Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Роликовая цепь и звездочка
Эскиз из роликовой цепи, Леонардо да Винчи

Роликовая цепь или втулочные роликовые цепи является тип цепи привода наиболее часто используется для передачи механической энергии на многие виды бытовых, промышленных и сельскохозяйственных машин, в том числе конвейеров , проволоки - и трубы - рисунок машины, печатные машины , автомобили , мотоциклы , и велосипеды . Он состоит из ряда коротких цилиндрических роликов, скрепленных боковыми звеньями. Он приводится в движение зубчатым колесом, называемым звездочкой . Это простой, надежный и эффективный [1] средства передачи энергии.

На эскизах Леонардо да Винчи XVI века изображена цепь с роликовым подшипником . [2] В 1800 году Джеймс Фасселл запатентовал роликовую цепь при разработке своего балансировочного замка [3], а в 1880 году Ганс Ренольд запатентовал роликовую цепь со втулкой. [4] хотя в 1800 г.

Построение цепочки [ править ]

Роликовые цепи двух разных размеров, демонстрирующие конструкцию.

В втулочно- роликовой цепи чередуются звенья двух типов . Первый тип - это внутренние звенья, имеющие две внутренние пластины, удерживаемые вместе двумя втулками или втулками, на которых вращаются два ролика. Внутренние звенья чередуются со вторым типом внешних звеньев, состоящих из двух внешних пластин, удерживаемых вместе пальцами, проходящими через втулки внутренних звеньев. Роликовая цепь «без втулки» похожа по принципу действия, но не по конструкции; вместо отдельных втулок или втулок, скрепляющих внутренние пластины, пластина имеет штампованную в ней трубку, выступающую из отверстия, которая служит той же цели. Это дает преимущество в том, что при сборке цепи устраняется один этап.

Конструкция роликовой цепи снижает трение по сравнению с более простыми конструкциями, что приводит к более высокой эффективности и меньшему износу. В оригинальных вариантах цепи силовой передачи отсутствовали ролики и втулки, причем как внутренние, так и внешние пластины удерживались штифтами, которые напрямую контактировали со звездочкой.зубы; однако эта конфигурация демонстрировала чрезвычайно быстрый износ как зубьев звездочки, так и пластин, на которых они поворачивались на штифтах. Эта проблема была частично решена путем разработки цепей с втулками, при которых штифты, удерживающие внешние пластины, проходили через втулки или втулки, соединяющие внутренние пластины. Это распространило износ на большую площадь; однако зубья звездочек по-прежнему изнашиваются быстрее, чем хотелось бы, из-за трения скольжения о втулки. Добавление роликов, окружающих втулки втулки цепи, обеспечило контакт качения с зубьями звездочек, что привело к превосходному сопротивлению износу как звездочек, так и цепи. Даже если цепь достаточно смазана, трение очень низкое. Непрерывный, чистый,Смазка роликовых цепей имеет первостепенное значение для эффективной работы, а также для правильного натяжения.[ необходима цитата ]

Смазка [ править ]

Многие приводные цепи (например, в заводском оборудовании или привод распределительного вала в двигателе внутреннего сгорания) работают в чистой среде, и, таким образом, изнашиваемые поверхности (то есть пальцы и втулки) защищены от атмосферных осадков и переносимых по воздуху песка, многие даже в герметичной среде, например в масляной ванне. Некоторые роликовые цепи имеют уплотнительные кольца, встроенные в пространство между пластиной внешнего звена и пластиной внутреннего звена ролика. Производители цепей начали включать эту функцию в 1971 году после того, как приложение было изобретено Джозефом Монтано, когда он работал в Whitney Chain из Хартфорда, Коннектикут. Уплотнительные кольца были добавлены как способ улучшить смазку звеньев цепей силовой передачи, что жизненно важно для продления их срока службы.Эти резиновые фиксаторы образуют барьер, удерживающий заводскую смазку внутри зон износа пальца и втулки. Кроме того, резиновые уплотнительные кольца предотвращают попадание грязи и других загрязнений внутрь звеньев цепи, где такие частицы в противном случае могли бы вызвать значительный износ.[ необходима цитата ]

Также существует множество цепей, которые должны работать в грязных условиях и не могут быть герметизированы по размеру или по эксплуатационным причинам. Примеры включают цепи на сельскохозяйственном оборудовании , велосипедах и цепных пилах . Эти цепи обязательно будут иметь относительно высокий уровень износа, особенно когда операторы готовы мириться с большим трением, меньшей эффективностью, большим шумом и более частой заменой, поскольку они пренебрегают смазкой и регулировкой.

