Проектирование цепных передач

150 

Описание

Проектирование цепных передач (демоверсия)

        Цепные передачи, в отличии от ременных передач, позволяют не только осуществлять передачу вращательного движения на значительные расстояния с большим передаточным числом, но из-за отсутствия проскальзывания могут применяться в качестве привода в различных технических объектах автоматического действия с жестким циклом работы. Цепные передачи широко применяются в различных областях техники, в том числе:
– в технологическом оборудовании для передачи вращения между механизмами и агрегатами, находящимися на значительном расстоянии друг от друга, а также в качестве привода вспомогательных механизмов,
– в качестве привода в велосипедах и мотоциклах,
– в двигателях внутреннего сгорания для привода навесного оборудования (насоса, генератора, вентилятора)
– в сельскохозяйственных машинах, прежде всего комбайне, для привода       различных механизмов и агрегатов, расположенных на значительном удалении друг от друга,
– в различных конвейерах в качестве тягового органа,
– в составе фрикционных вариаторов, входящих в состав различных технических объектов
Основным элементом цепной передачи являются цепь, посредствам которого передается движение от ведущей звездочки к ведомой(ым). Наибольшее распространение в машиностроении нашли следующие виды цепей.
1. Приводные роликовые, втулочные и длиннозвенные цепи по ГОСТ 13568-97, применяемые металлообрабатывающем и кузнечно – прессовом оборудовании, транспорте и сельскохозяйственных машинах.
2. Цепи роликовые длиннозвенные по ГОСТ 4267-78, предназначенные для транспортеров и элеваторов и стоящие из специальных звеньев с лопатками предназначенных для крепления рабочих органов (планок, гребенок и т. д.)           чередующихся в заданной последовательности со звеньями приводных роликовых длиннозвенных цепей по ГОСТ 13568-97.
3. Цепи приводные роликовые повышенной прочности и точности по ГОСТ 21834-87, предназначенные для работы в скоростных и нагруженных передачах различных машин и выпускаемые в одно, двух, трех, четырех, шести и восьми рядном исполнении.
4. Тяговые пластинчатые цепи по ГОСТ 588-81, применяемые, в основном, в подъемно – транспортных машинах и оборудовании, в частности, в конвейерах, транспортерах, эскалаторах и подъемниках, для перемещения кареток, вагонеток, скребков и прочих транспортных приспособлений и агрегатов.
5. Цепи тяговые разборные по ГОСТ 589-85, предназначенные для применения в конвейерах и других подъемно – транспортных машинах и механизмах.
6. Цепи грузовые пластинчатые с закрытыми вилками по ГОСТ 23540-79, предназначенные для работы в грузоподъемных механизмах.
7. Приводные зубчатые цепи по ГОСТ 13552-81 применяемые для передачи         движения от ведущего вала к приводу вспомогательного механизма, работа которых должна осуществляться в жестком автоматическом цикле в условиях высоких скоростей и динамических нагрузок, например, в приводе распредели-тельного вала двигателя внутреннего сгорания, или приводе вала механизма переноса холодно – высадочного автомата.
8. Специальные цепи, применяемые, в различных видах конвейеров и         транспортеров, которые, как правило, помимо поступательного перемещения груза осуществляют еще ряд движений или наделяются дополнительными функциями
Из вышеперечисленных видов цепей наибольшее распространение в качестве     привода различных механизмов и агрегатов получили:
− при скоростях до 15 м/сек в качестве привода применяются приводные роликовые и втулочные цепи по ГОСТ 13568-97 (см. Рис 1),
− при скоростях более 15 м/сек – зубчатые цепи по ГОСТ 13552-81 (см. Рис 2).

           Согласно ГОСТ 135658-97 установлены следующие типы цепей:
– ПР, роликовые однорядные,
– 2ПР, роликовые двурядные,
– 3ПР, роликовые трехрядные,
– 4ПРП, роликовые четырехрядные,
– ПВ, втулочные однорядные,
– 2ПВ, втулочные двурядные,
– ПРИ, роликовые с изогнутыми пластинами.

Рис 1 Приводные роликовые и втулочные цепи по ГОСТ 13568-97

На Рис 1а показана однорядная роликовая цепь, состоящая из внутреннего звена 1, наружного звена 2, соединительной оси 3, втулки 4 и ролика 5. На Рис 2б показана четырехрядная роликовая цепь которая отличается от однорядной количеством внутренних 1 и наружных 2 звеньев, втулок 4 и роликов 5, а также наличием промежуточных пластин 9 и длиной осей 3.

