Цепные приводы и типы цепей

Цепные приводы используются для передачи энергии между двумя компонентами, находящимися на большем расстоянии, но они также могут использоваться и для коротких расстояний. Цепные приводы входят в пятерку наиболее часто используемых методов механической передачи энергии наряду с муфтами валов , зубчатыми передачами, ременными передачами и силовыми винтами.

В этой статье мы рассмотрим цепные передачи и их различные типы. Они являются важной частью многих машин и могут использоваться не только для передачи энергии, но и для других целей, но об этом подробнее позже. Давайте начнем с самого начала.

Оглавление

I Что такое цепной привод?

II Типы цепных приводов

III Типы цепей

IV Как выбрать подходящий цепной привод

V Преимущества цепных приводов

VI Недостатки цепных приводов

Что такое цепной привод?

Цепной привод - это тип механической системы передачи энергии, которая использует цепи для передачи энергии из одного места в другое. Обычно цепной привод состоит из двух или более звездочек и самой цепи. Отверстия в звеньях цепи совпадают с зубьями звездочки.

Когда первичный двигатель вращается, цепь, надетая на звездочку вала, вращается вместе с ним. Это прикладывает механическую силу к ведомому валу, передавая при этом механическую энергию.

Одним из основных преимуществ цепных приводов перед ременными является то, что цепной привод поддерживает постоянное передаточное число благодаря функции нулевого проскальзывания. Нет задержки в передаче мощности и, следовательно, он может быть использован в таких машинах, как двигатели внутреннего сгорания . Отсутствие проскальзывания также обеспечивает высокий механический КПД. Единственные потери в цепной передаче связаны с трением между звеньями цепи и звездочкой..

По сравнению с шестернями цепные передачи намного более универсальны, когда дело касается рабочих расстояний. Они используются, когда валы разделены на расстояния, превышающие те, для которых подходят зубчатые передачи. Цепные передачи эффективны при различных расстояниях, при этом их установка остается достаточно компактной. Они применяются как на коротких расстояниях, например, в велосипедах, так и на больших расстояниях, например, в судовых двигателях высотой в 5 этажей. Одна цепь может приводить в движение несколько валов одновременно.

Типы цепных приводов

Разработано большое количество различных конструкций цепных приводов, так как они находят применение во многих различных механических устройствах. Их можно разделить на различные категории в зависимости от того, что мы выбираем в качестве критерия. При классификации на основе их функций цепные приводы можно разделить на три основных типа.

• Цепной привод силовой передачи
• Цепной привод конвейера
• Подъемно-транспортный цепной привод

Цепной привод силовой передачи

Этот тип цепной передачи специально используется для передачи мощности между двумя валами. Большинство машин, производящих энергию, не могут потреблять ее в одном и том же месте, например, насосы с присоединенными двигателями. Механичесекие системы передают энергию потребителю различными способами. Когда для этого процесса используются цепи, они называются цепями передачи мощности.

Распространенными примерами являются велосипеды, сельскохозяйственная техника, компрессоры, распределительные валы двигателей и т. д. Во всех этих приложениях для передачи мощности используются цепные приводы.

Цепной привод конвейера

Еще одно распространенное применение цепных приводов - конвейерные цепи. В конвейерах используются цепные приводы, созданные специально для транспортировки материалов. Они имеют сотни различных конструкций и обладают такими характеристиками, как низкое трение, устойчивость к высоким температурам и химикатам. Они также могут быть антистатическими и магнитными.

Подъемно-транспортный цепной привод

Цепные тали, вероятно, являются наиболее распространенным механизмом, используемым для подъема и опускания оборудования. Они могут поднимать большие веса с очень небольшим усилием с помощью шкивов.

Ручные цепные тали или цепные блоки - обычное дело в гаражах, мастерских, строительных площадках, судовых машинных отделениях и на многих заводах. Они могут поднимать / опускать тяжелые грузы до 20 тонн. Подъемные цепи могут быть пневматическими, электрическими или ручными.

В следующем разделе мы сосредоточимся на различных типах цепей, но, поскольку подъемные цепи довольно просты по своей конструкции и области применения, мы рассмотрим их здесь. Подъемные цепи можно разделить на две категории:

• Цепи с овальными звеньями
• Цепи звеньев шпильки

Цепи с овальными звеньями

Цепи с овальными звеньями также известны как спиральные цепи. Они обычно используются в качестве подъемных цепей для малых и средних нагрузок и обычно предназначены для использования в низкоскоростных подъемных устройствах . Звено цепи овальной формы, каждое сваривается после блокировки.

Иногда можно использовать цепи с квадратными звеньями, но их обычно избегают из-за плохого распределения напряжений и проблем с перегибом.

