Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Роликовая цепь и звездочка

Цепной привод - это способ передачи механической энергии из одного места в другое. Он часто используется для передачи мощности колесам транспортных средств, особенно велосипедов и мотоциклов . Кроме транспортных средств, он также используется в самых разных машинах.

Чаще всего, сила передаются с помощью роликовой цепи , известной как цепь привода или передачи цепи , [1] , проходящей через звездочку зубчатого колесо, с зубами зубчатого зацепления с отверстиями в звеньях цепи. Шестерня поворачивается, и это тянет цепь, прикладывая механическую силу к системе. Другой тип приводной цепи - это цепь Морзе , изобретенная компанией Morse Chain Company из Итаки, Нью-Йорк , США. Это перевернутые зубы. [2]

Иногда мощность выводится простым вращением цепи, которую можно использовать для подъема или перетаскивания объектов. В других ситуациях устанавливается вторая шестерня, и мощность восстанавливается путем присоединения валов или ступиц к этой шестерне. Хотя приводные цепи часто представляют собой простые овальные петли, они также могут обходить углы, размещая более двух шестерен вдоль цепи; шестерни, которые не передают мощность в систему и не передают ее, обычно называются холостыми колесами . Изменяя диаметр входной и выходной шестерен относительно друг друга, передаточное отношениеможно изменить. Например, когда шестерня велосипедных педалей вращается один раз, это заставляет шестерню, приводящую в движение колеса, вращаться более чем на один оборот. Дуплексные цепи - это еще один тип цепей, которые по сути представляют собой две цепи, соединенные бок о бок, что позволяет передавать больше мощности и крутящего момента.

История [ править ]

Самая старая известная иллюстрация бесконечного цепного привода, передающего энергию, из книги Су Сун 1092 года нашей эры, описывающая его башню с часами в Кайфэне.
Эскиз из пин-сочлененной цепи от Леонардо да Винчи

Самое древнее известное применение цепной передачи встречается в книге « Полибол» , описанной греческим инженером Филоном Византийским (3 век до н. Э.). Две плоские цепи были связаны с лебедкой , которая, вращаясь вперед и назад, автоматически запускала стрелы машины до тех пор, пока ее магазин не опустошился. [3] Хотя устройство не передавало мощность непрерывно, поскольку цепи «не передавали мощность от вала к валу, и, следовательно, они не находились в прямой линии происхождения собственно цепной передачи», [4] греческие знаки дизайна начало истории цепного привода, поскольку «более ранние экземпляры такого кулачка не известны, и ни один такой сложный механизм не известен до 16 века».[3] Именно здесьчто плоская-звено цепи, часто приписывают Леонардо да Винчи , [5] на самом деле сделал свое первое появление.» [3]

Первый непрерывный и бесконечный цепной привод, передающий энергию, был описан в письменном часовом трактате о династии Сун средневековым китайским математиком-эрудитом и астрономом Су Сун (1020-1101 гг. Н.э.), который использовал его для управления армиллярной сферой своих астрономических часов. башня, а также фигурки домкратов с часами, показывающие время дня путем механического удара в гонги и барабаны. [6] Сам цепной привод преобразовывал вращательное движение в прямолинейное движение и приводился в действие за счет гидравлики резервуара с водяными часами Су и водяного колеса, которое действовало как большая шестерня . [7]

Альтернативы [ править ]

Ременный привод [ править ]

В большинстве систем цепного привода используются зубья для передачи движения между цепью и роликами. Это приводит к более низким потерям на трение по сравнению с системами ременного привода , которые часто полагаются на трение для передачи движения.

Хотя цепи могут быть более прочными, чем ремни, их большая масса увеличивает инерцию трансмиссии .

Приводные цепи чаще всего изготавливаются из металла, а ремни - из резины, пластика, уретана или других материалов. Если приводная цепь тяжелее, чем аналогичный приводной ремень, система будет иметь более высокую инерцию . Теоретически это может привести к большему эффекту маховика , однако на практике инерция ремня или цепи часто составляет небольшую часть общей инерции трансмиссии.