            На Рис 2в показана двухрядная втулочная цепь, состоящая из внутреннего звена 1, наружного звена 2, соединительной оси 3, втулки 4, а также промежуточной пластины 9. На Рис 2г показана однорядная роликовая цепь с изогнутыми звеньями, состоящая из осей 3, втулок 4, роликов 5 и изогнутых пластин 10.
Роликовые и втулочные цепи по ГОСТ 13568 0 97 поставляются виде отрезка с определенным количеством звеньев, для соединения концов которого в замкнутую цепи используются соединительное 6 и переходное 7 звенья (см. Рис. 2). Соединительные и переходные звенья отличаются от звеньев одноименной цепи тем, что из оси в отличии от осей цепи не расклепаны, а зафиксированы шплинтом или пружинным замком, что позволяет их разбирать для последующего соединения с первым и последним звеном цепи. При четном числе звеньев цепи используется соединительное звено, а при нечетном – переходное. Двойное переходное звено 8 (см. Рис 2а, б) используется в том случае, когда необходимо увеличить длину цепи нам один шаг.

          Зубчатая цепь по сравнению с роликовой и втулочной обладают более высокой нагрузочной способностью и кинематической точностью, что позволяет им работать с более высокими скоростями, создавая при этом пониженный шум.

Рис 2 Приводные зубчатые цепи по ГОСТ 13552-81

                Согласно ГОСТ 13552-81 приводные зубчатые цепи изготавливаются двух типов:
– цепи зубчатые с односторонним зацеплением (см. Рис. 2а),
– цепи зубчатые с двусторонним зацеплением (см. Рис2б)
Приводная зубчатая цепь, показанная на Рис 2 состоит из рабочей пластины 1, направляющей пластины 2, удлиненной призмы 3, внутренней призмы 4, соединительной призмы 5, шайбы 6 и шплинта 7. Цепи изготавливаются отдельными отрезками с четным числом звеньев:
– шага 12,7 мм – 80 звеньев,
– шага 15,875 мм – 64 звена,
– шага 19,05 мм – 54 звена
– шага 31,75 мм – 32 звена.
К каждому отрезку цепи поставляется один комплект соединительных элементов: соединительная и внутренняя призма, шайбы и шплинты.
В качестве гибкой связи между перемещаемыми элементами в транспортерах, конвейерах, элеваторах и подъемниках при необходимом тяговом усилии до 5000Н. используются роликовые длиннозвенные цепи по ГОСТ 4267-78. Эти цепи со специальными лапками (см Рис 3), на которых крепятся перемещаемые конвейером или транспортером тележки, скребки, ковши и т. п. элементы выпускаются четырех типов:
– Тип 1, с двумя лапками, лежащими в плоскости, параллельной осям шарнира звена,
– тип 2, с двумя лапками, лежащими в плоскости перпендикулярной оси шарни-ра звена,
– тип 3, с одной лапкой лежащей в плоскости параллельной осям шарнира звена,
– тип 4, с одной фигурной лапкой лежащей в плоскости параллельной осям шарнира звена.

Рис 3 Тяговые пластинчатые цепи по ГОСТ 588-81
со специальными звеньями

         При необходимом тяговом усилии более 5000Н в транспортерах, конвейерах и элеваторах применяются тяговые пластинчатые цепи по ГОСТ 588-81 Эти цепи выпускаются в двух исполнениях и двух типов:
– исполнение 1 – неразборные,
– исполнение 2 – разборные, тип 1 – втулочные, тип 2 – роликовые (см. Рис 4а).

        Тяговые пластинчатые цепи всех типов могут изготавливаться со специальными пластинами двух типов:
– тип 1, с отверстиями в полках,
– тип 2 – с отверстиями в планках.
Каждый тип пластин имеет три исполнения: 1 – с одним отверстием, 2 – с двумя отверстиями, 3 – с тремя отверстиями (см. Рис 4б)

Рис 4 Тяговые пластинчатые цепи по ГОСТ 588-81 и роликовые длиннозвенные цепи по ГОСТ 4267-78

           В специальных цеховых конвейерах, имеющих сложную пространственную траекторию движения, предназначенных для перемещения различных тележек, платформ, вагонеток, сварочных стапелей, сборочных модулей, применяемых в автосборочном, литейном и сварочном производстве, используются пластинчатые втулочно – катковые цепи по ГОСТ 588-81 (см. Рис 5а), разборные тяговые цепи по ГОСТ 589 – 85 (см. Рис 5б) и их аналоги: штампованные разборные цепи, двухшарнирные цепи.

Рис 5 Втулочно – катковые цепи по ГОСТ 588-81 и разборные тяговые цепи по ГОСТ 589-85

          В статье приводятся примеры использования стандартных и оригинальных цепей в различных технических объектах

     

             Оригинальные цепи применяются в цепных вариаторах, в которых цепь контактирует не с зубьями звездочек, а с конусной поверхностью раздвижных шкивов (см. Рис.13б). Вариаторная цепь состоит из наружных и внутренних пластин 1, шарнирно соединенных между собою посредствам осей 2, а во внутренних пазах пластин 1 установлены и зафиксированы в осевом направлении обоймы 3, в которых расположен комплект пластин 4, имеющих возможность осевого перемещения (см. Рис. 13а). Пластины 4 цепи контактируют с конической поверхностью раздвижных шкивов 5 и 6 вариатора, на которой выполнены радиальные пазы 7 смещенные друг относительно друга на угол соответствующий половине ширины комплекта пластин 4 (см. Рис.13а, в).

