Цепные передачи. Основные типы. Конструкции зубчатых и роликовых цепей.

Цепная передача – механизм для передачи вращательного движения между параллельными ва­лами с помощью жестко закрепленных на них зуб­чатых колес – звездочек и охватывающей их многозвенной гибкой связи с жесткими звеньями, называемой цепью. ЦП применяются в машинах общепромышленного и военного назначения: в ДВС для привода кулачковых валов механизма газораспределения; для привода ведущих колес. Достоинства: Возможность передачи движения на достаточно большие расстояния (до 8 м), Возможность передачи движения нескольким валам одной цепью, Отсутствие проскальзывания, а, следовательно, и стабильность передаточного отношения при уменьшенной нагрузке на валы и их опоры, Относительно высокий КПД (0,96…0,98 при достаточной смазке). Недостатки: Повышенная шумность и виброактивность при работе вследствие пульсации скорости цепи и возникающих при этом динамических нагрузок, Интенсивный износ шарниров цепи из-за ударного взаимодействия с впадиной звездочки, трения скольжения в самом шарнире и трудности смазки, Вытягивание цепи (увеличение шага) вследствие износа шарниров и удлинения пластин, Сравнительно высокая стоимость.

Роликовые цепи. Они состоят из наружных и внутренних пластин 2 и 1. В наружные пластины запрессованы валики 5, пропущенные через втулки 4, на которые запрессованы внутренние пластины. Валики и втулки образуют шарниры. На втулки свободно надеты ролики 3. Зацепление цепи со звездочкой происходит через ролик, который перекатывается по зубу и уменьшает его износ. Роликовые цепи имеют широкое распространение, рекомендуются при скоростях <15м/с.

Втулочные цепи. Эти цепи аналогичны роликовым, но не имеют роликов. Они имеют меньшую массу, но менее износостойкие. Их используют в передачах, скорость которых <10м/с.

Зубчатые цепи. Данные цепи состоят из набора пластин с зубчиками, шарнирно соединенных между собой. Они обладают меньшим шагом и поэтому допускают более высокие скорости. Для устранения бокового спадания цепи со звездочки применяют направляющие пластины 1, расположенные по середине цепи или по ее бокам. Зубчатые цепи по сравнению с другими работают более плавно, с меньшим шумом, лучше воспринимают нагрузку, но тяжелее и дороже. Скорости <25м/с.

Фрикционные передачи и вариаторы.

Передачи, в которых движение от ведущего звена к ведомому передается силами трения, называются фрикционными. Простейшая ФП состоит из двух соприкасающихся между собой колес (катков, роликов, дисков), которые прижимаются друг к другу силой F. ФП в основном применяются в бесступенчатых вариаторах, позволяющих плавно менять передаточное отношение. Преимущества: простая конструкция катков, возможность бесступенчатого регулирования частоты вращения выходного звена; отсутствие поломок из-за проскальзывания катков. Недостатки: необходимость устройств для прижатия тел качения и большие нагрузки на валы; повреждения передачи при буксовании и возможность неравномерного износа колес; непостоянство передаточного отношения из-за проскальзывания: большие габаритные размеры.

Фрикционные вариаторы по конструкции весьма разнообразны: лобовые, конусные, шаровые. S - перемещение, φ - угол поворота звена. Фрикционные вариаторы используют в приборах и в различных изделичх, например в металлообрабатывающих станках.

Фрикционные передачи предназначены для передачи мощностей от весьма малых (в приборах) до нескольких сотен киловатт, но преимущественно до 20 кВт.

 

Предварительный расчет валов.

Проектный (предварительный) расчёт валов производят только на статическую прочность по передаваемому крутящему моменту T. При этом расчёте определяется наименьший диаметр вала, а с целью компенсации неучтённых изгибных нагрузок и других факторов, влияющих на прочность вала, принимают заниженные значения допускаемых напряжений [t]_к» (0,025…0,030)× s_В.

(1),

где t_к – максимальные касательные напряжения, действующие во внешних волокнах опасного сечения вала; T_к - крутящий момент, передаваемый через это сечение; W_п – полярный момент инерции рассматриваемого сечения.

Для валов, имеющих круговое или кольцевое (для полых валов) поперечное сечение, из (1) получаем

,где D – внешний диаметр вала; b = d/D – относительный диаметр осевого отверстия полого вала (d – абсолютное значение диаметра этого отверстия). Для b £ 0,5 расчёт полого вала как сплошного даёт погрешность менее 2,5% от диаметра вала, что позволяет рассчитывать толстостенные валы как сплошные (выражение в скобках принять равным 1).

Полученный таким расчётом диаметр вала округляют до ближайшего большего значения из рядов нормальных линейных размеров по ГОСТ 6636-69. Диаметры других ступеней вала и продольные размеры устанавливают из конструктивных соображений в процессе эскизного проектирования механизма.