Расчет звездочки цепной передачи

Расчет звездочки цепной передачи

До широкого распространения станков с ЧПУ зубья звездочек цепных передач нарезали чаще всего на обычных фрезерных станках дисковыми фрезами в делительных головках или – реже — червячными фрезами на зубофрезерных станках. Но для полного соответствия профиля зуба.

. при обработке дисковой фрезой теоретическому профилю необходимо для каждого числа зубьев звездочки изготовить «свою» фрезу. Производство огромной номенклатуры дорогостоящих фрез экономически нецелесообразно, и для цепи одного типоразмера стали делать 5 фрез, как некий компромисс между точностью получаемого профиля и стоимостью.

Фреза №1 – для z=7 и 8

Фреза №2 – для z=9…11

Фреза №3 – для z=12…17

Фреза №4 – для z=18…35

Фреза №5 – для z>35

Сегодня на станках плазменной, лазерной, электроэрозионной, гидроабразивной резки с ЧПУ, фрезерных с ЧПУ можно изготавливать без специального дорогостоящего инструмента звездочки цепных передач с профилями зубьев точно соответствующими теории. Это, безусловно, положительно сказывается на износостойкости и цепи и зубьев при эксплуатации передачи.

При создании управляющей программы для изготовления профилей зубьев звездочки цепной передачи в большинстве случаев необходимо получить или сделать dxf-файл с чертежом контура детали в натуральную величину (в масштабе 1:1).

Современные CAD-программы для конструкторов-механиков решают эту задачу за «пару кликов мышью». Представленный далее геометрический расчет звездочки цепной передачи в Excel покажет – «как они это делают» и поможет сделать чертеж тем, у кого нет этих дорогостоящих CAD-программ.

Размеры мотоциклетных цепей и их взаимозаменяемость.

У мотоциклетных цепей есть три основных параметра размерности. Это шаг цепи, ширина ролика и диаметр ролика. Значение двух из этих параметров мы можем узнать из маркировки цепи, это шаг цепи и ширина ролика. Это стандарт маркировки цепей, так что эти значения одинаково маркируются всеми производителями.
Для примера возьмем 525 цепь. В данном случае первая цифра 5 означает шаг цепи, а две последующие цифры, 25 определяют ширину ролика.

Шаг цепи — это расстояние между осями, проходящими через центр двух соседних заклепок.

На заклепках у нас находятся ролики. Именно они и определяют, насколько долго будет ходить цепь. Ширина ролика определяется между двумя внутренними пластинами цепи, зажимающими ролик.

Я хотел сделать наглядную фотографию, но сразу после IMIS-2013 расколотил свой объектив, поэтому пришлось рисовать…

С диаметром ролика вроде все понятно.

Есть также «правило восьмерки», в соответствии с которым можно вычислить длину шага цепи и ширину ролика. К примеру 530 цепь — расстояние между осями роликов 5/8″ = 15.875мм, а ширина ролика (не путать с диаметром, это высота роликового цилиндра) 3/8″ = 9.53мм. Для цепи 525 эти размеры соответственно 5/8″ и 2.5/8″.
Зачем вообще высчитывать длину в миллиметрах, если и так по маркировке все понятно? 🙂 Только для того, чтобы найти заменитель среди цепей от советских мотоциклов, при всей маловероятности этого сценария.

Диаметр ролика разный у всех производителей, при этом он не отражается в маркировке цепи. Это очень странно, ведь даже несмотря на то, что диаметры роликов разных цепей очень незначительно отличаются друг от друга, они все же влияют на длину того пространства, куда входит зуб звезды, то есть этот параметр напрямую воздействует на стачивание зубьев ведущей и ведомой звезд. Тут не угадаешь, надо либо курить спецификации производителей цепей, либо плюнуть на эту незначительную погрешность.

