Типы передач

Передача механической энергии, осуществляемая гибкой связью за счет трения между ремнем и шкивом, называется ременной. Ременная передача состоит из ведущего и ведомого шкивов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга и огибаемых приводным ремнем (рис. 182). Чем больше напряжение, угол обхвата шкива ремнем и коэффициент трения, тем больше передаваемая нагрузка. В зависимости от формы поперечного сечения ремня передачи бывают: плоскоременные (рис. 183, I), клиноременные (рис. 183, II) и круглоременные (рис. 183, III). Наибольшее распространение в машиностроении получили плоские и клиновидные ремни. Плоские ремни испытывают минимальное напряжение изгиба на шкивах, клиновидные благодаря клиновому воздействию со шкивами характеризуются повышенной тяговой способностью. Круглые ремни применяют в небольших машинах, например в машинах швейной и пищевой промышленности, настольных станках и приборах.

Рис. 182

Рис. 183

К достоинствам ременных передач относятся: возможность передачи вращательного движения на большие расстояния (до 15 м): простота конструкции и малая стоимость; плавность хода и безударность работы; легкость ухода и обслуживания.

Однако ременные передачи громоздки, недолговечны в  быстроходных механизмах, не позволяют  получать постоянного передаточного  отношения из-за проскальзывания  ремня, создают повышенные нагрузки на валы и опоры (подшипники), так  как суммарное натяжение ветвей ремня значительно больше окружной силы передачи. Кроме того, во время эксплуатации ременной передачи не исключена возможность соскакивания и обрыва ремня, поэтому эти передачи нуждаются в постоянном надзоре.

Типы плоскоременных передач

В зависимости от расположения осей шкивов и назначения различаются следующие типы плоскоременных передач:

• открытая передача — при параллельных осях и вращении шкивов в одном направлении (рис. 184, I);
• перекрестная передача — при параллельных осях и вращении шкивов в противоположных направлениях (рис. 184, II);
• полуперекрестная передача — при перекрещивающихся осях (рис. 184, III);
• угловая передача — при пересекающихся осях (рис. 184, IV); передача со ступенчатыми шкивами (рис. 184, V), позволяющая изменять угловую скорость ведомого вала при постоянной скорости ведущего. Ступени шкивов располагаются так, чтобы меньшая ступень одного шкива находилась против большей ступени другого и т. д. Для изменения скорости ведомого шкива ремень перекидывают с одной пары ступеней на другую;
• передача с холостым шкивом (рис. 184, VI), позволяющая остановить ведомый вал при вращении ведущего. На ведущем валу насажен широкий шкив 1, а на ведомом два шкива: рабочий 2, который соединен с валом при помощи шпонки, и холостой 3, свободно вращающийся на валу. Ремень, связывающий шкивы, можно на ходу перемещать, соединяя шкив 1 со шкивами 2 или 3, соответственно включая или выключая ведомый вал;
• передача с натяжным роликом, обеспечивающая автоматическое натяжение ремня и увеличение угла обхвата ремнем меньшего шкива (рис. 184, VII).

Рис. 184

Плоскоременная  передача проста по своей конструкции, применяется при больших межосевых  расстояниях (до 15 м) и высоких скоростях (до 100 м/с) при пониженной долговечности.

Клиноременная передача

В клиноременной  передаче гибкая связь осуществляется приводным ремнем трапецевидного сечения с углом профиля ? равном 40° (в недеформированном состоянии). По сравнению с плоским ремнем клиновидный ремень передает большие тяговые усилия, но передача с таким ремнем имеет пониженный КПД.

Клиноременные передачи целесообразно использовать при  больших передаточных отношениях, малых межосевых расстояниях и вертикальном расположении осей валов. Скорость ремней клиноременной передачи не должна превышать 30 м/с. В противном случае клиновидные ремни будут вибрировать.

Клиновидные ремни  для приводов общего назначения стандартизированы ГОСТ 1284.1-89.

При монтаже клиноременной  передачи особое внимание обращают на правильность III установки клиновидного ремня в канавке обода шкива (рис. 185).

Рис. 185

Детали ременных передач

Приводные ремни. Любой приводной ремень служит тяговым органом. Он должен обладать определенной тяговой способностью (передавать заданную нагрузку без пробуксовывания), иметь достаточную прочность, долговечность, износостойкость, хорошее сцепление со шкивом и невысокую стоимость.

Плоские ремни изготовляют  разной ширины, конструкции и из различных материалов: хлопчатобумажных, прорезиненных, шерстяных тканей и кожи. Выбор материала для ремней обусловлен условиями работы (атмосферные влияния, вредные пары, температурные изменения, ударные нагрузки и т. п.) и тяговой способностью. Приводные ремни (прорезиненные) стандартизированы.

Клиновидные ремни  бывают двух типов: кордтканевые и кордшнуровые. В кордтканевых ремнях (рис. 186, I) корд выполнен в виде нескольких слоев кордткани с основой в виде крученых шнуров толщиной 0,8—0,9 мм. В кордшнуровых ремнях (рис. 186, II) корд состоит из одного слоя кордшнура, намотанного по винтовой линии и заключенного в тонкий слой резины для уменьшения трения. Эти ремни используются в быстроходных передачах и являются гибкими, надежными и долговечными.

