Ланцюгові передачі

Ланцюгова передача передає рух зачепленням ланок ланцюга із зубцями зірочок. Вона не має пружного проковзування, допускає значну міжосьову відстань і може приводити кілька валів, але рух супроводжується динамічною нерівномірністю.

Будова роликового ланцюга

Ланцюг складається з внутрішніх і зовнішніх пластин, втулок, валиків і роликів. Ролик зменшує ковзання по зубцю зірочки. Основний розмір - крок \(p\). Зірочки мають числа зубців \(z_1\) і \(z_2\).

Кінематика

Середнє передаточне відношення:

$$i=\frac{n_1}{n_2}=\frac{z_2}{z_1}.$$

Середня швидкість ланцюга:

$$v=\frac{pz_1n_1}{60},$$

де \(p\) задано в метрах. Колове зусилля:

$$F_t=\frac{1000P}{v}.$$

Полігональний ефект

Ланцюг облягає зірочку не колом, а багатокутником. Радіус до прямої ділянки змінюється під час входження кожної ланки, тому миттєва швидкість коливається, навіть коли зірочка обертається рівномірно. Зі збільшенням числа зубців \(z_1\) нерівномірність зменшується.

Ділильний діаметр зірочки:

$$d=\frac{p}{\sin(\pi/z)}.$$

Мале число зубців збільшує кут повороту шарніра, удари, шум і спрацювання.

Сили в передачі

Натяг ведучої гілки складається з корисної колової сили, відцентрової складової та динамічної добавки:

$$F_1\approx K_dF_t+F_c+F_s.$$

Тут \(K_d\) враховує режим роботи, \(F_c=qv^2\) - відцентрова сила для маси ланцюга на одиницю довжини \(q\), \(F_s\) - натяг від провисання й монтажу.

Довжина ланцюга

У числі кроків \(X=L/p\) для відкритої передачі:

$$X\approx2\frac{a}{p}+\frac{z_1+z_2}{2}+\frac{(z_2-z_1)^2}{4\pi^2(a/p)}.$$

Отримане число округлюють до парного, після чого уточнюють міжосьову відстань. Надто мала відстань погіршує охоплення малої зірочки, надто велика збільшує провисання та вібрації.

Основний критерій - спрацювання шарнірів

Тиск у шарнірі попередньо оцінюють:

$$p_b=\frac{F}{A_b}\le[p_b],$$

де \(A_b\) - проєкційна площа шарніра. Спрацювання валика і втулки збільшує крок ланцюга. Ланцюг фактично не видовжується як суцільний стержень: його загальна довжина зростає через зазори в багатьох зношених шарнірах.

Мастило й компонування

Мастило має проникати в шарнір між валиком і втулкою. Нанесення лише на зовнішню поверхню роликів недостатнє. Спосіб змащування вибирають за швидкістю: ручний, краплинний, масляна ванна або примусова циркуляція. Вали мають бути паралельними, а зірочки - в одній площині.

Типові відмови

• спрацювання шарнірів і збільшення кроку;
• втома пластин біля отворів;
• руйнування роликів і втулок;
• спрацювання зубців зірочок;
• удари, вібрації та перескакування;
• корозія й заклинювання шарнірів.

Регулювання провисання

Ланцюг не натягують так сильно, як пас: для входження в зачеплення й компенсації похибок потрібне контрольоване провисання слабкої гілки. Його регулюють переміщенням одного вала, натяжною зірочкою або башмаком. Надмірний натяг прискорює спрацювання шарнірів і підшипників, а недостатній спричиняє удари та перескакування.

Контроль експлуатаційного видовження

Вимірюють довжину кількох послідовних кроків під невеликим натягом і порівнюють із номінальною:

$$\varepsilon_L=\frac{L-L_0}{L_0}\cdot100\%.$$

Граничне значення залежить від типу привода та зірочок. Зношений ланцюг разом із зубцями формує невідповідний крок, тому встановлення нового ланцюга на сильно зношені зірочки скорочує його ресурс.

Послідовність вибору

1. За \(P\), \(n_1\), \(i\) і режимом визначити розрахункову потужність.
2. Вибрати тип, крок і число рядів ланцюга.
3. Призначити числа зубців, перевірити швидкість і полігональний ефект.
4. Знайти довжину, міжосьову відстань і сили.
5. Перевірити тиск у шарнірах, ресурс, мастило та міцність валів.