Рис 13 Общий вид и конструкция вариаторной цепи с подвижными пластинам и картина ее взаимодействия со шкивами

В полной версии статьи приводятся примеры конструктивного исполнения цепных вариаторов

Для того чтобы заказать цепь необходимо рассчитать ее длину. В отличи от ременной передачи, длина цепи рассчитывается не в мм, а количестве звеньев.

            В цепной передаче нет необходимости так, как это делается в ременной передаче, создавать предварительное натяжение, поскольку сцепление с зубьями звездочки цепи вполне обеспечивает то не обходимое натяжение, которое возникает под действием собственного веса цепи. Тем не менее, в цепных передачах применяют натяжные устройства, которые позволяют компенсировать удлинение цепи, происходящее за счет износа шарнирных соединений, что может привести к ее чрезмерному провисанию, или увеличения угла обхвата звездочки цепью, особенно при неподвижных валах обоих звездочек и горизонтально расположении цепной передачи. При этом натяжное устройство цепной передачи необходимо всегда ставить на холостой ветви в непосредственной близости с ведущей звездочкой. Различные схемы натяжных устройств показаны на Рис 17. На Рис 17а, б, в, показаны натяжные устройства, основанные на упругих свойствах пружин, или груза, показанное на Рис 17г, д, и, обеспечивают автоматическое натяжение цепи. На Рис 17з, е, ж, к, л, м натяжение цепи обеспечивается путем регулировки положения натяжного устройства. Вместо звездочек в натяжных устройствах можно применять ролики.

Рис 17 Схемы устройств для натяжения цепи

В статье приведено несколько вариантов конструктивного
исполнения оригинальных устройств для натяжения цепи

Основным элементом цепной передачи являются ведущая и ведомая звездочки, конструкция которых зависит, прежде всего, от типа приводной цепи и места расположения цепной передачи. На Рис 23 показаны наиболее часто встречающиеся конструкции звездочек для приводных цепей:
–  звездочка для однорядной цепи (см. Рис 23а),
–  звездочка для однорядной цепи с увеличенной ступицей (см; Рис 23б),
–  звездочка для двухрядной 0цепи (см. Рис 23в),
–  литая звездочка для трехрядной цепи большого диаметра (см. Рис. 23г),
–  облегченная звездочка без ступицы и смещенным венцом, базируемая на внутренний диаметр и торец и крепежными отверстиями на диске (см. Рис. 23д),
–  варная звездочка со шлицевым посадочным отверстием (см. Рис. 23е),
–  сборная звездочка с венцом, выполненным из лигированной термообработанной стали, соединенной со ступицей посредствам болтов и штифтов (см. Рис. 23ж),
–  сборная звездочка, состоящая из двух дисков с буртами, образующими зубчатый венец, соединенный посредствам заклепок со ступицей (см. Рис. 23и)

Рис 23 Типовые конструкции звездочек для приводных цепей

В полной версии статье приведены примеры оригинальных
конструкций звездочек

             Расчет и построение профиля зубьев звездочек для приводных роликовых и втулочных цепей, а также допуски их основных параметров осуществляется по ГОСТ 591 – 69, а чертеж звездочки выполняется в соответствии с ГОСТ 2.408 – 68, согласно которого в правом верхнем углу чертежа помещается таблица содержащая параметры цепи и звездочки (см. Рис 27)

Рис 27 Чертеж звездочки приводной втулочной и роликовой цепи
с указанием требований по точности

            При проектировочном расчете цепной передачи сначала определяют минимальное число зубьев ведущей звездочки Zmin и рассчитывают число зубьев ведомой звездочки Z2, а затем из условия прочности цепи рассчитывают ее шаг t исходя из передаваемой мощности N и числа оборотов ведущей звездочки n1. Минимальное число зубьев ведущей звездочки для втулочной, роликовой и зубчатой цепи определяется по следующей формуле:

В полной версии статьи содержащей 28 страниц текста и 31 рисунок ,кроме расчетных формул приведены рекомендации по сборке цепной передачи

ЛИТЕРАТУРА

1. Игнатьев Н. П. Основы проектирование. часть 2 Учебное пособие Азов 2011г
2. Игнатьев Н. П. Обеспечение точности при проектировании приводов и      механизмов. Справочно – методическое пособие Азов 2012г
3. Игнатьев Н. П. Проектирование сборочной оснастки и оборудования. Справочно – методическое пособие Азов 2014г

Для приобретения полной версии статьи добавьте ее в корзину

Стоимость полной версии статьи 150 руб