Цепная передача

Что полезно знать о соединении звеньев цепи

Общеизвестно, что любая цепь состоит из звеньев, которые мастера переплетают по-разному. Звенья бывают круглыми, овальными, треугольными, прямоугольными, в виде шарика, шнурка, корда и др. Неизвестно, когда и кто впервые соединил несколько десятков звеньев в самую древнюю в мире цепочку, но именно тогда этот человек положил начало процессу плетения драгоценного металла в цепь. В зависимости от формы звеньев и от того, как они соединены друг с другом, сегодня можно выделить около 70 разных видов плетения цепей.

Из глубины веков к людям пришла техника плетения серебряных звеньев. Вначале она была довольно простой, так как цепочки изготавливали только вручную. В настоящее время изобретены специальные аппараты для сцепления, позволяющие выпускать цепочки из серебра различной толщины, сложнейшего рисунка петли и даже сочетания в одном звене нескольких петель разной формы и величины. Таким образом, сейчас в мире существует 2 способа плетения цепей: ручное и автоматное.

Цепочки ручного соединения называют полновесными, их изготавливают из серебряной проволоки, они более прочные и тяжелые за счет отсутствия полостей внутри проволоки. Стоимость их довольно высока. Автоматное плетение серебра называется еще пустотелым, так как при производстве таких цепочек тонкая серебряная полоска наматывается на стержень не драгоценного металла, который затем из цепочки вытравляется и образует внутри нее пустоту. Изделия автоматного соединения кажутся массивнее цепей ручного плетения, но на самом деле за счет пустот они имеют более легкий вес. Поскольку эти украшения производятся на станках, они стоят не так дорого, имеют необычный и сложный дизайн, однако менее прочны, чем полновесные цепочки. По сложности изготовления все типы плетения цепочек можно разделить на 2 группы: классические и современные (фантазийные). Что же они собой представляют и каким мужчинам подходят?

Применение

Цепные конвейеры широко применяются в любых отраслях промышленностей:

• производство строительных материалов;
• сборка автомобильной техники и агрегатов;
• молочная и масло-жировая отрасль;
• производство химических компонентов, лекарственных препаратов, бытовой химии;
• цепные конвейеры требуются для производства и переработки продуктов питания, напитков, пищевых добавок;
• целлюлозно-бумажная отрасль;
• переработка сельскохозяйственной продукции;
• деревообрабатывающая промышленность;
• мясо-рыба-птицеперерабатывающая отрасль;
• производство мебели;
• сборка приборов, компьютерной и бытовой техники.

Транспортер позволяет перемещать штучные и упакованные грузы, такие как:

• продукция на паллетах;
• грузы на поддонах;
• контейнеры;
• стопы картона, профнастила, фанеры;
• пиломатериал;
• изделия с высокой температурой;
• бочки и т. п.

Принцип действия цепных транспортеров

Как и у ленточного транспортера, принцип работы основан на обращении закольцованной цепи вокруг ведущего и натяжного барабана. За счет натяжения цепи с ведущего колеса на ведомое передается крутящий момент. В ходе линейного перемещения цепи по рабочей ветви закрепленные на ней скребки, короба или контейнеры перемещают полезный груз.

Цепной конвейер скребкового типа имеет рабочую ветвь, оснащенную скребками. Она движется в коробе. Это дает возможность перемещать сыпучие и полужидкие субстанции. Скребки погружаются целиком или полностью и увлекают груз за собой. В конце рабочей ветви размещается выходной патрубок, через который транспортируемая субстанция покидает транспортер. В других типах полезная нагрузка размещается в коробах, черпаках, контейнерах или на открытых площадках, закрепленных на цепи. Такие устройства могут перемещать и жидкие грузы.

Приводной орган конвейера весьма прочен, может выдерживать как большие физические нагрузки, так и значительные перепады температуры. Это открывает данному классу конвейеров путь в горячие цеха металлургических, химических и машиностроительных предприятий и в стационарные морозильные установки большой мощности и площади.

Цепь может изгибаться в любом направлении, поэтому конфигурация конвейера может быть выбрана исходя из потребностей производства.

Какими характеристиками обладают цепные передачи

Среди важнейших характеристик практически любых цепных передач следует назвать:

1. Показатель шага цепи – данный параметр влияет на плавность и точность хода. При уменьшении данного параметра увеличиваются показатели точности и плавности хода.
2. Количество зубьев на ведущих и ведомых звездочках.
3. Радиусы вписанной и описанной окружностей звездочек.
4. Соотношение радиусов ведущей и ведомой звездочек. Соответственно, чем больше диаметр ведущей звездочки по отношению к ведомой, тем легче будет передавать движение.
5. Расстояние между центрами окружностей звездочек – от этого будет зависеть, например, длина цепи.