Рис. 186

Примечание. Корд — прочная крученая нить из хлопчатобумажного или искусственного волокна.

В последние годы в отечественном машиностроении все больше стали применять зубчатые (полиамидные) ремни. Эти ремни сочетают в своей конструкции все преимущества плоских ремней и зубчатых зацеплений (рис. 187). На рабочей поверхности ремней 4 имеются выступы, которые входят в зацепление в выступами на шкивах 1,2 и З. Полиамидные ремни пригодны для высокоскоростных передач, а также для передач с небольшим межосевым расстоянием. Они допускают значительные перегрузки, очень надежны и прочны.

Рис. 187

Концы ремней соединяют  склейкой, сшивкой и металлическими соединителями. Склейку однородных ремней (кожаных) осуществляют по косому срезу на длине, равной 20...25-кратной толщине ремня (рис. 188, I), а слойных ремней — по ступенчатой поверхности с числом ступеней не менее трех (рис. 188, II). Места соединения прорезиненных ремней после склеивания вулканизируют.

Сшивку применяют для ремней всех типов. Она производится посредством жильных струн или ушивальниками-ремешками из сыромятной кожи (рис. 188, III). Более совершенной и надежной считают сшивку встык жильными струнами с наклонными проколами (рис. 188, IV).

Рис. 188

Механические  соединители применяют для всех ремней, кроме быстроходных. Они позволяют осуществить быстрое соединение, но увеличивают его массу (рис. 188, V). Особенно хорошую работу обеспечивают шарнирные соединения проволочными спиралями (рис. 188, VI). Спирали продевают через ряд отверстий, и после прессования они обжимают ремень. Шарнир создается в результате совмещения спиралей и продевания через них оси.

Шкивы. Для плоских ремней наиболее приемлемой формой поверхности шкива является гладкая цилиндрическая поверхность (рис. 189,I).

Рис. 189

Для центрирования  ремня поверхность ведомого шкива  делают выпуклой, а ведущего — цилиндрической (при v <= 25 м/с оба шкива делают выпуклыми).

Для клиновидных ремней рабочей поверхностью служат боковые стороны клиновых канавок (рис. 189, II) в ободе шкивов. Число и размеры этих канавок определяются профилем ремня и числом ремней.

Шкивы выполняют  литыми из чугуна, алюминиевых сплавов, пластических масс и сварными из стали. Чугунные шкивы бывают цельными и разъемными, состоящими из двух половин, которые у обода и втулки скрепляются болтами. Разъемные шкивы можно легко снимать с вала, не поднимая вал с подшипников.

Цепные  передачи

Передача энергии  между двумя или несколькими  параллельными валами, осуществляемая зацеплением с помощью гибкой бесконечной цепи и звездочек, называется цепной.

Цепная передача состоит из цепи и двух звездочек  — ведущей 1 (рис. 190) и ведомой 2, работает без проскальзывания и снабжается натяжными и смазочными устройствами.

Рис. 190

Цепные передачи дают возможность передавать движение между валами в значительном, по сравнению с зубчатыми передачами, диапазоне межосевых расстояний; имеют достаточно высокий КПД равный 0,96...0,97; оказывают меньшую, чем в ременной передаче, нагрузку на вал; одной цепью передают вращение нескольким звездочкам (валам).

К недостаткам цепных передач относятся: некоторая неравномерность  хода, шум при работе, необходимость  тщательного монтажа и ухода; необходимость регулировки натяжения цепи и своевременной смазки; быстрый износ шарниров цепи; высокая стоимость; вытягивание цепи в период эксплуатации и т. д.

Наибольшее распространение  цепные передачи получили в различных станках, велосипедах и мотоциклах, в подъемно-транспортных машинах, лебедках, в буровом оборудовании, в ходовых механизмах экскаваторов и кранов и особенно в сельскохозяйственных машинах. Так, например, в самоходном зерновом комбайне С-4 имеется 18 цепных передач, приводящих в движение целый ряд его рабочих органов. Цепные передачи часто встречаются и на предприятиях текстильной и хлопчатобумажной промышленности.

Детали цепных передач

Звездочки. Работа цепной передачи во многом зависит от качества звездочек: точности их изготовления, качества поверхности зубьев, материала и термообработки.

Конструктивные  размеры и форма звездочек  зависят от параметров выбранной цепи и передаточного отношения, определяющего число зубьев меньшей ведущей звездочки. Параметры и качественные характеристики звездочек установлены ГОСТ 13576-81. Звездочки роликовых и втулочных цепей (рис. 191, I) профилируют по ГОСТ 591-69.

Рис. 191

Рабочий профиль  зуба звездочки для роликовых  и втулочных цепей очерчен  дугой, соответствующей окружности. Для зубчатых цепей рабочие профили  зубьев звездочек прямолинейны. В  поперечном сечении профиль звездочки  зависит от числа рядов цепи.