Многие смазочные материалы на масляной основе притягивают грязь и другие частицы, в конечном итоге образуя абразивную пасту, которая усугубляет износ цепей. Эту проблему можно обойти, используя «сухой» спрей PTFE, который после нанесения образует твердую пленку и отталкивает как частицы, так и влагу. [5]

Смазка цепи мотоцикла [ править ]

Цепи, работающие на высоких скоростях, сопоставимых с таковыми на мотоциклах, следует использовать вместе с масляной ванной. [6] Для современных мотоциклов это невозможно, и большинство мотоциклетных цепей работают без защиты. Таким образом, мотоциклетные цепи имеют тенденцию изнашиваться очень быстро по сравнению с другими устройствами. Они подвержены воздействию экстремальных сил и дождя, грязи, песка и дорожной соли.

Цепи мотоцикла являются частью трансмиссии и передают мощность двигателя на заднее колесо. Правильно смазанные цепи могут достичь КПД передачи 98% или больше. Цепи без смазки значительно снизят производительность и увеличат износ цепи и звездочки. [1]

Для мотоциклетных цепей доступны два типа смазочных материалов вторичного рынка: спрей для смазочных материалов и системы капельной подачи масла.

  • Смазочные материалы в виде спреев могут содержать воск или ПТФЭ . Хотя в этих смазках используются добавки, повышающие липкость, чтобы оставаться на цепи, они также могут притягивать грязь и песок с дороги и со временем образовывать шлифовальную пасту, которая ускоряет износ компонентов. [ необходима цитата ]
  • Системы капельной подачи масла непрерывно смазывают цепь и используют легкое масло, которое не прилипает к цепи. Исследования показали, что системы капельной подачи масла обеспечивают максимальную защиту от износа и максимальную экономию энергии. [7]

Варианты в дизайне [ править ]

Расположение роликовой цепи: 1. Наружная пластина, 2. Внутренняя пластина, 3. Штифт, 4. Втулка, 5. Ролик.

Если цепь не используется в условиях сильного износа (например, если она просто передает движение от ручного рычага к управляющему валу машины или раздвижной дверце духовки), тогда один из более простых типов цепи все еще можно использовать. И наоборот, там, где требуется дополнительная прочность, но плавный привод меньшего шага, цепь может быть «сиамерной»; вместо двух рядов пластин на внешних сторонах цепи может быть три («дуплекс»), четыре («триплекс») или более рядов пластин, идущих параллельно, с втулками и роликами между каждой смежной парой, и одинаковое количество рядов зубьев, идущих параллельно на звездочках. Цепи ГРМ на автомобильных двигателях, например, обычно имеют несколько рядов пластин, называемых нитями.

Роликовая цепь изготавливается нескольких размеров, наиболее распространенными стандартами Американского национального института стандартов (ANSI) являются 40, 50, 60 и 80. Первые цифры указывают шаг цепи в восьмых долях дюйма , а последняя цифра цифра 0 для стандартной цепи, 1 для легкой цепи и 5 для цепи с втулками без роликов. Таким образом, цепь с шагом в полдюйма будет №40, в то время как звездочка №160 будет иметь зубцы, расположенные на расстоянии 2 дюймов друг от друга, и т. Д. Метрические шаги выражаются в шестнадцатых долях дюйма; таким образом, цепочка метрики №8 (08B-1) будет эквивалентна ANSI №40. Большинство роликовых цепей изготавливается из простой углеродистой или легированной стали, но нержавеющая сталь используется в оборудовании для пищевой промышленности или в других местах, где есть проблемы со смазкой, а нейлон или латунь иногда встречаются по той же причине.