Все эти моменты также необходимо принимать во внимание

Особенности материалов для производства

Для обеспечения надежности конструкции и повышения износостойкости различные детали приводных цепей производят из таких материалов:

• Пластины. Используются легированные стали либо среднеуглеродистые. Для придания дополнительной прочности сталь подвергают закалке до твердости 30—45 HRC.
• Ролики, валики, вкладыши. Для их изготовления обычно используют цементированную сталь. Для повышения твердости детали подвергают термообработке для достижения показателя твердости 45—65 HRC.

Для цепей, работающих в специфических либо особо сложных условиях, могут применяться материалы с дополнительным повышением тех или иных параметров в зависимости от сферы использования. Часто используют различные антикоррозионные покрытия и другие варианты повышения эксплуатационных свойств изделия.

Фрикционные передачи

Передачи, в которых кинематическое движение от одного вала к другому сообщается благодаря трению между рабочими поверхностями вращающихся катков или дисков, называют фрикционными.

Составными частями любой фрикционной передачи являются два катка (колеса), из которых одно является ведущим, а второе – ведомым. Своими внешними поверхностями они прижаты друг к другу. Если ведущее колесо (каток) вращается, то за счет силы трения оно приводит в движение колесо (каток) ведомое.

Как любая другая механическая передача, фрикционная характеризуется таким показателем, как передаточное число. Оно представляет собой соотношение тех угловых скоростей, которые имеют ведущий и ведомый валы.

В отличие от многих других видов передач (например, зубчатых) этот показатель по определению не может быть постоянным, поскольку соприкасающиеся поверхности трансмиссии при определенных условиях неизбежно «проскальзывают» друг относительно друга, и поэтому передача движения на некоторое, пусть и непродолжительное, время прекращается. Как правило, проскальзывание возникает тогда, когда имеет место быть повышенная нагрузка на фрикционную передачу.

По критерию передаточного числа специалисты различают фрикционные передачи, у которых оно имеет условно постоянное значение и значение переменное. К первому типу относятся те, которые состоят из валов с параллельными пересекающимися осями, а ко второму – вариаторы, причем как с промежуточным звеном, так и без него.

Еще одна техническая классификация фрикционных передач подразумевает их деление на закрытые и открытые.

Характерной особенностью первых является то, что они работают в смазочной жидкости, а вторых – в том, что без нее.

Фрикционные передачи открытого типа проще по своей конструкции, прижимное усилие их катков ниже, а коэффициент трения, напротив, – выше. За счет наличия смазки закрытые фрикционные передачи более долговечны и менее опасны.

Фрикционные передачи в технике распространены достаточно широко. Их используют в приводных механизмах ленточных конвейеров, металлорежущих станках, литейных и сварочных машинах.

Достоинства и недостатки фрикционных передач

У фрикционных передач есть целый ряд достоинств, которыми они обязаны своим довольно широким применением. Они просты по своей конструкции, во время работы издают мало шума.

С их помощью удается достичь равномерности вращения колес (катков) при их невысокой стоимости.

Есть у фрикционных передач и некоторые недостатки. Они обладают сравнительно низким коэффициентом полезного действия, и при этом нагрузки на подшипники валы оказываются весьма серьезными. При использовании фрикционных передач практически невозможно обеспечить строго постоянное передаточное число, а рабочие поверхности колес (катков) подвержены ускоренному износу.

Типы фрикционных передач

В зависимости от того, какие именно задачи решают фрикционные передачи, в каждом конкретном случае используются различные их типы. Конструктивно эти трансмиссии подразделяются на цилиндрические и конические.

Цилиндрические фрикционные передачи характеризуются тем, что их основными частями являются такие детали вращения, как катки. В них передача крутящего момента осуществляется за счет силы трения, возникающей между рабочим поверхностями ведущего и ведомого колес, имеющих цилиндрическую форму.

Основными компонентами конических передач являются ведущий и ведомый усеченные конусы. Их соприкосновение происходит по конической поверхности, причем при увеличении давления одного катка на другой растет сила трения между ними.

Одним из устройств, в которых используются фрикционные передачи, вариаторы. Они бывают конусными, лобовыми, торовыми, причем передаточное отношение в них может плавно изменяться в некотором диапазоне.

Передаточное отношение (передаточное число)

При создании ремённой передачи нужно понимать, во сколько мы выиграем или проиграем в скорости и силе, чтобы собрать устройство с нужными характеристиками.

