Загальні відомості та класифікація ланцюгових передач

Ланцюгова передача (рис. 29.1) складається з ведучої 1 та веденої 2 зірочок, що розміщені на відповідних валах, і ланцюга 3у вигляді замкнутого контура, який знаходиться у зачепленні із зірочками. За аналогією з пасовими пере­дачами вільний відрізок а ланцюга, що набігає на ведучу зірочку 1, називається ведучою вішкою, а другий вільний відрізок Ь ланцюга — веденою. Ланцюг складається із з'єднаних шарнірами ланок, що за­безпечує гнучкість ланцюга. За рахунок зачеплення ланцюга із зуб­цями зірочок забезпечується передавання обертового руху від веду­чої зірочки до веденої

Швидкість руху ланцюга у передачах загального призначення дося­гає 15 м/с при передаванні потужності до 100 кВт, а у спеціальних приводах — до 35 м/с при потужності до 2000 кВт. За допомогою лан­цюгової передачі можна забезпечити передаточне число u ≤ 10, а найраціональніше мати u ≤ 4.

Ланцюгові передачі застосовують у різних верстатах, сільськогосподарських та транспортних машинах, підйомних пристроях, у приводах конвейєрів тощо. Ланцюгова пере­дача дозволяє надавати обертовий рух валам, що знаходяться на по­рівняно великій відстані, а її габаритні розміри значно менші від га­баритних розмірів пасової передачі. Неможливість проковзування ланцюга на зірочках забезпечує сталість середнього передаточного числа передачі.

Ланцюгові передачі порівняно з іншими механічними передачами мають такі основні переваги: можливість використання при значних відстанях між валами; достатньо високий ККД, який досягає 0,96... 0,97; можливість передавання обертового руху одним ланцюгом кільком валам, у тому числі і з протилежним напрямом обертання.

До недоліків ланцюгових передач належать такі: збільшення дов­жини ланцюга через спрацювання шарнірів і відповідне ослаблення потрібного натягу; нерівномірність руху ланцюга і пов'язані з цим динамічні явища у передачі та підвищений шум; низька кінематична точність при реверсуванні; потреба застосування додаткових при­строїв для регулювання натягу ланцюга.

Зазначені недоліки не обмежують використання ланцюгових пере­дач у деяких механічних приводах. Спеціалізовані заводи випуска­ють сотні тисяч метрів ланцюгів на рік, а потреба у ланцюгах не забез­печується у повній мірі.

Ланцюгові передачі поділяють за такими ознаками:

-за типом ланцюга, яким оснащена передача, розрізняють лан­цюгові передачі з роликовими, втулковими та зубчастими ланцюгами;

-за можливістю зміни відстані між осями зірочок "ланцюгові передачі бувають із регульованою та постій­ною міжосьовою відстанню;

-за способом регулювання натягу ланцюга розрізняють ланцю­гові передачі зперіодичним і неперервним регулюванням натягу;

-за кількістю зірочок, що охоплені одним ланцюгом, ланцюго­ві передачі можуть бути двозірочкові, тризірочкові тощо;

-за конструктивним виконанням розрізняють відкриті лан­цюгові передачі і закриті, що працюють у спеціаль­ному корпусі в умовах неперервного змащування.

Деталі ланцюгових передач

Приводні ланцюги. У машинобудуванні застосовують ланцюги трьох груп: вантажні — для підвішування, піднімання та опус­кання вантажів;

тягові — для переміщення вантажів у транспор­туючих машинах (конвейєрах);

приводні — для передавання механічної енергії від одного вала до другого у ланцюгових передачах.

Приводні ланцюги за конструкцією бувають: роликові, втулкові та зубчасті. У ланцюгових передачах найбільше використовують роликові (ГОСТ 13568—75) та зубчасті (ГОСТ 13552—81) ланцюги.

