однорядная цепь (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 φ_max , 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:

d = t / [sin (180°/z)],

где    z – число зубьев звездочки.

Шаг t у звездочек измеряют по хорде делительной окружности.

Оптимальное межосевое расстояние передачи принимают из условия долговечности цепи:

а = (30…50)t,

где    t – шаг цепи.

Длина цепи в шагах:

Lp = 2a/t + (z₂ + z₁)/2 +[(z₂ – z₁)/2π]²t/a,

где     z₁ и z₂ – число зубьев звездочек.

Число зубьев малой звездочки выбирают из соотношения

z₁ = 29 – 2u.

Тогда z₂ = z₁u.

Окончательное значение межосевого расстояния:

a = t/4{L_p — (z₂ + z₁)/2 + √|[L_р — (z₂ + z₁)/2]² – 8[(z₂ — z₁)/2π]²|}.

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

Передаточное число: u = ω₁/ω₂ = n₁/n₂ = z₂/z₁.

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:

v = ωzt/2000π,

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

***

Расчет и конструирование цепных передач



Ременные передачи.

Ременные передачи



Общие сведения о ременных передачах

Ременные передачи относятся к передачам трением (фрикционным), у которых передача мощности осуществляется за счет сил трения, возникающих между ведущим, ведомым и промежуточным звеном – упругим ремнем (гибкой связью).
Ведущее и ведомое звено обычно называют шкивами. Этот тип передач обычно применяется для соединения валов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга.

Для нормальной работы ременной передачи необходимо предварительное натяжение ремня, которое может осуществляться за счет перемещения одного из шкивов, за счет натяжных роликов или установки двигателя (механизма) на качающейся плите.

***

Классификация ременных передач

Ременные передачи классифицируют по различным признакам — по форме поперечного сечения ремня, по взаимному расположению валов и ремня, по количеству и виду шкивов, по количеству охватываемых ремнем шкивов, по способу регулировки натяжения ремня (с вспомогательным роликом или с подвижными шкивами).

1. По форме поперечного сечения ремня различают следующие виды ременных передач:

• плоскоременные (поперечное сечение ремня имеет форму плоского вытянутого прямоугольника, рис. 1а);
• клиноременные (поперечное сечение ремня в форме трапеции, рис. 1б);
• поликлиноременные (ремень снаружи имеет плоскую поверхность, а внутренняя, взаимодействующая со шкивами, поверхность ремня снабжена продольными гребнями, выполненными в поперечном сечении в форме трапеции, рис. 1г);
• круглоременные (поперечное сечение ремня имеет круглую или овальную форму, рис. 1в);
• зубчатоременные (внутренняя, контактирующая со шкивами, поверхность плоского ремня снабжена поперечными выступами, входящими в процессе работы передачи в соответствующие впадины шкивов, фото ниже).

Наибольшее применение в машиностроении имеют клиновые и поликлиновые ремни. Передачу круглым резиновым ремнем (диаметром 3…12 мм) применяют в приводах малой мощности (настольные станки, приборы, бытовые машины и т. п.).

Разновидностью ременной передачи является зубчатоременная, в которой передача мощности осуществляется зубчатым ремнем путем зацепления зубцов ремня с выступами на шкивах. Этот тип передач является промежуточным между передачами зацеплением и передачами трением. Зубчатоременная передача не требует значительного предварительного натяжения ремня и не имеет такого недостатка, как скольжение ремня, которое присуще всем прочим ременным передачам.

Клиноременную передачу в основном применяют как открытую. Клиноременные передачи обладают большей тяговой способностью, требуют меньшего натяжения, благодаря чему меньше нагружают опоры валов, допускают меньшие углы обхвата, что позволяет применять их при больших передаточных отношениях и малому расстоянию между шкивами.

Клиновые и поликлиновые ремни выполняют бесконечными и прорезиненными. Нагрузку несет корд или сложенная в несколько слоев ткань.

Клиновые ремни выпускают трех видов: нормального сечения, узкие и широкие. Широкие ремни применяются в вариаторах.

Поликлиновые ремни – плоские ремни с высокопрочным кордом и внутренними продольными клиньями, входящими в канавки на шкивах. Они более гибкие, чем клиновые, лучше обеспечивают постоянство передаточного числа.

Плоские ремни обладают большой гибкостью, но требуют значительного предварительного натяжения ремня. Кроме того, плоский ремень не так устойчив на шкиве, как клиновый или поликлиновый.

2. По взаимному расположению валов и ремня:

• с параллельными геометрическими осями валов и ремнем, охватывающим шкивы в одном направлении – открытая передача (шкивы вращаются в одном направлении, рис. 2а);
• с параллельными валами и ремнем, охватывающим шкивы в противоположных направлениях – перекрестная передача (шкивы вращаются во встречных направлениях, рис. 2б);
• оси валов перекрещиваются под некоторым углом (чаще всего 90°, рис. 2в) – полуперекрестная передача;
• валы передачи пересекаются, при этом изменение направления потока передаваемой мощности осуществляется посредством промежуточного шкива или ролика — угловая передача (рис. 2г).