Одной из проблем роликовых цепей является изменение скорости или помпаж, вызванный ускорением и замедлением цепи при ее обходе звено за звеном звездочки. Он начинается, как только делительная линия цепи соприкасается с первым зубом звездочки. Этот контакт происходит в точке ниже делительной окружности звездочки. При вращении звездочки цепь поднимается до делительной окружности, а затем снова опускается вниз по мере продолжения вращения звездочки. Из-за фиксированной длины шага линия шага звена пересекает хорду между двумя точками шага на звездочке, оставаясь в этом положении относительно звездочки до тех пор, пока звено не выйдет из звездочки. Это повышение и понижение питча вызывает хордовый эффект или изменение скорости. [8]

Другими словами, обычные приводы с роликовой цепью подвержены потенциальной вибрации, так как эффективный радиус действия в комбинации цепи и звездочки постоянно изменяется во время вращения («хордовое действие» [9] ). Если цепь движется с постоянной скоростью, валы должны постоянно ускоряться и замедляться. Если одна звездочка вращается с постоянной скоростью, тогда цепь (и, возможно, все другие звездочки, которые она приводит) должны постоянно ускоряться и замедляться. Обычно это не проблема для многих приводных систем; однако большинство мотоциклов оснащено ступицей заднего колеса с резиновыми втулками, что практически устраняет проблему вибрации. Приводы с зубчатым ремнем предназначены для ограничения этой проблемы за счет работы с постоянным радиусом шага [10] ).

Цепи часто уже, чем ремни, и это может облегчить их переключение на большие или меньшие передачи для изменения передаточного числа. Многоскоростные велосипеды с переключателями передач используют это. Кроме того, более плотное зацепление цепи может облегчить создание шестерен, которые могут увеличиваться или уменьшаться в диаметре, снова изменяя передаточное число. Однако некоторые новые зубчатые ремни заявляют, что имеют «эквивалентную пропускную способность приводам с роликовой цепью той же ширины». [11]

Оба могут использоваться для перемещения объектов путем прикрепления к ним карманов, ведер или рамок; цепи часто используются для вертикального перемещения вещей, удерживая их в рамах, как в промышленных тостерах, в то время как ремни хороши для горизонтального перемещения вещей в виде конвейерных лент . Системы нередко используются в комбинации; например, ролики, приводящие в движение конвейерные ленты, сами часто приводятся в движение приводными цепями.

Приводные валы [ править ]

Приводные валы - еще один распространенный метод перемещения механической энергии, который иногда сравнивают с цепным приводом; В частности, ременная передача, цепная передача и привод вала - ключевое дизайнерское решение для большинства мотоциклов. Приводные валы имеют тенденцию быть более жесткими и надежными, чем цепной привод, но конические шестерни имеют гораздо большее трение, чем цепь. По этой причине практически во всех высокопроизводительных мотоциклах используется цепной привод с приводом от вала, который обычно используется для неспортивных машин. На некоторых (неспортивных) моделях используются зубчато-ременные передачи.

Использование в транспортных средствах [ править ]

Велосипеды [ править ]

Основная статья: Велосипедная цепь

Цепной привод был главной особенностью которого дифференцировали безопасность велосипеда , введенный в 1885 году, с двумя равными по размеру колеса, от прямого привода пенни-фартинга или «высокого» Уилера типа велосипеда. Популярность безопасного велосипеда с цепным приводом привела к исчезновению мелочей, и сегодня он по-прежнему является основной чертой велосипедной конструкции.

Автомобили [ править ]

1906 г., Остин - вид сверху
Грузовик Mack 1920-х годов

Многие ранние автомобили использовали систему цепного привода, которая была популярной альтернативой Système Panhard (в которой использовалась жесткая система привода Hotchkiss с универсальными шарнирами ). Обычная конструкция заключалась в использовании дифференциала, расположенного недалеко от центра автомобиля, который затем передавал привод на заднюю ось через роликовые цепи. Эта система допускала относительно простую конструкцию, которая могла приспособиться к вертикальному перемещению оси, связанному с системой задней подвески . Цепной привод также привел к уменьшению неподрессоренной массы на задних колесах, чем привод Hotchkiss (где дифференциал и половина приводного вала вносят вклад в неподрессоренную массу), что приводит к большей эффективности задней подвески и, следовательно, более плавному движению.

Фрейзер Нэш был ярым сторонником этой системы, в которой использовалась одна цепь на каждую шестерню, выбираемую с помощью собачьего сцепления. Система цепного привода Frazer Nash (предназначено для GN Cyclecar компании по Арчибальду Frazer-Nash и Генри Рональд Godfrey ) была очень эффективной, позволяя очень быстро выбор передач. Система трансмиссии Frazer Nash (или GN) легла в основу многих «специальных» гоночных автомобилей 1920-х и 1930-х годов. Последним популярным автомобилем с цепным приводом была Honda S600 1960-х годов. [12]

Многие современные поршневые двигатели используют роликовую цепь (называемую «цепью привода ГРМ») для привода распределительного вала (ов), заменяя предыдущие конструкции толкателей или зубчатых ремней ГРМ . В этом случае цепи служат дольше, но их часто сложнее заменить, поскольку они должны быть заключены в пространство, в которое можно заливать смазочное масло.

Раздаточная в машине или легких грузовиков другое приложение , где используются цепные приводы.