Цепи со шпильками

Цепи со шпильками - лучшая альтернатива для механизмов с высокими нагрузками . Каждое звено цепи по внутренней ширине снабжено шпилькой. Шпильки предотвращают перекручивание и увеличивают прочность и долговечность. Цепи со шпильками находят применение в судовых якорях и других тяжелых подъемных машинах.

Типы цепей

В цепных приводах используется много типов цепей, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. Вот пять наиболее распространенных используемых типов:

1. Роликовая цепь (втулочно-роликовая цепь)
2. Бесшумная цепь или цепь с перевернутыми зубьями
3. Листовая цепь
4. Цепь с плоскими зубьями
5. Инженерная стальная цепь

Роликовая цепь

Когда мы говорим о цепях, то, вероятно, большинству людей приходит в голову именно роликовые цепи. Роликовые или втулочно-роликовые цепи широко используются для передачи энергии в велосипедах, мотоциклах и других устройствах в транспортной отрасли. Обычно они изготавливаются из простой углеродистой стали или из стальных сплавов.

Роликовая цепь состоит из внутренней пластины (пластины роликовых звеньев), внешней пластины (пластины с пальцами), втулок, штифтов и роликов. Ролики расположены между звеньями цепи на равном расстоянии. Эти ролики входят в зацепление с зубьями звездочки и передают мощность по цепи. Важным преимуществом роликовых цепей является то, что они вращаются по мере необходимости при контакте с зубьями звездочки, что снижает потери мощности.

В трансмиссионных цепях высота пластин звеньев роликовой цепи (с каждой стороны ролика) больше, чем у роликов. Это предотвращает контакт боковых пластин со звездочкой во время работы. Кроме того, они действуют как направляющие и предотвращают соскальзывание роликовой цепи.

Для роликовых цепей конвейеров диаметр роликов относительно больше, чем высота боковых планок. Это предотвращает контакт между боковыми балками и конвейерной дорожкой и повышает эффективность за счет устранения поступательного трения. Ролики большего размера также уменьшают трение вращения.

Для более высоких требований к мощности конструкторы могут выбрать многожильные роликовые цепи. Наличие нескольких прядей позволяет использовать низкие скорости и небольшой шаг цепи для одинаковых требований к нагрузке.

Бесшумная цепь (цепь с перевернутыми зубьями)

Большинство цепных приводов печально известны своим высоким шумом. В чувствительных к шуму средах, таких как закрытые помещения, шахты и жилые районы, более подходит более тихая цепь.

Бесшумные цепи, также известны как цепи с перевернутыми зубьями. Бесшумная цепь может передавать большое количество энергии на высоких скоростях, сохраняя при этом бесшумную работу. Цепь состоит из плоских пластин, уложенных рядами и соединенных одним или несколькими штифтами. Каждое звено имеет контур зубьев звездочки на нижней стороне, где оно входит в зацепление с зубьями звездочки.

Грузоподъемность бесшумной цепи увеличивается с увеличением количества плоских пластин в каждом звене, равно как и прочность на разрыв и ширина цепи.

Листовая или пластинчатая цепь

Это самые простые в использовании типы цепей. Они состоят только из штифтов и соединительных пластин. Пластины звена чередуются как штифт и шарнирное звено. Они не зацепляются с зубьями звездочки, поскольку листовые цепи предназначены для наведения на шкивы.

Листовые цепи используются для подъема и уравновешивания грузов. К распространенным примерам применения пластинчатых цепей относятся подъемники, автопогрузчики, вилочные погрузчики, лестничные платформы и подъемные мачты. Во всех этих низкоскоростных машинах цепь подъемника выдерживает высокие статические нагрузки и небольшую рабочую нагрузку. Листовые цепи лучше других конструкций цепей справляются с ударными и инерционными нагрузками.

Все цепи подъемников должны выдерживать высокие растягивающие нагрузки без удлинения или разрыва. Они должны обладать достаточной пластичностью, чтобы выдерживать усталость. Как всегда, смазке и условиям эксплуатации необходимо уделять должное внимание уже в процессе проектирования.

Цепь с плоскими звеньями

Цепи с плоскими звеньями предназначены только для транспортировки. Они могут заменить конвейерные ленты и ременные приводы, поскольку объекты могут транспортироваться непосредственно по их звеньям. Отдельное звено обычно изготавливается из стальной пластины с бочкообразными полыми выступами на нижней стороне. Звенья соединяются с предыдущими и последующими звеньями путем пропускания штифта через эти выступы под звеньями. Тип этих соединений позволяет двигаться только в одном направлении.

Существуют специальные типы цепей с плоской вершиной, которые могут изгибаться в боковом направлении. Конструкция штифта позволяет двигаться в обоих направлениях, чтобы цепь конвейера могла двигаться по кривым.