Роликовий ланцюг (рис. 29.2, а) складається з ланок двох типів: зовнішніх 3В та внутрішніх ВН. Окремі деталі ланцюга: 1 — пластина зовнішньої ланки;

2 — ролик; 3 — валик; 4 — втулка; 5 — пластина внутрішньої ланки. Пластини внутрішньої ланки на­пресовані на втулки 4 і утворюють нерухоме з'єднання. Валик З вільно входить у втулку і утворює шарнір. Зовнішні пластини на­пресовані на валики, які на торцях розвальцьовані. Ролик 2 на втулці 4 може вільно обертатись при вході у зачеплення із зубцями зірочки.

У рухомих спряженнях втулки з валиком і роликом має місце тер­тя ковзання, у спряженні роликів із зубцями зірочок переважає тертя кочення.

Рис. 29.2 Приводні ланцюги

Приводні роликові ланцюги бувають одно- (ПР) (рис. 29.2, а), дво-(2ПР) (рис. 29.2, б), три- (ЗПР) та чотирирядними (4ПР). Використан­ня багаторядних ланцюгів дозволяє значно зменшити габаритні роз­міри передачі у площині, перпендикулярній до осей валів. У зв'язку з наявністю ланок двох типів число ланок у ланцюговому контурі повинно бути парним.

Різновидністю роликових ланцюгів е приводні роликові ланцюги із зігнутими пластинами — ПРИ (рис. 29.2, в). Такі ланцюги мають однотипні ланки і число ланок у контурі може бути парним або непар­ним. Роликові ланцюги із зігнутими пластинами мають більшу поз­довжню податливість, і тому їх застосовують при навантаженнях удар­ного характеру.

Втулковий ланцюг за конструкцією не відрізняється від роликового, за винятком того, що він не має роликів. Приводні втулкові ланцюги бувають однорядними — ПВ та дворядними — 2ПВ. Такі ланцюги прості за конструкцією, мають меншу масу, більш дешеві, але вони менш стійкі проти спрацювання.

Основним розмірним параметром приводного роликового ланцюга є його крок Р. Залежно від кроку Р у стандартних ланцюгах вибира­ють розміри всіх інших деталей. Серед інших розмірних параметрів ланцюгів у табл. дана площа опорної поверхні шарніра А_ОП, яка дорівнює добутку діаметра валика і ширини внутрішньої ланки. Цей параметр ланцюга враховується у розрахунках шарнірів на стійкість проти спрацю­вання.

Характеристикою міцності роликового ланцюга є руйнівне наван­таження F_РН, яке визначається дослідним шляхом на під­приємствах, що виготовляють ланцюги. Воно регламентується стан­дартом.

Зубчастий ланцюг (рис. 29.2, г) складається з набору пластин двох типів. Основні пластини 1 мають зовнішні бічні плоскі поверхні, якими вони спрягаються з двома зубцями зірочки. Напрям­ні пластини 2забезпечують центрування ланцюга відносно зірочок. Для цих пластин посередині вінця зірочок передбачається відповід­ний рівець.

Зубчасті ланцюги розрізняють за конструкцією шарнірів. В них використовують шарніри ковзання (рис. 29.2,д), вяких вкладиші 1і 2, що закріплені в пластинах на всій ширині ланцюга, контактують із валиком 3. Шарнір допускає поворот пластин у два боки на кут φ = 30°. Шарніри кочення (рис. 29.2,е)не мають валика, їх виготовля­ють із двома сегментними вкладишами 1 і 2. При взаємному повороті пластин вкладиші не ковзають, а перекочуються, що дозволяє підви­щити ККД передачі та довговічність ланцюга.

Стандартизовані тільки зубчасті ланцюги з шарнірами кочення (ГОСТ 13552—81). Залежно від кроку ланцюга Ррегламентуються розміри всіх інших елементів ланцюга.

Зубчасті ланцюги у порівнянні з роликовими допускають дещо більш високі швидкості, вони більш плавні та безшумні в роботі, мають підвищену надійність через багатопластинчасту конструкцію. Однак вони мають більшу масу, складніші у виготовленні і дорожчі. Тому зубчасті ланцюги застосовують обмежено.