В итоге, теперь мы можем говорить о взаимозаменяемости цепей мотоциклов при возникновении каких-либо проблем в путешествии, когда нужно заменить цепь исходя из того, что вообще есть в наличии. Мы знаем, что шаг цепи у всех 5хх-цепей одинаков. Диаметрами роликов мы вынуждены пренебречь. Остается только поиграться с шириной ролика. Вместо 520 цепи таким образом на те же звезды можно установить 525 цепь и 530 цепь. Конечно, при несовпадении размеров звезды быстрее сточатся, но доехать до цивилизации вполне хватит.

Стандарты, определяющие размеры приводных роликовых цепей

Для стандартизации размеров цепей в разных регионах и странах разработаны собственные Стандарты, которые регламентируют параметры и характеристики не только приводных цепей, но и других видов, а также звездочек для них. Отсутствие единого мирового Стандарта, а также импорт оборудования и техники, накладывает ряд сложностей в подборе цепей по размеру.

Наиболее известные стандарты: ГОСТ (ГОСТ 13568-97 — российский стандарт по приводным цепям, применяемый и в странах СНГ), ISO, DIN (ISO 606, DIN 8187, DIN 8188 – стандарт, применяемый в европейских странах), ANSI (ANSI B29.1M — стандарт, который применяется в США). Все стандарты описывают типы, параметры и размеры цепей, особенности выбора шага цепей и их маркировки, марки стали, а также множество других вопросов. Главным вопросом остается размерный ряд цепей и их соответствие в разных Стандартах (аналоги цепей).

Так как первые стандарты роликовых цепей создавались в дюймовой системе, то ряд размеров цепей соответствует долям дюйма, а уже затем он переводится в международную метрическую систему и указывается в миллиметрах.

Натяжные звездочки используются для натяжения приводной цепи. Благодаря устранению провисания цепи обеспечивается точное центрирование ее звеньев относительно зубьев. Кроме того, регулировка преднатяга позволяет устранить нежелательные вибрации, возникающие в цепной передаче. Звездочки оснащаются шариковыми подшипниками.

Данные звездочки фиксируются на валу посредством переходной втулки типа «тапербуш». Втулка крепится к зведочке с помощью трех винтов, фиксацию узла на валу обеспечивает шпоночное соединение. В ассортименте представлены звездочки TBS 08В-1, 10В-1 и12А-1 для приводных цепей ПР.

Цепная звездочка представляет собой металлическое колесо с зубьями, которые используются для зацепления роликов приводной цепи. Число зубьев — один из основных параметров звездочек. Кроме того, в зависимости от количества рядов зубьев различают однорядные и многорядные приводные звездочки. Подобное оборудование используется в сельскохозяйственных и промышленных машинах, в строительных механизмах, гусеничном транспорте и т.д.

Предлагаемые нами звездочки для цепей типа ПР производятся из конструкционной углеродистой стали марки 45 с твердостью до 42 HRC. Это один из наиболее распространенных материалов для ответственных деталей приводных механизмов, требующих повышенной прочности.

В «Техприводе» Вы можете купить цепные звездочки российского производства. Демократичная цена — наше главное преимущество. По вопросам приобретения продукции обращайтесь к нашим специалистам.

2. Сборка цепных передач

Цепная передача состоит из двух звездочек – ведущей и ведомой, сидящих на валах и соединенных бесконечной цепью.

Цепная передача состоит из установленных на валы звездочек, связанных между собой цепью. По конструкции цепи бывают втулочно-роликовые (рис. 6, а) и зубчатые (рис. 6, б). Втулочно-роликовые цепи применяются для передач с малым числом оборотов, а зубчатые – с большим числом оборотов. Роликовые цепи допускают наибольшую скорость до 18 м/с, пластинчатые – до 30 м/с.

Рис. 6. Цепная передача: а – с втулочно-роликовой цепью; б – с пластинчатой цепью

Сборка цепной передачи состоит из установки и закрепления звездочек на валах, надевании цепи и регулировании. Звездочки на валах устанавливают так же, как и зубчатые колеса. После закрепления звездочки на валу ее следует проверить на радиальное и торцовое биение (табл. 1).