В этом нам поможет передаточное отношение, которое записывается буквой i. Оно показывает, во сколько раз снизилась скорость вращения на выходе. Согласно золотому правилу механики во столько же раз увеличится сила.

Например, передаточное отношение i = 1 : 1 показывает, что 1 оборот на входе даст 1 оборот на выходе, а отношение i = 5 : 1 показывает, что 5 оборотов на входе дает 1 оборот на выходе, то есть скорость упала в 5 раз (передача понижающая).

Если дробь можно сократить, её сокращают. Например, i = 5 : 25 = 1 : 5 (передача повышающая).

Передаточное отношение можно записать в виде числа, поделив числитель на знаменатель. Например, i = 5 : 1 = 5, или i = 1 : 4 = 0,25. Можно сделать вывод, что:

Формулу для расчета передаточного отношения можно вывести из правила рычага. Передаточное отношение для ремённой передачи рассчитывается так:

Узнать размеры шкивов можно с помощью линейки. Самый точный метод измерения диаметра – с помощью штангенциркуля.

Если передача многоступенчатая (двух-, трехступенчатая и т.д.), то общее передаточное отношение будет вычисляться как произведение отдельных передаточных отношений. Передаточное отношение для шкивов, жестко закрепленных на общей оси, не считается — скорость их вращения будет всегда одинаковой!

Таким же образом передаточное отношение можно посчитать через соотношения радиусов.

Области использования цепной передачи

Примечательно, что данный вид передачи известен человечеству довольно давно. По крайней мере, в теории. Изучение работ известного изобретателя и художника Леонардо да Винчи показало, что он задумывался над различными вариантами использования цепных передач во всевозможных механизмах. На рисунках можно увидеть прообразы современных велосипедов и многих других известных сегодня механизмов. Правда, доподлинно не известно, смог ли великий Леонардо воплотить на практике свои идеи. Промышленность того времени не позволяла изготавливать механизмы с необходимой степенью точности.

Впервые же на практике удалось использовать данный вид передач лишь в 1832 году. Стоит отметить, что на внешний облик современного велосипеда, а также на его технико-эксплуатационные характеристики в немалой степени повлияло именно то, что в 1876 году изобретателю Лоусону пришло в голову использовать именно цепную передачу. До того момента колеса в движение приводились либо напрямую через педали, либо ездок должен был отталкиваться ногами от земли.

Данная разновидность передач во всевозможных модификациях сегодня используются крайне обширно в различных сферах машинного строения. Транспорт, производственное станковое оборудование, сельскохозяйственные агрегаты – перечислить все без исключения механизмы, в которых находят свое использование разновидности цепной передачи, не представляется возможным.

К ней прибегают и тогда, когда межосевые расстояния достаточно велики. В этих случаях применение передачи ременного типа нецелесообразно, а зубчатые применить невозможно из-за значительного усложнения конструкции и увеличения массы механизма. Не стоит забывать и про силу трения, которая увеличивается прямо пропорционально количеству зубчатых колес в механизме. В случае с цепными передачами, как уже отмечалось, есть сила трения качения, которая в разы меньше силы трения скольжения.

Можно также встретить данный вид передач в технике, которая использует цепь в качестве непосредственного рабочего элемента, а не в роли приводного. К таковым, например, относятся снегоуборочные агрегаты, элеваторные и скребковые механизмы, а также им аналогичные.

Как правило, прибегают к цепным передачам открытого типа, которые при необходимости смазываются вручную. В таких конструкциях либо вовсе не осуществляется влаго-пылевой защиты, либо она присутствует на минимальном уровне, как в случае с велосипедом.

Обычно те или иные виды цепных передач используются, если необходимо осуществить передачу мощностей до 120 киловатт при наружных скоростях не более 15 метров в секунду.

Типы фрикционных передач

Специалисты выделяют надлежащие классификация фрикционных устройств:

1. По характеру изменения передаточного значения: нерегулируемые и регулируемые (фрикционные вариаторы). Передаточное число в нерегулируемых механизмах не изменяется. В регулируемых устройствах передаточное отношение постоянно меняется.
2. По способу прижатия тел вращения: с переменной или неизменной мощью. В механизмах, где валы соприкасаются с переменной мощью применяются вспомогательные нажимные приспособления.
3. По условиям функционирования механизмов: открытые и закрытые. Открытые передачи работают только при использовании смазочных материалов. Закрытые механизмы могут функционировать с сухой поверхностью.