Роликовая цепь обычно соединяется с помощью главного звена (также известного как соединительное звено), у которого обычно есть один штифт, удерживаемый подковообразным зажимом, а не фрикционной посадкой, что позволяет вставлять или снимать его с помощью простых инструментов. Цепь со съемным звеном или штифтом также известна как цепь с чекой, которая позволяет регулировать длину цепи. Доступны половинные звенья (также известные как смещения), которые используются для увеличения длины цепи с помощью одного ролика. Клепанная роликовая цепь имеет основное звено (также известное как соединительное звено), «заклепанное» или размятое на концах. Эти штифты сделаны прочными и не снимаются. [8]

Используйте [ редактировать ]

Пример двух «призрачных» звездочек, натягивающих систему тройной роликовой цепи.
  • Роликовые цепи используются в приводах с низкой и средней скоростью со скоростью от 600 до 800 футов в минуту; однако на более высоких скоростях, от 2000 до 3000 футов в минуту, обычно используются клиновые ремни из-за износа и проблем с шумом.
  • Велосипедная цепь представляет собой форму роликовой цепи. Велосипедные цепи могут иметь главное звено или для снятия и установки может потребоваться цепной инструмент . Аналогичная, но более крупная и, следовательно, более прочная цепь используется на большинстве мотоциклов, хотя иногда ее заменяют либо зубчатым ремнем, либо приводом вала , которые обеспечивают более низкий уровень шума и меньшие требования к техническому обслуживанию.
  • В подавляющем большинстве автомобильных двигателей используются роликовые цепи для привода распредвала (ов). В двигателях с очень высокими рабочими характеристиками часто используется зубчатая передача, а с начала 1960-х годов некоторые производители использовали зубчатые ремни .
  • Цепи также используются в вилочных погрузчиках, использующих гидроцилиндры в качестве шкива для подъема и опускания каретки; однако эти цепи не считаются роликовыми, а классифицируются как подъемные или листовые .
  • Режущие цепи бензопилы внешне напоминают роликовые цепи, но более тесно связаны с листовыми цепями. Они приводятся в движение выступающими звеньями привода, которые также служат для фиксации цепи на шине.
Форсунка с передним (холодным) вектором тяги Sea Harrier FA.2 ZA195 - форсунка приводится во вращение цепным приводом от пневмодвигателя.
  • Возможно, необычное использование пары мотоциклетных цепей - в Harrier Jump Jet , где цепной привод от пневмодвигателя используется для вращения подвижных форсунок двигателя, позволяя им быть направленными вниз для парящего полета или назад для нормального прямой полет, система, известная как вектор тяги .

Носить [ править ]

Эффект износа роликовой цепи заключается в увеличении шага (расстояния между звеньями), в результате чего цепь становится длиннее. Обратите внимание, что это происходит из-за износа поворотных штифтов и втулок, а не из-за фактического растяжения металла (как это происходит с некоторыми гибкими стальными компонентами, такими как трос ручного тормоза автомобиля).

В современных цепях необычно, чтобы цепь (кроме велосипедной) изнашивалась до тех пор, пока она не порвалась, поскольку изношенная цепь приводит к быстрому износу зубьев звездочек, а окончательный отказ - это потеря всей цепи. зубья на звездочке. Звездочки (в частности, меньшая из двух) подвергаются шлифовальному движению, которое придает характерную форму крюка на ведомой поверхности зубьев. (Этот эффект усугубляется неправильным натяжением цепи, но он неизбежен, независимо от того, какие меры принимаются). Изношенные зубья (и цепь) больше не обеспечивают плавную передачу мощности, и это может стать очевидным из-за шума, вибрации или (в автомобильных двигателях, использующих цепь привода ГРМ) изменения момента зажигания, наблюдаемого при помощи светового индикатора.. В этих случаях следует заменить как звездочки, так и цепь, поскольку новая цепь на изношенных звездочках прослужит недолго. Однако в менее тяжелых случаях можно сохранить большую из двух звездочек, поскольку именно меньшая из них всегда подвергается наибольшему износу. Только в очень легких устройствах, таких как велосипед, или в крайних случаях неправильного натяжения цепь обычно соскакивает со звездочек.