Таблица 1. Допустимое биение звездочек для втулочно-роликовых цепей, мм

Для правильной работы цепной передачи оси звездочек должны быть параллельны. Параллельность осей звездочек проверяют линейкой, уровнем или другими средствами (рис. 7, а). При сборке проверяют также относительное смещение звездочек в плоскости их осей (табл. 2).

Таблица 2. Допустимое относительное смещение звездочек в плоскости их осей, мм

Межцентровое расстояние	Смещение
До 500	1,0
500-1000	1,5
Свыше 1000	2,0

Допускается незначительный перекос (рис. 7, а) или смещение параллельно плоскости линейки (рис. 7, б), обеспечивающие плавное сбегание и набегание цепи.

Рис. 7. Схема проверки правильности установки звездочек: а – при перекосе; б – при параллельном смещении оси

Длину цепи выбирают в зависимости от расстояния между центрами звездочек.

Цепи не должны быть чрезмерно натянуты, но и не должны иметь большого провисания. Шаг цепи должен строго соответствовать шагу звездочки или зубчатого колеса, иначе звенья цепи будут набегать на зубья звездочек, а это вызовет поломку звездочки или обрыв цепи.

Валы, на которых расположены звездочки, должны быть параллельны между собой; средние линии звездочек должны лежать в одной плоскости.

Концы отрезка цепи соединяют при помощи соединительных или переходных звеньев. Для втулочно-роликовой цепи соединительное звено представляет собой два валика, скрепленных пластинками (рис. 8, а).

Рис. 8. Соединительные звенья цепи

Таким звеном можно соединить только цепь, имеющую четное число звеньев. Для соединения концов цепи одну пластину снимают, валики вставляют в отверстия втулок конечных звеньев, затем устанавливают снятую пластину и зашплинтовывают валики. Если требуется собрать цепь с нечетным числом шагов, то вводится переходное звено (рис. 8, б). По такой же схеме собираются другие типы цепей.

При монтаже на звездочках для стягивания цепи применяют специальные стяжки (рис. 9).

Рис. 9. Приспособления для соединения звеньев втулочно-роликовой и зубчатой цепи

Установленная на звездочки цепь должна иметь некоторое провисание. Для горизонтальных цепных передач минимальная стрела провисания (в мм):

максимально допустимая стрела провисания:

2.1. Технические требования, предъявляемые к сборке цепных передач

Оси валов, на которых расположены звездочки, должны быть взаимно параллельны (допустимое отклонение 0,1 мм на длине 1000 мм).

Звездочки не должны быть смещены одна относительно другой в плоскости движения цепи. Допустимое смещение звездочек составляет 1-2 мм на каждые 1000 мм.

Пластины цепи должны быть параллельны между собой. Цепи не должны быть чрезмерно натянутыми, но и не должны иметь большого провисания.

Шаг цепи должен строго соответствовать шагу звездочки, иначе звенья цепи будут набегать на зубья звездочки, а это вызовет поломку зубьев или обрыв цепи.

Передачи должны работать плавно, без рывков. Допустимое биение оговаривается в технических условиях.

Пригонка и посадка звездочек на валы и выверка их производятся так же, как и у зубчатых колес.

Основные способы определения размера

Существует несколько основных способов определения длины цепи. Первый можно назвать «большой звездочке — большое кольцо цепи». При этом методе измерения необходимо использовать стандартное натяжение и провисание цепи. Измеряют без пропуска через переключатель. После натяжения определяют границу обрезки. От ближней заклепки необходимо отмерить 1 дюйм, после чего обрезать цепку. Затем провести ее через оба переключателя и соединить.

Важно обращать внимание на ближайшую соединительную заклепку, так как соединение происходит лишь за счет скрещивания внешних и внутренних пластин.

