Как работает цепная передача: принцип действия, устройство и применение
Как работает цепная передача: втулочно-роликовая цепь зацепляется за зубья ведущей звёздочки, жёстко сидящей на приводном валу, и переносит усилие на ведомую звёздочку второго вала. Передаточное отношение определяется соотношением числа зубьев звёздочек и остаётся постоянным, что отличает цепную передачу от ременной, склонной к проскальзыванию.
Устройство цепной передачи
Основу механизма составляют три компонента: цепь, ведущая звёздочка и ведомая звёздочка. В самом распространённом типе, втулочно-роликовой цепи, каждое звено состоит из наружных и внутренних пластин, соединённых осями. На оси надета втулка, а поверх неё свободно вращается стальной ролик. Именно ролик контактирует с зубом звёздочки, что снижает трение и износ. Шаг цепи, то есть расстояние между центрами соседних осей, стандартизирован по ГОСТ 13568 и составляет от 8 до 76,2 мм в зависимости от типоразмера. Зубья звёздочки фрезеруются по эвольвентному профилю, чтобы ролик плавно набегал и сходил без ударов. Материал пластин, как правило, сталь 50 или 40Х с закалкой до твёрдости 40-50 HRC; оси и ролики изготавливают из цементируемых сталей 20 или 20Х.
Принцип работы по этапам
Первый этап: ведущая звёздочка получает крутящий момент от двигателя или редуктора и начинает вращаться. Ролики набегающей ветви цепи последовательно входят во впадины между зубьями, при этом каждый ролик ненадолго задерживается на зубе, передавая тяговое усилие. Второй этап: натянутая рабочая ветвь цепи тянет ведомую звёздочку, создавая на её валу вращение в том же или противоположном направлении в зависимости от компоновки. Третий этап: сбегающая (слабая) ветвь возвращается к ведущей звёздочке провисшей петлёй. Натяжение слабой ветви регулируется натяжной звёздочкой или натяжным устройством с пружиной, чтобы предотвратить вибрации и соскакивание цепи. Четвёртый этап: ролики смазываются маслом, подаваемым разбрызгиванием из картера или принудительной системой под давлением. Своевременная смазка снижает износ осей и втулок в 5-7 раз по сравнению с сухой работой.
Виды цепных передач
Втулочно-роликовые цепи применяются наиболее широко, от велосипедов до горнодобывающей техники. Зубчатые (бесшумные) цепи состоят из пластин с внутренними зубьями, которые входят в зацепление с зубьями звёздочки боковыми гранями, что даёт более равномерный ход и работу на высоких скоростях до 35 м/с. Крючковые и разборные цепи применяются в тихоходных конвейерах. Передаточное отношение для большинства промышленных приводов составляет от 1:1 до 1:7, КПД достигает 0,97-0,98, что выше, чем у ременной передачи при тех же нагрузках.
Применение в промышленности и технике
В российском машиностроении цепные передачи используются в сельскохозяйственных комбайнах серии «Вектор» и «Акрос» для привода жатки и наклонной камеры, в мотоциклах «Урал» для привода заднего колеса, в металлорежущих станках для связи шпинделя с подачей. В горнодобывающей отрасли скребковые конвейеры оснащены разборными цепями с шагом 108 мм и рассчитаны на разрывную нагрузку свыше 1000 кН. Основные параметры при выборе передачи: скорость цепи (не более 20 м/с для роликовых), мощность, межосевое расстояние и требуемый ресурс. Ресурс правильно подобранной и обслуживаемой цепи составляет 8000-15000 моточасов.