Удлинение цепи из-за износа рассчитывается по следующей формуле:

M = длина ряда измеренных звеньев

S = количество измеренных звеньев

P = Шаг

В промышленности обычно отслеживают движение натяжителя цепи (ручное или автоматическое) или точную длину приводной цепи (одно практическое правило - заменить роликовую цепь, удлинение которой составляет 3% на регулируемом приводе или 1,5 мм). % на приводе с фиксированным центром). Более простой метод, особенно подходящий для пользователей велосипеда или мотоцикла, состоит в том, чтобы попытаться оттянуть цепь от большей из двух звездочек, обеспечивая при этом натяжение цепи. Любое значительное движение (например, позволяющее видеть сквозь щель), вероятно, указывает на износ цепи до предела и за его пределами. Если игнорировать проблему, это может привести к повреждению звездочки. Износ звездочки устраняет этот эффект и может маскировать износ цепи.

Износ велосипедной цепи [ править ]

Легкая цепь велосипеда с переключателями передач может порваться (или, скорее, развалиться на боковых пластинах, поскольку «клепка» сначала выходит из строя), потому что штифты внутри не цилиндрические, а бочкообразные. Контакт между штифтом и втулкой - это не обычная линия, а точка, которая позволяет штифтам цепи проходить через втулку и, наконец, ролик, что в конечном итоге приводит к разрыву цепи. Такая конструкция необходима, потому что переключение передач этой формы трансмиссии требует, чтобы цепь как изгибалась в сторону, так и скручивалась, но это может происходить из-за гибкости такой узкой цепи и относительно больших свободных длин на велосипеде.

Отказ цепи представляет собой гораздо меньшую проблему для систем со ступичной зубчатой ​​передачей (например, двухскоростная Bendix, Sturmey-Archer AW), поскольку параллельные пальцы имеют гораздо большую поверхность износа при контакте со втулкой. Система ступица-шестерня также обеспечивает полное закрытие, что является отличным подспорьем для смазки и защиты от песка.

Прочность цепи [ править ]

Наиболее распространенным показателем прочности роликовой цепи является предел прочности на разрыв.. Прочность на растяжение показывает, какую нагрузку цепь может выдержать при одноразовой нагрузке перед разрывом. Усталостная прочность цепи не менее важна, чем прочность на разрыв. Критическими факторами усталостной прочности цепи являются качество стали, используемой для изготовления цепи, термическая обработка компонентов цепи, качество изготовления промежуточных отверстий в соединительных пластинах, а также тип дроби плюс интенсивность покрытия дробеструйным упрочнением. на ссылочных панелях. Другие факторы могут включать толщину соединительных пластин и дизайн (контур) соединительных пластин. Эмпирическое правило для роликовой цепи, работающей на непрерывном приводе, заключается в том, что нагрузка на цепь не должна превышать 1/6 или 1/9 прочности цепи на разрыв, в зависимости от типа используемых главных звеньев (запрессовка vs.скольжения) [ необходима цитата ]. Роликовые цепи, работающие в непрерывном режиме за пределами этих пороговых значений, могут и обычно преждевременно выходят из строя из-за усталостного разрушения соединительной пластины.

Стандартный минимальный предел прочности стальной цепи ANSI 29.1 составляет 12500 x (шаг в дюймах) 2 . Цепи с X-образным кольцом и кольцевым уплотнением значительно уменьшают износ за счет внутренней смазки, увеличивая срок службы цепи. Внутренняя смазка вводится с помощью вакуума при склепывании цепи.

Стандарты цепи [ править ]

Организации по стандартизации (такие как ANSI и ISO ) поддерживают стандарты для конструкции, размеров и взаимозаменяемости цепей передачи. Например, в следующей таблице показаны данные стандарта ANSI B29.1-2011 (Роликовые цепи, приспособления и звездочки для прецизионной передачи энергии) [9], разработанного Американским обществом инженеров-механиков (ASME). См. Ссылки [10] [11] [12] для получения дополнительной информации.