Елементи роликових, втулкових та зубчастих ланцюгів виготов­ляють із таких матеріалів; пластини — із середньовуглецевих або легованих сталей 40, 45, 50, ЗОХНЗА із гартуванням до твердості 32—44 HRC, а валики, втулки, ролики і вкладиші — із цементованих сталей 10, 15, 20, 12ХНЗА, 20ХНЗА з термообробкою до твердості 45—65 HRC.

Зірочки ланцюгових передач.

Зубці зірочок для роликових ланцю­гів із відношенням кроку ланцюга до діаметра ролика P/D < 2 про­філюють за ГОСТ 591—69. Стандарт передбачає стійкі проти спрацю­вання профілі зубців без зміщення (рис. 29.3, а) та із зміщенням е (рис. 29.3, б) для нереверсивних ланцюгових передач. Профіль із змі­щенням відрізняється тим, що впадина окреслена радіусом r із двох центрів, зміщених на

е = 0.03Р.

а) б)

Рис. 29.3 Зірочки ланцюгових передач

Шарніри ланок ланцюга, що знаходяться у зачепленні з зірочкою, розміщуються на ділильному колі зірочки діаметром

d = P/sin (π/z), (29.1)

де z — число зубців зірочки.

Діаметр кола вершин зубців зірочки визначають за формулою

d_В = P[0,5 + ctg (π/z)]. (29.2)

Профілі зубців складаються (рис. 29.3, а, б):із впадини, окресле­ної радіусом r =0.5025D + 0,05 мм; дуги радіуса r₁ = 0,8D + r;прямолінійного перехідного відрізка та головки, окресленої радіусом г₂. Радіус г₂ вибирають таким, щоб ролик ланцюга не котився по всьо­му профілю зубця, а плавно входив у зачеплення із зубцем до свого робочого положення на дні впадини або дещо вище. Такі профілі зуб­ців зірочки забезпечують роботу ланцюга з деякою витяжкою.

Ширина зубчастого вінця зірочки для однорядного ланцюга (рис. 29.3, в)

Ь₁=0,93В_ВН - 0,15 мм; те саме для дво-, три- і чотири­рядного ланцюга (рис. 29.3, г) Ь₂ =0,9В_ВН -0,15 мм, де В_ВН— від­стань між пластинами внутрішніх ланок ланцюга.

Радіус r₃ зубця у поздовжньому перерізі (для плавного набігання ланцюга на зірочку) та координату hцентра кривини беруть) r₃= 1.7D; h = 0.8D.

Профілювання зубців зірочок передач із зубчастими ланцюгами простіше, оскільки робочі профілі прямолінійні (рис. 29.3, д). Діа­метр ділильного кола dвизначається за тією самою залежністю (29.1), що і в зірочці для роликових ланцюгів. Діаметр кола вершин зубців

d_е = P ctg(π/z). (29.3)

Висота зубця h = b₁ + е, де b₁ — відстань від осі шарніра до вер­шини пластини і

е = 0,1P — радіальний зазор. Кут вклинювання ланцюга а = 60°. Подвійний кут впадин зубця 2β = α — φ, кут за­гострення зубця y = 30° — φ, де φ = 2л/z

Ширину зубчастого вінця зірочки для зубчастого ланцюга із внут­рішнім його центруванням на зірочці беруть (рис. 29.3, е) В₁=В + s₁ де В — розрахункова ширина ланцюга, a s₁ = 2s — ширина рів­ця для напрямних пластин, яка дорівнює двом товщинам s пластин.

Основними матеріалами для виготовлення зірочок є середньовуглецеві або леговані сталі 45, 40Х, 50Г2, 35ХГСА із поверхневим або об'ємним гартуванням до твердості 45—55 HRC, або цементовані сталі 15, 20Х, 12ХНЗА на глибину 1,0—1,5мм і гартовані до 55—60 HRC. Зірочки тихохідних передач (v < 3 м/с) при відсутності ударних наван­тажень можна виготовляти з високоміцного або антифрикційного ча­вунів.