Мотоциклы [ править ]

Основная статья: Компоненты мотоцикла § Главная передача

Цепной привод по сравнению с ременным приводом или использование карданного вала является фундаментальным дизайнерским решением при проектировании мотоциклов; почти все мотоциклы используют одну из этих трех конструкций.

См. Также [ править ]

  • Велосипедная цепь
  • Цепной насос
  • Бензопила
  • Механизм

Ссылки [ править ]

  1. ^ Handbook Machinery ( в 1996) , стр. 2337-2361.
  2. ^ First Directory Ltd. "First Directory Ltd - 1-е место по деловой информации" . 1stdirectory.com . Архивировано из оригинала на 2007-11-27 . Проверено 1 февраля 2008 .
  3. ^ a b c Вернер Зёдел, Вернард Фоли: Древние катапульты , журнал Scientific American , Vol. 240, No. 3 (март 1979 г.), p.124-125
  4. ^ Нидхэм, Джозеф (1986). Наука и цивилизация в Китае: Том 4, Часть 2, Машиностроение . Cave Books, Ltd. Стр. 109.
  5. ↑ В XVI веке Леонардо да Винчи сделал наброски первой железной цепи с штифтами. Эти цепи, вероятно, были предназначены для передачи тянущей, а не оборачивающей силы, потому что они состоят только из пластин и штифтов и имеют металлические детали. Однако на эскизе да Винчи роликовый подшипник действительно изображен. Цубакимото Чейн Ко. , Изд. (1997). Полное руководство по цепочке . Kogyo Chosaki Publishing Co., Ltd. стр. 240. ISBN 0-9658932-0-0. п. 211 . Проверено 17 мая 2006 года .
  6. ^ Нидхэм, Джозеф (1986). Наука и цивилизация в Китае: Том 4, Часть 2, Машиностроение . Cave Books, Ltd. Стр. 111, 165, 456–457.
  7. ^ Нидхэм, Джозеф (1986). Наука и цивилизация в Китае: Том 4, Физика и физические технологии, Часть 2, Машиностроение . Тайбэй: Caves Books Ltd, стр. 445 и 448, 469–471.
  8. ^ Это связано с тем, что цепи имеют длину шага, и они могут изгибаться только в точке шага. Цубакимото Чейн Ко. , Изд. (1997). Полное руководство по цепочке . Kogyo Chosaki Publishing Co., Ltd. стр. 240. ISBN 0-9658932-0-0. Проверено 24 марта 2020 года .
  9. ^ 2.2.1 Хордовое действие: вы обнаружите, что положение, в котором цепь и звездочки входят в зацепление, колеблется, и цепь вибрирует вместе с этим колебанием. Цубакимото Чейн Ко. , Изд. (1997). Полное руководство по цепочке . Kogyo Chosaki Publishing Co., Ltd. стр. 240. ISBN 0-9658932-0-0. Проверено 24 марта 2020 года .
  10. ^ Но в системах с зубчатым ремнем действие хорды происходит по окружности и хорде, так же, как и в цепях. Обычно этот эффект составляет менее 0,6 процента, но в сочетании с отклонением центра шкива и ошибками шага ремня или шага шкива он может составлять от 2 до 3 процентов. Цубакимото Чейн Ко. , Изд. (1997). Полное руководство по цепочке . Kogyo Chosaki Publishing Co., Ltd. стр. 240. ISBN 0-9658932-0-0. Проверено 24 марта 2020 года .
  11. ^ "Карбоновые ремни Poly Chain GT - Корпорация Gates" . gates.com .
  12. ^ «Хонда упаковывает большие идеи в маленький S600» . Бензиновый . Дата обращения 16 ноября 2019 .

Библиография [ править ]

  • Оберг, Эрик; Джонс, Франклин Д .; Horton, Holbrook L .; Райффель, Генри Х. (1996), Грин, Роберт Э .; Макколи, Кристофер Дж. (Ред.), Справочник по машинному оборудованию (25-е изд.), Нью-Йорк: Industrial Press , ISBN 978-0-8311-2575-2, OCLC  473691581 .
  • Нидхэм, Джозеф (1986). Наука и цивилизация в Китае: Том 4, Химия и химическая технология, Часть 2, Машиностроение . Тайбэй: Caves Books Ltd.
  • Склейтер, Нил. (2011). «Цепные и ременные устройства и механизмы». Справочник по механизмам и механическим устройствам. 5-е изд. Нью-Йорк: Макгроу Хилл. С. 262–277. ISBN 9780071704427 . Чертежи и конструкции различных приводов. 

Внешние ссылки [ править ]

  • Полное руководство по цепочке
  • Объяснение первичных и приводных цепей мотоциклов