Стандартные размеры роликовой цепи ASME / ANSI B29.1-2011
РазмерПодачаМаксимальный диаметр роликаМинимальная предельная прочность на растяжениеИзмерение нагрузки
250,250  в (6,35  мм )0,130 дюйма (3,30 мм)780  фунтов (350  кг )18 фунтов (8,2 кг)
35 год0,375 дюйма (9,53 мм)0.200 дюйма (5,08 мм)1760 фунтов (800 кг)18 фунтов (8,2 кг)
41 год0,500 дюйма (12,70 мм)0,306 дюйма (7,77 мм)1500 фунтов (680 кг)18 фунтов (8,2 кг)
400,500 дюйма (12,70 мм)0,312 дюйма (7,92 мм)3,125 фунтов (1,417 кг)31 фунт (14 кг)
500,625 дюйма (15,88 мм)0,400 дюйма (10,16 мм)4880 фунтов (2210 кг)49 фунтов (22 кг)
600,750 дюйма (19,05 мм)0,469 дюйма (11,91 мм)7,030 фунтов (3,190 кг)70 фунтов (32 кг)
801.000 дюймов (25,40 мм)0,625 дюйма (15,88 мм)12,500 фунтов (5,700 кг)125 фунтов (57 кг)
1001,250 дюйма (31,75 мм)0,750 дюйма (19,05 мм)19,531 фунтов (8,859 кг)195 фунтов (88 кг)
1201,500 дюйма (38,10 мм)0,875 дюйма (22,23 мм)28,125 фунтов (12,757 кг)281 фунт (127 кг)
1401,750 дюйма (44,45 мм)1.000 дюймов (25,40 мм)38280 фунтов (17360 кг)383 фунтов (174 кг)
1602.000 дюймов (50,80 мм)1,125 дюйма (28,58 мм)50000 фунтов (23000 кг)500 фунтов (230 кг)
1802,250 дюйма (57,15 мм)1,460 дюйма (37,08 мм)63,280 фунтов (28,700 кг)633 фунтов (287 кг)
2002,500 дюйма (63,50 мм)1,562 дюйма (39,67 мм)78,175 фунтов (35,460 кг)781 фунт (354 кг)
2403.000 дюймов (76.20 мм)1,875 дюйма (47,63 мм)112,500 фунтов (51,000 кг)1000 фунтов (450 кг)

Для мнемонических целей ниже еще одно представление основных размеров из того же стандарта, выраженных в долях дюйма (что было частью идеи выбора предпочтительных чисел в стандарте ANSI):

Шаг (дюймы)Высота звука выражена
в восьмых долях.		Стандартный
номер цепи ANSI		Ширина (дюймы)
1 / 42 / 82 51 / 8
3 / 83 / 83 53 / 16
1 / 24 / 84 11 / 4
1 / 24 / 84 05 / 16
5 / 85 / 85 03 / 8
3 / 46 / 86 01 / 2
18 / 88 05 / 8
Примечания:
1. Шаг - это расстояние между центрами роликов. Ширина - это расстояние между пластинами связи (т. Е. Немного больше ширины ролика для обеспечения зазора).
2. Правая цифра стандарта обозначает 0 = нормальная цепь, 1 = легкая цепь, 5 = цепь без роликовых втулок.
3. Левая цифра обозначает количество восьмых дюйма, составляющих высоту звука.
4. Буква «H» после стандартного номера обозначает тяжелую цепь. Число через дефис после стандартного номера обозначает двухцепочечный (2), трехцепочечный (3) и т. Д. Таким образом, 60H-3 обозначает тяжелую трехцепочечную цепь номер 60.

Типичная велосипедная цепь (для передач переключателя) использует узкие 1 / 2 - дюймовый шаг цепь. Ширина цепи варьируется и не влияет на грузоподъемность. Чем больше звездочек на заднем колесе (исторически 3–6, в настоящее время 7–12 звездочек), тем уже цепь. Цепи продаются в соответствии с количеством скоростей, на которые они рассчитаны, например, «10-скоростная цепь». В ступичных передачах или односкоростных велосипедах используются цепи 1/2 "x 1/8", где 1/8 "обозначает максимальную толщину звездочки, которая может использоваться с цепью.

