Лабораторна робота № 10

ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ЛАНЦЮГОВОЇ ПЕРЕДАЧІ

 

Мета роботи: Вивчити конструкції ланцюгових передач. Виконати заміри і розрахунки, що характеризують геометрію та кінематику ланцюгових передач. Скласти кінематичну схему ланцюгової передачі, проаналізувати результати.

 

1 ВКАЗІВКИ З САМОПІДГОТОВКИ ДО РОБОТИ

 

1.1 Завдання для самостійної підготовки

Під час підготовки до роботи з’ясувати призначення і область використання ланцюгових передач, ознайомитись з класифікацією, конструкціями, методами натягу ланцюгів. Вияснити, чим викликана нерівномірність руху приводних ланцюгів і чому вона зростає із збільшенням кроку.

 

1.2 Питання для самопідготовки

1 Класифікація, конструктивні особливості і матеріали ланцюгових передач.

2 Основні геометричні та кінематичні характеристики ланцюгової передачі, їх співвідношення.

3 Яка конструкція роликового і втулкового ланцюга?

4 У яких випадках застосовують багаторядні роликові ланцюги?

5 Чому при високих швидкостях рекомендують ланцюги з малим кроком?

6 Чим викликана нерівномірність руху приводних ланцюгів і чому вона зростає зі збільшенням кроку?

7 Чим обумовлені обмеження мінімального числа зубів малої зірочки і максимального числа зубів великої зірочки?      

8 Чому при визначенні довжини ланцюга рекомендують приймати парне число ланок? 

9 Чим викликана необхідність у застосуванні натяжних пристроїв у ланцюгових передачах?

10 Що є основним критерієм працездатності ланцюгових передач?  

 

1.3 Рекомендована література

1. Деталі машин: підручник : затверджено МОН України / А. В. Міняйло та ін. – К.: Агроосвіта, 2013. – 448 с.

 

2 ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

 

1 Види, матеріали та конструкції ланцюгових передач

Ланцюгову передачу відносять до передач зачепленням із гнучким зв'язком. Рух передає шарнірний ланцюг 1, який охоплює ведучу 2 і ведену 3 зірочки (рис. 1).

Рисунок 1 – Ланцюгова передача

Ланцюгові передачі застосовують у верстатах, мотоциклах, велосипедах, промислових роботах, буровому устаткуванні, будівельно-дорожних, сільськогосподарських, поліграфічних і ін.  машинах для передачі руху між паралельними валами на значні відстані, коли застосування зубчастих передач недоцільне, а пасових неможливе. 

Найбільше застосування одержали ланцюгові передачі потужністю до 120 кВт при колових швидкостях до 15 м/с.

Ланцюгові передачі застосовують у верстатах, мотоциклах, велосипедах, промислових роботах, буровому устаткуванні, будівельно-дорожних, сільськогосподарських, поліграфічних і ін.  машинах для передачі руху між паралельними валами на значні відстані, коли застосування зубчастих передач недоцільне, а пасових неможливе. 

Найбільше застосування одержали ланцюгові передачі потужністю до 120 кВт при колових швидкостях до 15 м/с.

Приводний ланцюг – головний елемент ланцюгової передачі - складається зі сполучених шарнірами окремих ланок. Крім приводних бувають тягові і вантажні ланцюги, які в курсі "Інженерна механіка (Деталі машин)" не розглядаються.

Основні типи стандартизованих приводних ланцюгів: роликові, втулкові і зубчасті.

Роликові приводні ланцюги. Складаються з двох рядів зовнішніх 1 і внутрішніх 2 пластин (рис. 2). У зовнішні пластини запресовані осі 3, пропущені через втулки 4, які, у свою чергу, запресовані у внутрішні пластини. На втулки попередньо надягнені загартовані ролики, що вільно обертаються 5. Кінці осей після складання розклепують з утворенням голівок. При відносному повороті ланок вісь прокручується у втулці, створюючи шарнір ковзання.

Приводний ланцюг – головний елемент ланцюгової передачі - складається зі сполучених шарнірами окремих ланок. Крім приводних бувають тягові і вантажні ланцюги, які в курсі "Інженерна механіка (Деталі машин)" не розглядаються.

Основні типи стандартизованих приводних ланцюгів: роликові, втулкові і зубчасті.

Роликові приводні ланцюги. Складаються з двох рядів зовнішніх 1 і внутрішніх 2 пластин (рис. 2). У зовнішні пластини запресовані осі 3, пропущені через втулки 4, які, у свою чергу, запресовані у внутрішні пластини. На втулки попередньо надягнені загартовані ролики, що вільно обертаються 5. Кінці осей після складання розклепують з утворенням голівок. При відносному повороті ланок вісь прокручується у втулці, створюючи шарнір ковзання.

Рисунок 2 – Роликовий приводний ланцюг

Зачеплення ланцюга з зірочкою відбувається через ролик, який повертається на втулці і перекочується по зубу зірочки.   Конструкція дозволяє вирівняти тиск зуба на втулку і зменшити зношування, як втулки, так і зуба.   Пластини обкреслено контуром, що забезпечує рівну міцність пластини у всіх перетинах. 

Крок Р ланцюга є основним параметром ланцюгової передачі. Чим більше крок, тим  вища навантажувальна спроможність ланцюга. Ділильне коло зірочок проходить через центри шарнірів ланцюга. 

Втулкові приводні ланцюги по конструкції подібні роликовим, але не мають роликів, що здешевлює ланцюг, зменшує його масу, але істотно збільшує знос як втулок ланцюга, так і зубів зірочок. Втулкові ланцюги застосовують у невідповідальних передачах при V < 1 м/с.