Второй метод измерения — по существующей цепке. Опытные велосипедисты не советуют сразу выкидывать старую цепь, так как она может понадобиться для подбора нового изделия. Для этого необходимо отрезать новую цепь такой же длины, что и старая. Затем нужно установить скорости передач так, чтобы спереди и сзади цепка находилась на самых маленьких звездочках. При работе лапки натяжителя не должно быть заметного провисания велоцепи. При этом она не должна задевать верхнюю часть шкива.

Небольшое провисание должно присутствовать — сильное говорит об излишней длине цепного привода.

В таком случае находят заклепку, касающуюся звездочки, отмечают звезду в этом месте мелом. Отсчитывают пару заклепок в сторону переключателя и подтягивают велоцепь к отметке на звездочке, приподнимая ее. Цепка укоротилась. После очередной проверки и сокращения на кратное число заклепок велоцепь должна сократиться, провисание исчезнуть. Теперь она может оказаться короче. Проверяется это переставлением на самую большую переднюю шестерню и вторую по размеру заднюю. Привод не должен сильно натягиваться, а в колесиках шкива должен оставаться двойной изгиб. После этого пару звеньев новой цепки следует вернуть обратно.

Если цепка не проходит оба теста сразу, значит возможности переключателя не соответствуют возможностям передачи. Необходимо отрегулировать длину таким образом, чтобы она проходила через самые большие звездочки сзади и спереди.

Если старая велоцепь правильной длины, то новая замеряется по длине старой. Для этого нужно положить ее на ровную поверхность, выпрямить. Расположение цепи должно совпадать с вертикально находящимися роликами. Новую цепочку располагают рядом. Концы должны совпадать, с учетом наличия или отсутствия заклепок. Звенья старого изделия сдвигаются в положение, совпадающее с новым. После этого нужно осмотреть соответствие цепок, с учетом наличия, расположения заклепок. Обрезать новое изделие.

Существует еще метод определения длины через математические модели. Для велосипедов с большой разницей в звездочках уравнение будет достаточно сложное. Поэтому данный способ применяется редко.

Не следует добавлять новые звенья на старую велоцепь. Это бесполезно, так как она уже растянута, сильно изношена.

Основные параметры велосипедной цепи

Велосипедная цепь состоит из звеньев. В англоязычной литературе для этого используется термин link. Англ. Link – звено, links – звенья.

Звенья велосипедной цепи разные. Стандарт различает внутреннее звено, наружное звено, соединительное звено (замок цепи) см. Рис.1.

Рис.1. Наружное звено, внутреннее звено, соединительное звено

Производители велосипедных цепей позиционируют их по уровням надёжности, точности изготовления и долговечности.

Современные велосипедные цепи могут с одинаковым успехом использоваться на велосипедах различных типов. Ту или иную велосипедную цепь можно эксплуатировать на городском или шоссейном велосипеде, на туристическом велосипеде или на горном. Тем не менее, некоторые производители чётко соотносят выпускаемые велосипедные цепи с типами велосипедов.

Для плавного переключения передач конфигурация велосипедной цепи усовершенствована. На некоторых участках пластин конструкторами предусмотрены специальные фаски. Эти фаски облегчают работу переключателей передач, ускоряя надёжное зацепление зубьев звёзд и велосипедной цепи см.Рис.2.

Рис.2. Фаски на пластинах звеньев велосипедной цепи

Износ цепи зависит от условий эксплуатации и регулярности обслуживания. Из-за разных условий эксплуатации одинаковые цепи одного производителя, установленные на горный велосипед и на шоссейный велосипед, будут изнашиваться по-разному.

Разберём основные параметры велосипедной цепи, которые играют важную роль при подборе новой цепи.

Шаг велосипедной цепи

Все современные велосипедные цепи имеют стандартный шаг равный 1/2” или 12.7 мм.

Шаг велосипедной цепи равен расстоянию между пинами см.Рис.3.