Материал звездочек  должен быть износостойким, способным  сопротивляться ударным нагрузкам. Звездочки изготовляют из сталей 40, 45, 40Х и других с закалкой до твердости HRC 40...50 или цементируемой стали 15, 20, 20Х и других с закалкой до твердости HRC 50.. .60. Для звездочек тихоходных передач применяют серый или модифицированный чугун СЧ 15, СЧ 20 и др.

В настоящее время  применяют звездочки с зубчатым венцом, изготовленным из пластмасс. Эти звездочки характеризуются пониженным износом цепи и малым шумом при работе передачи.

Цепи. Цепи изготовляют на специальных заводах, а их конструкция, размеры, материалы и другие показатели регламентированы стандартами. По своему назначению цепи разделяют на следующие типы:

• грузовые цепи, (рис. 192,I) служащие для подвески, подъема и опускания грузов. Применяются главным образом в грузоподъемных машинах;
• тяговые цепи (рис. 192, II), служащие для перемещения грузов в транспортирующих машинах;
• приводные цепи, служащие для передачи механической энергии от одного вала к другому.

Рис. 192

Рассмотрим несколько  подробнее приводные цепи, применяемые  в цепных передачах. Различают следующие виды приводных цепей: роликовые, втулочные, зубчатые и крючковые.

Роликовые цепи (рис. 192, III) состоят из чередующихся наружных и внутренних звеньев, которые имеют относительную подвижность. Звенья выполнены из двух пластин, напрессованных на оси (наружные звенья) или на втулки (внутренние звенья). Втулки надеты на оси сопряженных звеньев и образуют шарниры. Чтобы уменьшить износ звездочек при набегании на них цепей, на втулки надевают ролики, которые заменяют трение скольжения трением качения (рис. 191, II и III).

Оси (валики) цепей  расклепывают и звенья становятся неразъемными. Соединение концов цепи производят: при четном числе звеньев — соединительным звеном, а при нечетном — переходным.

При больших нагрузках  и скоростях с целью уменьшения шага и диаметра звездочек применяют многорядные роликовые цепи.

Роликовые цепи с  изогнутыми пластинами (рис. 192, IV) состоят  из одинаковых звеньев, подобных переходному  звену. Эти цепи применяются тогда, когда передача работает с ударной  нагрузкой (реверсирование, толчки). Деформирование пластин способствует гашению ударов, которые возникают при входе цепи в зацепление со звездочкой.

Втулочные цепи (рис. 192, V) по своей конструкции не отличаются от предыдущих, но не имеют роликов, что приводит к усилению износа зубьев. Отсутствие роликов удешевляет цепь и уменьшает ее массу.

Втулочные цепи, так  же как и роликовые, могут быть однорядными и многорядными.

Зубчатые (бесшумные) цепи (рис. 192, VI) состоят из набора пластин с зубьями, шарнирно соединенных в определенной последовательности. Эти цепи обеспечивают плавность и бесшумность работы. Их применяют при значительных скоростях. Зубчатые цепи сложнее и дороже роликовых и требуют особого ухода. Рабочими гранями пластин, воспринимающих давление от зубьев звездочки, служат плоскости зубьев, расположенные под углом 60°. Чтобы обеспечить достаточную износостойкость, рабочие поверхности пластин закаливают до твердости Н RC 40...45.

Для того чтобы исключить  соскальзывание зубчатых цепей со звездочек  при работе, их снабжают направляющими  пластинами (боковыми или внутренними).

Крючковые цепи (рис. 192, VII) состоят из одинаковых звеньев специальной формы и не имеют никаких дополнительных деталей. Соединенней разъединение звеньев осуществляются при взаимном наклоне на угол приблизительно 60°.

Втулочно-штыревые цепи (рис. 192, VIII) собирают из звеньев с помощью штырей, изготовляемых из стали СтЗ. Штифты расклепывают, а в соединительных звеньях их фиксируют шплинтами. Эти цепи находят большое применение в сельскохозяйственном машиностроении.

Для обеспечения  хорошей работоспособности цепи материалы ее элементов должны быть износостойкими и прочными. Для пластин используют сталь 50 и 40Х и закалкой до твердости HRC35...45, для осей, валиков и втулок — сталь 20Г, 20Х и др. при твердости HRC54...62-, для роликов — сталь 60Г при твердости HRС48...55.

В связи с износом  шарниров цепь постепенно вытягивается. Регулирование натяжения цепи обеспечивается перемещением оси одной из звездочек, применением регулирующих звездочек или роликов. Обычно натяжные устройства позволяют компенсировать удлинение цепи в пределах двух звеньев, при большей вытяжке цепи для звена ее удаляют.

Долговечность цепи во многом зависит от правильного  применения смазки. При скорости цепи (v) равной или менее 4 м/с применяют периодическую смазку, которая осуществляется ручной масленкой через каждые 6...8 ч. При v s 10 м/с применяют смазку масленками-капельницами. Более совершенна смазка окунанием цепи в масляную ванну. При этом погружение цепи в масло не должно превышать ширины пластины. В мощных быстроходных передачах применяют циркуляционную струйную смазку от насоса.