Ланцюги та зірочки повинні бути стійкими проти зношення та ударних навантажень. Більшість ланцюгів та зірочок виготовляють з вуглецевих та легованих сталей з подальшою термообробкою (поліпшення, загартування). Зірочки, як правило, виготовляють зі сталей 45, 40Х та ін., пластини ланцюгів – зі сталей 45, 50 тощо, валики та ролики – зі сталей 15, 20,20Х та ін. Деталі шарнірів цементують для підвищення зносостійкості при зберіганні ударної міцності. В перспективі передбачається виготовлення зірочок з пластмас, які дозволяють зменшити динамічні навантаження та шум передачі.

 

2 Кінематична схема ланцюгової передачі

Навантажувальна здатність вища за пасові, але нижча за зубчасті. В приводах зі швидкісними двигунами ланцюгова передача встановлюється після редуктора.

Рисунок 3 – Привод з ланцюговою і пасовою передачами

1 – електродвигун, клинопасова передача, одноступеневий циліндричний косозубий зубчастий редуктор, ланцюгова передача

3 Приводний ланцюг

У ланцюгових передачах найбільше використовують роликові (ГОСТ 13568–75) та зубчасті (ГОСТ 13552–81) ланцюги (рис. 4).

Найчастіше ланцюгові передачі використовують у приводах малої та середньої потужності (Р ≤ 50 кВт), де швидкість ланцюга досягає Vл = 10 – 15 м/с.

Рисунок 4 – Ланцюгова передача

Оскільки в ланцюгах використовуються ланки двох типів, число ланок завжди повинно бути парним. Якщо потрібен ланцюг з непарною кількістю ланок - необхідно використовувати спеціальні перехідні ланки.

 

4 Зірочки

Профілюють зірочки за стандартом. Матеріали: сталь 45, 40Х, 50Г2, 35ХГСА, (HRC 45…55) або сталь 15, 20Х, 12ХН3А (цементація, HRC 55…60).

Число зубців зірочок. Зі зменшенням погіршуються кінематичні і динамічні властивості передачі, а також збільшується спрацювання ланцюга. Число зубців вибирається по таблицях в залежності від передатного відношення i . Чим більше i , тим менше допускається.

Для роликового і втулкового ланцюга ≤ 120, зубчастого ланцюга – ≤ 140. 6 Зі збільшенням Z зменшується спрацювання , але зростає можливість спадання навіть мало зношеного ланцюга з зірочки, оскільки втрачається зачеплення внаслідок збільшення кроку при спрацюванні. При великому Z навіть невелике збільшення Р спричинює значне зміщення ланцюга на профілях зубців. Переважно вибирають непарне число z , яке в поєднанні з парним числом ланок ланцюга спричиняє рівномірне спрацювання зубців. Ланцюги з великим кроком мають більшу несучу здатність, але допускають значно менші кутові швидкості меншої зірочки, сприяють збільшенню нерівномірності руху, динамічних навантажень та шуму ланцюгової передачі. Доцільно вибирати ланцюг із мінімально допустимим для заданого навантаження кроком. При конструюванні та розрахунку ланцюгової передачі можна зменшити крок зубчастих ланцюгів, збільшивши ширину ланцюга, а також крок роликових ланцюгів, використавши багаторядні ланцюги.

Рисунок 5 – Зірочки приводних та зубчастих ланцюгів

Міжосьова відстань та довжина ланцюга. Мінімальну міжосьову відстань ланцюгової передачі визначають за умови, що кут обхвату ланцюгом малої зірочки повинен бути не менш ніж 120°.

Довговічність і надійність ланцюгової передачі значно залежать від правильного вибору форми зуба, матеріалу, термообробки і точності виготовлення зірочок. Форма зуба визначається повздовжнім профілем, що є основним поперечним профілем і профілем перетину зуба в плані. Для нормальної взаємодії з ланцюгом форма зуба зірочок повинна забезпечити плавне зачеплення з ланками ланцюга, мінімальні контактні зусилля й усунути можливість зіскакування зношеного ланцюга з зірочки при збільшенні кроку ланцюга в межах установленої норми. Поряд із цим форма зуба повинна бути простою у виготовленні.

Найбільш повно зазначеним вимогам відповідає форма зуба з увігнуто-опуклим основним профілем (рис. 5), параметри якого регламентуються ДСТУ 591–69. Стандарт установлює два профілі зубів зірочок: без зміщення центрів дуг западин і зі зміщенням центрів дуг западин. Зірочки з профілем без зміщення центрів дуг западин рекомендується застосовувати в особливо точних передачах. У бурових установках застосовуються зірочки зі зміщеними центрами дуг западин, що відрізняються тим, що западина зуба окреслюється з двох центрів, зміщених на розмір e=0,03t.

а – без зміщення центрів дуг впадин; б – із зміщенням

центрів дуг впадин

Рисунок 6 – Профіль зубців зірочок

Залежно від кроку Р у стандартних ланцюгах вибира­ють розміри всіх інших деталей. Серед інших розмірних параметрів ланцюгів площа опорної поверхні шарніра, яка дорівнює добутку діаметра валика і ширини внутрішньої ланки. Цей параметр ланцюга враховується у розрахунках шарнірів на стійкість проти спрацювання.

Рисунок 7 – Розміри зубчастого вінця зірочки однорядного ланцюга та дворядного ланцюга

Профілі зубців складаються 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.