В зависимости от местоположения валов эксперты выделяют 3 основных вида фрикционных передач:

1. Цилиндрическая: механизм с параллельными осями валов. Ее плоскости выполнены в форме цилиндра. Используется для передачи маленькой мощности. Данный вид передач производится с гладкими, вогнутыми или выпуклыми поверхностями. При использовании цилиндрических кинематических пар со звеньями клиновой формы трение уменьшается на 50%.
2. Коническая: механизм с пересекающимися осями валов. Оснащается дисками с конической поверхностью. Для ее функционирования не требуется прикладывать большую силу нажатия. Передачи этого типа могут быть как реверсивными, так и нереверсивными.

1. Лобовая: механизм с лобовой поверхностью и перекрещивающимися осями валов. По причине интенсивного скольжения она содержит невысокий коэффициент полезного воздействия. Предоставляет возможность изменять направление движения и интенсивность вращения валов. Этот тип передачи применяется в маломощных устройствах.

Выделяют отдельную классификацию для вариаторов по числу потоков мощности:

1. Однопоточные: одноконтактные лобовые или двухконтактные торовые вариаторы.
2. Многопоточные: многорядные вариаторы с параллельным или последовательно-параллельным соединением контактных пар.
3. Многопоточные замкнутые вариаторы.
4. Многопоточные планетарные вариаторы.

Данная классификация условия работы фрикционных механизмов и может использоваться для разработки общих методов расчета отдельных групп передач.

Разновидности и область применения цепных передач

Цепные передачи классифицируют на несколько категорий, которые отличаются своими конструкционными особенностями и принципом функционального действия. В зависимости от типа цепей передаточные приспособления разделяют на роликовые, втулочные и зубчатые. По количеству рядов цепи, на механизмах подающего усилия для движения, бывают однорядные и многорядные. В зависимости от количества ведомых звездочных элементов существуют двухзвенные и многозвенные механизмы. По расположению звездочек для цепных передач приспособления разделяются на горизонтальные, наклонные, вертикальные.

К негативным качествам передаточных механизмов относят: скачкообразность движения, усиленный грохот при осуществлении рабочих процессов, необходимость тщательно выдержанной по установленным параметрам сборки и регулярного эксплуатационного обслуживания, постоянная регулировка натяжения цепного устройства и смазывание механических соединений вовремя, быстрая подверженность амортизационному воздействию шарниров цепного приспособления, высокая стоимость устройства, растяжение цепи во время использования и т. д.

Большую популярность цепные передачи одержали в разнообразных станках, вело- и мото- технике, в машинах поднимающих грузы, лебедках, в буровых установках, в узлах и кранов, и исключительно в машинах сельскохозяйственного назначения. Например, в самоходном зерновом комбайне С-4 есть 18 цепных передач, которые приводят в ход множество его рабочих механизмов. Цепные передаточные механизмы, также получили распространение на предприятиях лёгкой промышленности.

Из чего изготавливаются зубчатые колеса и шестерни

Как правило, в основе зубчатого колеса лежит сталь. При этом шестерня должна иметь большую прочность, так как сами колеса могут иметь разные характеристики по прочности.

По этой причине шестерни изготавливаются из разных материалов, а также такие изделия проходят дополнительную термическую обработку и/или комплексную химическую и температурную обработку.

Например, шестерни, которые выполнены из легированной стали, также проходят процесс упрочнения поверхности, в рамках которого может быть использован метод, позволяющий добиться желаемых характеристик (азотирование, цементация или цианирование). Если для изготовления шестерни используется углеродистая сталь, такой материал проходит поверхностную закалку.

Сами зубчатые колеса выполняются из заготовки, полученной методом литья или штамповки. Затем применяется метод нарезки зубьев. Нарезка осуществляется путем использования методов копирования, обкатки. Метод обкатки дает возможность изготовить зубья разной конфигурации при помощи одного инструмента (долбяк, червячные фрезы, рейка).

Чтобы осуществить нарезку методом копирования, требуются пальцевые фрезы. После нарезки выполняется термическая обработка. Если же нужно зацепление высокой точности, после такой термообработки дополнительно выполняется шлифовка и обкатка.

Силы в зацеплении цилиндрической косозубой передачи

• окружная сила;
• вспомогательная окружная сила;
• осевая сила;
• радиальная сила;
• сила нормального
• давления.

Наличие в передаче осевой силы

приводит к дополнительному нагружению вала изгибающим моментом, а подшипников — осевой силой, что ведет к необходимости применения в опорах радиально-упорных подшипников, воспринимающих радиальную и осевую нагрузку.

Проектные и проверочные расчеты косозубых передач по контактным напряжениям и напряжениям изгиба производят по тем же зависимостям, что и для прямозубых передач. При этом учитывают увеличение прочности зубьев вследствие угла наклона зубьев

.