Обычно цепи с параллельными звеньями имеют четное количество звеньев, за каждым узким звеном следует широкое. Цепи, состоящие из звеньев однородного типа, узких на одном конце и широких на другом конце, могут быть изготовлены с нечетным числом звеньев, что может быть преимуществом при адаптации к особому расстоянию между ведущими колесами; с другой стороны, такая цепочка обычно не такая прочная.

Роликовые цепи, изготовленные по стандарту ISO, иногда называют изоцепями.

См. Также [ править ]

  • Самосмазывающаяся цепь

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Эффективность 98% в идеальных условиях, согласно Kidd, Matt D .; NE Loch; Р.Л. Рубен (1998). «Эффективность велосипедной цепи» . Конференция "Инженерия спорта" . Университет Хериот-Ватт. Архивировано из оригинала 6 февраля 2006 года . Проверено 16 мая 2006 года .
  2. ↑ В 16 веке Леонардо да Винчи сделал наброски первой стальной цепи. Эти цепи, вероятно, были предназначены для передачи тянущей, а не оборачивающей силы, потому что они состоят только из пластин и штифтов и имеют металлическую фурнитуру. 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 .
  3. ^ «Репертуар патентных изобретений и других открытий и улучшений в искусстве, производстве и сельском хозяйстве: продолжение в расширенном плане репертуара искусств и производств ...» Г. и Т. Уилки. 1800. с. 303 . Проверено 7 января 2021 года .
  4. ^ Рид, Карлтон (2015). Дороги не строились для автомобилей: как велосипедисты первыми выбрались на хорошие дороги и стали пионерами автомобильного спорта . Вашингтон, округ Колумбия: Island Press. п. 196. ISBN. 9781610916899. |access-date=требуется |url=( помощь )
  5. ^ "Что такое MicPol?" . Смазка . Проверено 3 октября 2018 года .
  6. ^ Цепи, работающие на высоких скоростях, сравнимых с таковыми на мотоциклах, следует использовать вместе с масляной ванной, согласно: Lubrecht, A. и Dalmaz, G., (eds.) Transients Processes in Tribology, Proc 30th Leeds-Lyon Symposium on Трибология. 30-й симпозиум по трибологии в Лидсе-Лионе, 2–5 сентября 2003 г., Лион. Серия «Трибология и интерфейс инженерии» (43). Эльзевир, Амстердам, стр. 291–298.
  7. ^ Масляная капельная подача обеспечивала наилучшую защиту от износа между роликом цепи и штифтом. Масляная капельная подача обеспечивала наибольшую экономию энергии по сравнению с несмазанными цепями и звездочками, согласно Ли, П.М. и Прист, М. (2004). смазки для цепей. В: Lubrecht, A. и Dalmaz, G., (eds.) Transients Processes in Tribology, Proc 30th Leeds-Lyon Symposium on Tribology. 30-й симпозиум по трибологии в Лидсе-Лионе, 2–5 сентября 2003 г., Лион. Серия «Трибология и интерфейс инженерии» (43). Эльзевир, Амстердам, стр. 291–298.
  8. ^ "Заклепанная цепь против цепочки с чекой - Библиотека Панзита" . panzit.com . Архивировано из оригинального 26 апреля 2012 года . Проверено 17 января 2015 года .
  9. ^ ASME B29.1-2011 - Роликовые цепи, приспособления и звездочки для прецизионной передачи энергии .
  10. ^ Tsubakimoto Chain Co. , ред. (1997). «Цепи трансмиссии» . Полное руководство по цепочке . Kogyo Chosaki Publishing Co., Ltd. стр. 240. ISBN 0-9658932-0-0. п. 86 . Проверено 30 января 2015 года .
  11. ^ Зеленый 1996 , стр. 2337-2361
  12. ^ "Стандартная роликовая цепь ANSI G7 - Tsubaki Europe" . Цубаки Европа . Tsubakimoto Europe BV . Проверено 18 июня 2009 года .

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 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Полное руководство по цепочке