3. По числу и виду шкивов, применяемых в передаче: с одношкивными валами; с двушкивным валом, один из шкивов которого холостой; с валами, несущими ступенчатые шкивы для изменения передаточного числа (для ступенчатой регулировки скорости ведомого вала).

4. По количеству валов, охватываемых одним ремнем: двухвальная, трех-, четырех- и многовальная передача.

5. По наличию вспомогательных роликов: без вспомогательных роликов, с натяжными роликами (рис. 2д); с направляющими роликами (рис. 2г).

***

Достоинства ременных передач

К достоинствам ременных передач относятся следующие их свойства:

• Простота конструкции, малая стоимость изготовления и эксплуатации.
• Возможность передачи мощности на значительное расстояние.
• Возможность работы с высокими частотами вращения.
• Плавность и малый шум в работе вследствие эластичности ремня.
• Смягчение вибрации и толчков благодаря упругости ремня.
• Предохранение механизмов от перегрузок и ударов за счет возможности ремня проскальзывать (к передачам с зубчатым ремнем это свойство не относится).
• Электроизолирующая способность ремня используется для предохранения ведомой части машин с электроприводом от появления опасных напряжений и токов.

***



Недостатки ременных передач

Основные недостатки ременных передач:

• Большие габаритные размеры (в особенности при передаче значительных мощностей).
• Малая долговечность ремня, особенно в быстроходных передачах.
• Большая нагрузка на валы и подшипники опор из-за натяжения ремня (этот недостаток менее выражен у зубчатоременных передач).
• Необходимость применения устройств натяжения ремня, усложняющих конструкцию передачи.
• Чувствительность нагрузочной способности к загрязнению звеньев и влажности воздуха.
• Непостоянное передаточное число вследствие неизбежного упругого скольжения ремня.

***

Область применения ременных передач

Ременные передачи применяют в большинстве случаев для передачи движения от электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания, когда по конструктивным соображениям межосевое расстояние должно быть достаточно большим, а передаточное число может быть не строго постоянным (конвейеры, приводы станков, дорожных и сельскохозяйственных машин и т. п.). Передачи зубчатым ремнем можно применять и в приводах, требующих постоянного значения передаточного числа.

Мощность, передаваемая ременной передачей, обычно до 50 кВт, но может достигать 2000 кВт и даже более. Скорость ремня v = 5…50 м/сек, а в высокоскоростных передачах – до 100 м/сек и выше.

После зубчатой передачи ременная – наиболее распространенная из всех механических передач. Часто она используется в сочетании с другими типами передач.

***

Геометрические и кинематические соотношения ременных передач

Межосевое расстояние a ременной передачи определяет в основном конструкция привода машины. Рекомендуемые значения межосевого расстояния (см. рис. 3):

— для плоскоременных передач:

a ≥ 1,5(d₁ + d₂);

— для клиноременных и поликлиноременных передач:

a ≥ 0,55(d₁ + d₂) + h;

где:
d₁, d₂ – диаметры ведущего и ведомого шкивов передачи;
h — высота сечения ремня.

Расчетная длина ремня L_р равна сумме длин прямолинейных участков и дуг обхвата шкивов:

L_р = 2а + 0,5π(d₂ + d₁) + 0,25(d₂ — d₁)²/a.

По найденному значению из стандартного ряда принимают ближайшую большую расчетную длину ремня L_р. При соединении концов длину ремня увеличивают на 30…200 мм.

Межосевое расстояние в ременной передаче для окончательно установленной длины ремня определяют по формуле:

a = [2L_р — π(d₂ + d₁)]/8 + √{[2L_р — π(d₂ + d₁)]² — 8 π(d₂ — d₁)²}/8.

Угол обхвата ремнем малого шкива

α₁ = 180° — 2γ.

Из треугольника О₁ВО₂ (рис. 3)

sin γ = ВО₂/О₁О₂ = (d₂ — d₁)/2a.

Практически γ не превышает π/6, поэтому приближенно принимают sin γ = γ (рад), тогда:

γ = (d₂ — d₁)/2a (рад) или γ° = 180°(d₂ –d₁)/2πa.

Следовательно,

α₁ = 180° — 57°(d₂ – d₁)/a.

Для проскоременных передач рекомендуют α₁ ≥ 150°, для клиноременных и поликлиновых передач α₁ ≥ 110°.

Передаточное отношение ременной передачи:

u = i = d₂/d₁(1 – ξ),

где: ξ – коэффициент скольжения в передаче, который при нормальной работе равен ξ = 0,01…0,02.

Приближенно можно принимать u = d₂/d₁;    ξ = (v₁ –v₂)/v₁.

***

Статьи по теме: