Конструкции шкивов ременных передач

Шкивы ременных передач изготавливают чаще всего литыми из чугуна. Для снижения инерционных нагрузок шкивы высокоскоростных передач изготавливают из легких сплавов. При небольшом выпуске их изготавливают также сварными из стали. Шкивы быстроходных передач подвергают балансировке. При диаметре D ≤300 шкивы выполняют с дисками без спиц, шкивы больших диаметров – с 4...6 спицами. Для шкивов с D_н ≥250 мм диск конструируют в виде конуса, что способствует лучшему отводу газов при заливке формы металлом.

Для удобства установки ремней шкивы передач должны быть консольными, иначе для смены ремня потребуется разборка узла. Поскольку в процессе работы ремень может вытягиваться, то в конструкции с ременной передачей необходимо предусматривать уст­ройства для изменения межосевого расстояния.

Для увеличения угла обхвата α₁ рекомендуется ведомую ветвь передачи располагать вверху. Тогда за счет провисания ремня угол несколько увеличивается. В тех случаях, когда провисание ремней не­существенно, для увеличения угла обхвата α₁ рекомендуется приме­нять дополнительный шкив, который может служить и натяжным уст­ройством.

Допуски на форму и расположение поверхностей можно назна­чать для шкивов ременной передачи, основываясь на рекомендациях, приведенных для колес зубчатых передач.

Таблица 6.7

Размеры обода и канавок, мм

Профиль ремня по ГОСТ 1284.1-80	С2	е	T	a	k	С1	φ
О						5,5	34° при D=63…71; 36° D=80…100 38° при D=112…160; 40° D=180
А					5,5		34° при D=90…112; 36° D=125…160 38° при D=190…400; 40° D=450
Б					6,5	7,5	38° при D=190…112; 40° D=450 38° при D=250…500;
В							36° при D=200…315; 38° при D=355…450

D – расчетный диаметр. При D > 350 мм выполняется с 4…6 спицами
D_н = D + 2С₂; D_b = D_н –2e; b = (z – 1)t + a + 2k; z – число канавок (ремней);
D₁ = D_b –2С₁; d_ст = (1,6…1,7)d; γ = 7…8° –линейные (формовочные) уклоны;
r ≥ 4…5 мм l_ст = (0,9…1,4)d – для переходных посадок .

6.10. Передачи зубчатым ремнем

Зубчатые ремни выполняют плоскими с поперечными зубьями на внутренней поверхности. При работе передачи зубья ремня входят во впадины соответствующего профиля на шкивах. Передача зубчатым ремнем работает по принципу зацепления.

Зубчатое зацепление ремня со шкивом устраняет скольжение и необходимость в большом предварительном натяжении, уменьшает влияние угла обхвата (межосевого расстояния) на тяговую способ­ность, что позволяет уменьшить габариты передачи и реализовать большие передаточные числа.

Достоинствапередач зубчатым ремнем: 1) постоянное переда­точное число; 2) малое межосевое расстояние; 3) небольшие на­грузки на валы и подшипники; 4) большое передаточное число (и < 12); 5) низкий уровень шума и отсутствие динамических нагру­зок вследствие эластичности ремня и упругости зубьев.

Недостатки:1) сравнительно высокая стоимость; 2) чувстви­тельность к отклонению от параллельности осей валов.

Применение.Передачу зубчатым ремнем применяют как в высоконагруженных передачах (например, кузнечно-прессовое обору­дование), используя ее высокую тяговую способность, так и в пере­дачах точных перемещений (в связи с постоянством передаточного числа): приводы печатающих устройств ЭВМ, киносъемочная аппа­ратура, робототехника и др.

Мощность, передаваемая зубчатым ремнем, до 100 кВт; ско­рость ремня до 60 м/с; КПД передачи 0,94 ... 0,98.

В зависимости от способа изготовления зубчатые ремни вы­пускают двух видов: сборочные и литьевые.

ЦЕПНЫЕ ПЕРЕДАЧИ

7.1. Общие сведения

Цепная передача – это передача зацеплением с гибкой связью. Движение передает шарнирная цепь 1, охватывающая ведущую 2 и ведомую 3 звездочки и зацепляющаяся за их зубья.

Рис. 7.1. Цепная передача

Для перемещения грузов в машинах, работающих по принципу непрерывного действия (подъемники, конвейеры, эскалаторы), используются тяговые цепи, для подъема или опускания грузов – грузовые цепи, для передачи движения – приводные цепи.

В цепных передачах используются приводные цепи, которые и будут рассматриваться далее. Приводная цепь состоит из соединенных шарнирами отдельных звеньев. Цепи стандартизованы.

Основные типы приводных цепей: роликовые, втулочные и зубчатые (рис. 7.2).

Наиболее широко применяются приводные роликовые цепи (v ≤ 15 м/с).

Зубчатые цепи состоят из набора пластин с двумя зубообразными выступами

Втулочные цепи по конструкции аналогичны роликовым, но у них ролик отсутствует.

Достоинства:

· по сравнению с зубчатыми передачами возможность передавать движение между валами в значительном диапазоне межосевых расстояний (до 8 м);

· по сравнению ременными передачами значительно меньшие габариты (передача более компактна);

· отсутствие скольжения и буксования (зацепление позволяет обойтись без предварительного натяжения цепи).

Вконструкции цепных передач для компенсирования удлинения цепи при вытяжке и обеспечения эксплуатационной стрелы провисания f ведомой ветви иногда предусматривают специальные натяжные устройства.

Угол обхвата звездочки цепью не имеет такого решающего значения как угол обхвата шкива ремнем в ременной передаче;

· возможна передача движения одной цепью нескольким звездочкам;

· меньшая, чем в ременных передачах радиальная нагрузка на валы (в два раза);

· сравнительно высокий КПД (до 0,95–0,98).

Недостатки:

· сравнительно высокая стоимость цепей;

· вытягивание цепей вследствие изнашивания в шарнирах;

· повышенный шум вследствие удара звена цепи при входе в зацепление и дополнительные динамические нагрузки из-за многогранности звездочек. (свыше 90, а для зубчатых передач свыше 140 цепь соскакивает со звездочки, т.к. при огибании звездочки звенья образуют между собой угол около 180 градусов);

· необходимость высококачественного монтажа передачи и тщательного ухода за ней;

· невозможность использования передачи при реверсировании без остановки;

· сложность подвода смазочного материала к шарнирам цепи;

· при большом числе зубьев звездочки (свыше 90, а для зубчатых передач свыше 140 цепь соскакивает со звездочки, т.к. при огибании звездочки звенья образуют между собой угол около 180 градусов);

· из-за неравномерности хода передачи минимальное число зубьев звездочки не должно быть меньше 13…15 при низких частотах вращения и меньше 19...23 – при высоких; для зубчатых передач эти значения больше
на 20–30 процентов.

Вследствие сказанного выше передаточное отношение цепной передачи не должно превышать 5…6.

Рекомендации:

· число зубьев звездочки – нечетное, число звеньев цепи – четное;

· в приводах с быстроходным двигателем и редуктором цепную передачу помещать после редуктора;

· угол наклона передачи к горизонту не делать больше 60 градусов для обеспечения самонатяжения.

Цепные передачи применяют в сельскохозяйственном, транспортном, химическом машиностроении, в станках и др.

Классификация цепных передач осуществляется
по следующим основным признакам:

1)по типу цепей: а) с роликовыми, б) с втулочными, с) с зубчатыми;

2) числу рядов: а) однорядные, б) многорядные (2, 3, 4 и более);

3) числу звездочек: а) нормальные двухзвенные, б) специальные – многозвенные;

4) расположению звездочек: а) горизонтальные, б) наклонные, с)вертикальные.

Приводные цепи

Роликовые приводные цепи (рис. 7.2). Состоят из двух рядов наружных 4 и внутренних 3 пластин. В наружные пластины запрессованы оси 2, пропущенные через втулки 1, запрессованные в свою очередь во внутренние пластины. На втулки предварительно надеты свободно вращающиеся 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. Ролик, перекатываясь по зубу звездочки, частично заменяет трение скольжения трением качения, уменьшая ее износ. 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 широко применяются при скоростях V≤15 м/с.

Рис. 7.2. Приводные однорядная и двухрядная роликовые цепи:
1, 2 – соответственно внутренняя и наружная пластины, 3 – втулка, 4 – валик, 5 – ролик

ГОСТ 13568-97 устанавливает следующие типы роликовых цепей: ПРА – роликовые однорядные нормальной точности; ПР – роликовые однорядные повышенной точности (двухрядные 2ПР, трехрядные 3ПР, четырехрядные 4ПР); ПРД – длиннозвенные, ПРИ – с изогнутыми пластинами. Различные виды цепей представлены на рис. 7.3. Конструкции звеньев цепи, соединительного и переходного, показаны на рис. 7.4.

Основной геометрический параметр цепи – шаг t, основная силовая характеристика – разрушающая нагрузка F_разр.

Пример условного обозначения роликовой однорядной цепи с шагом цепи
t =19,05 мм и разрушающей нагрузкой F_разр = 31,8 кН:

Цепь ПР-19,05-3180 ГОСТ 13568-97.

Рис. 7.3. Типы цепей: а – приводная роликовая однорядная, б – то же двухрядная;
в – то же с изогнутыми пластинами; г – приводная зубчатая с направляющими пластинами;
е, д – грузовая круглозвенная; ж – то же пластинчатая; з – то же тяговая втулочная

Рис. 7.4. Звенья цепи: а – соединительное; б – переходное

Втулочные цепипо конструкции подобны роликовым, но не имеют роликов, что удешевляет цепь, уменьшает её массу, но существенно увеличивает износ втулок цепи и зубьев звездочек. Применяют в неответственных передачах. Однорядные ПВ и двухрядные 2ПВ шага 9,525 мм выполняются по ГОСТ 13568-97.

Зубчатые приводные цепи (рис. 7.5)состоят из звеньев, составленных из набора пластин, шарнирно соединенных между собой. Каждая пластина имеет по два зуба и впадину между ними для размещения зуба звездочки. Пластины в звеньях раздвинуты на ширину одной или двух пластин сопряженных звеньев. Рабочими являются грани пластин, наклоненные одна к другой под углом 60^о. Этими гранями каждое звено цепи вклинивается между двумя зубьями звездочки, имеющими трапецеидальный профиль.

Рис. 7.5. Приводные роликовые и зубчатые цепи

Благодаря этому зубчатые цепи работают плавно, с малым шумом, лучше воспринимают ударную нагрузку и допускают высокие скорости. По сравнению роликовыми зубчатые цепи тяжелее, сложнее в изготовлении и дороже. Зубчатые цепи к настоящему времени вытеснены более дешевыми и технологичными прецизионными роликовыми цепями, которые не уступают зубчатым по кинематической точности и шумовым характеристикам. Зубчатые цепи используются преимущественно для замены в старом оборудовании.

Типы и основные параметры зубчатых цепей установлены ГОСТ 13552-81, параметры зубьев звездочек ГОСТ 13576-81.

Условное обозначение приводной зубчатой цепи типа 1(с односторонним зацеплением) с шагом t = 19,05мм, разрушающей нагрузкой F_разр = 74 кН и рабочей шириной b = 45 мм:

Цепь ПЗ-1-19,05-74-45 ГОСТ 13552-81.

Преимущественное применение имеют роликовые и втулочные цепи.

Следует иметь в виду:

· чем больше шаг цепи Р, тем выше нагрузочная способность цепи;

· многорядная цепь с меньшим шагом позволяет заменить однорядную с большим итем самым уменьшить диаметры звездочек, снизить динамические нагрузки в передаче;

· многорядные цепи могут работать при гораздо больших скоростях движения цепи;

· нагрузочная способность возрастает почти прямо пропорционально числу рядов;

· соединение концов цепи при четном числе её звеньев производят соединительнымзвеном, при нечетном – менее прочным переходным звеном с изогнутыми пластинами. Поэтому применяют цепи с четным числом звеньев.