Цепи с плоским верхом используются в низкоскоростных конвейерных машинах для транспортировки материалов на сборочных линиях.

Цепи из конструкционной стали

Эти цепи были разработаны для работы в самых жестких условиях и в самых сложных приложениях. Они изготавливались из горячекатаной стали и иногда подвергались термообработке для повышения прочности.

Цепи из конструкционной стали столь же актуальны и сегодня. Однако их прочность, скорость износа, грузоподъемность и шаг увеличились, чтобы соответствовать современным промышленным потребностям.

Эти цепи состоят из звеньев и штифтовых соединений. Зазор между компонентами этой цепи больше, чем у других цепей, так как в нормальных условиях эксплуатации она должна выдерживать попадание пыли, грязи и абразивов.

Большинство цепей из конструкционной стали используются в качестве конвейерных цепей для транспортировки материалов, но некоторые из них также применяются в приводах. Их можно увидеть в таких приложениях, как конвейеры, вилочные погрузчики, ковшовые элеваторы и машины для бурения нефтяных скважин.

Как выбрать подходящий цепной привод для вашего механизма

Как выбрать подходящий цепной привод для вашего применения

При большом разнообразии форм и функций различных конструкций цепей выбор подходящего цепного привода для конкретной области применения может оказаться несколько затруднительным. Правильный способ выбора - отсеять неподходящие варианты, оценив область применения цепи и ее характеристики. Это поможет сузить круг приемлемых вариантов перед окончательным выбором. Наиболее важными факторами при выборе цепного привода являются:

• Нагрузка
• Скорость цепи
• Расположение валов
• Расстояние между валами
• Условия эксплуатации
• Смазка

Нагрузка

При выборе подходящего цепного привода для вашего приложения самый важный вопрос, на котором следует сосредоточиться, - сколько мощности необходимо передать? Цепь должна выдерживать мощность, производимую первичным двигателем.

Безопасность системы цепного привода зависит от правильности расчетов на этом этапе. Рекомендуется работать с достаточным запасом прочности.

Скорость цепи

Не все цепные приводы могут работать на высоких скоростях. Некоторые цепные приводы специально разработаны для низких скоростей. Технические характеристики можно получить, выполнив расчеты и убедившись, что скорость находится в рекомендуемом диапазоне. Такая оценка значительно сузит круг конструкций, которые могут быть использованы для данного применения.

Расположение валов

Большинство цепных приводов не могут работать с непараллельными валами. Если валы не точно выровнены, конструкторам, возможно, придется обратить внимание на зубчатые передачи в качестве альтернативы.

Расстояние между валами

Рекомендуется, чтобы межосевое расстояние между валами было в 30-50 раз больше шага цепи . Конструктор также должен обеспечить минимальную дугу контакта в 120 градусов на меньшей звездочке. Если количество зубьев звездочки невелико, то по крайней мере, пять зубцов должны контактировать с цепью в любой момент времени.

Условия эксплуатации

Условия эксплуатации определяют ожидаемую устойчивость цепного привода к воздействию влаги, грязи, абразивных материалов, коррозии и высокой температуры. Она также влияет на другие параметры, такие как вибрация, уровень шума и усталостная прочность. Например, в тех областях, где шум является проблемой, конструкторы могут выбрать цепь с перевернутыми зубьями.

Смазка

Большинство цепных приводов требуют смазки для обеспечения удовлетворительного срока службы. Тип, размер, нагрузки и рабочая скорость цепи определяют необходимость и степень смазки. В зависимости от области применения разработчики могут предпочесть ручную смазку, капельную подачу, масляную ванну или принудительную подачу смазки.

Некоторые цепи являются самосмазывающимися и не требуют внешней смазки в течение всего срока службы. В таких цепях используются втулки из спеченной пластмассы или металлов , пропитанных маслом, которые обеспечивают бесперебойную смазку во время работы.

Преимущества цепных приводов

• Способность передавать крутящий момент на большие расстояния
• В отличие от ременной передачи, цепная передача не проскальзывает
• Цепной привод более компактен, чем ременной привод, и может поместиться в относительно ограниченном пространстве.
• Один цепной привод может приводить в движение несколько валов
• Универсальный привод, который может работать при высоких температурах и в любых условиях эксплуатации (сухих, влажных, абразивных, коррозионных и т. Д.)
• Низкий коэффициент трения, который гарантирует высокий механический КПД.

Недостатки цепных приводов

• Не работает с непараллельными валами
• Цепные приводы издают шум, а также могут вызывать вибрацию.
• Несоосность может привести к соскальзыванию цепи.
• Некоторые конструкции требуют постоянной смазки
• Обычно требуется корпус
• Периодически требуется натяжение цепи в виде подтягивания ведомой звездочки