Рис.3. Велосипедные цепи имеют стандартный шаг равный 1/2” или 12.7 мм

Перевод в миллиметры дробных значений дюймов можно осуществить при помощи Таблицы перевода дробных значений дюймов в миллиметры

Количество звеньев велосипедной цепи и её рабочая длина

Длина велосипедной цепи определяется количеством звеньев, составляющих цепь. Например, цепи, поставляемые в запчасти и рассчитанные на работу с 12-скоростной кассетой, имеют длину 126 чередующихся внутренних и наружных звеньев.

Для комплектации велосипедов поставляются цепи длиной 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126 звеньев.

Велосипедные цепи, которые поставляются в запчасти, обычно состоят из 114 или 116 звеньев. Количество звеньев зависит от подхода производителя. Многие производители велосипедных цепей снабжают свои цепи специальным разъёмным звеном – замком цепи.

Количество звеньев 114 или 116 может оказаться избыточным. Для разных типов велосипедов требуется различная рабочая длина цепи. Рабочая длина цепи достигается путём удаления лишних звеньев.

Для горных велосипедов MTB цепь обычно приходится укорачивать до 106-108 звеньев. Такая длина цепи обусловлена размером звёзд системы и длиной задних перьев.

Для велосипедов с длинными задними перьями, например, для некоторых найнеров, цепь укорачивают до 112 звеньев.

Для велосипедов определённого типа, например, шоссейных, цепь можно не укорачивать и использовать из коробки.

При замене заводской цепи на новую цепь, следует обязательно посчитать и записать данные о количестве звеньев в заводской цепи. В новых цепях, при необходимости, следует оставлять такое же количество звеньев, какое было у заводской цепи.

Ширина велосипедной цепи или длина пина

Габаритная ширина велосипедной цепи определяется размером пина. Конструкторы проектируют ширину велосипедной цепи исходя из ширины кассеты и количества звёзд в ней.

Прослеживается явная тенденция к уменьшению ширины велосипедных цепей при одновременном росте числа звёзд в кассете.

Подготовительные работы

Чтобы сделать самодельный шестеренчато цепной редуктор, требуется следующие инструменты и материалы, а в частности наличие:

• Звёзд, с продуманным числом зубцов, дабы обеспечить нужное передаточное число;
• Ведомого вала;
• Подшипников нужного размера, чтобы установить ведущий и ведомый вал;
• Цепи нужного размера;
• Уголки из металла, чтобы закрепить картер;
• Картер.

Прежде чем приступить к процессу изготовления нужно сделать определённый расчет, который будут указывать оценку:

• Передаточного числа;
• Типа редуктора;
• Величин нагрузки на валы;
• Габаритных размеров передаточных механизмов, что будет зависеть от выбранного типа редукторов.

Когда расчет закончен, можно приступать к сборке.

Тип соединения «звезда-треугольник»

В сложных механизмах, зачастую используется комбинированная схема «звезда-треугольник». При таком переключении резко вырастает мощность, и если двигатель по техническим характеристикам не предназначен для работы по методу «треугольника», то он перегреется и сгорит.

Схемы подключения звездой и треугольником

В этом случае напряжение на соединении каждой обмотки будет в 1,73 раза меньше, следовательно, будет меньше и протекающий в этот период ток. Дальше происходит увеличение частоты и продолжение снижения показания тока. Тогда применяя релейно-контактную схему, произойдет переключение со «звезды» на «треугольник».

В итоге, используя данную комбинацию, получим максимальную надежность и эффективную продуктивность используемого электрического оборудования, не боясь вывести ее из строя.

Переключение «звезда-треугольник» допустимо для электродвигателей с облегченным режимом пуска. Этот метод неприменим, если необходимо понизить ток пуска и одновременно не снижать большой пусковой момент. В этом случае применяют двигатель с фазным ротором с пусковым реостатом.

Основные преимущества комбинации:

• Увеличение срока службы. Плавный пуск позволяет избежать неравномерности нагрузки на механическую часть установки;
• Возможность создания двух уровней мощности.