Войти
Роликовая цепь и звездочка 
эскиз роликовой цепи, Леонардо да Vinci Роликовая цепь или втулочно-роликовая цепь - это тип цепного привода, который чаще всего используется для передачи механической энергии на многих видах бытовых, промышленное и сельскохозяйственное оборудование, в том числе конвейеры, проволочные - и трубчатые - волочильные 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 простое, надежное и эффективное средство передачи энергии.
Хотя Гансу Ренольду приписывают изобретение роликовой цепи в 1880 году, эскизы Леонардо да Винчи в 16 веке показывают цепь с роликовым подшипником ..
Роликовые цепи двух разных размеров, показывающие В роликовой цепи втулка 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 то преимущество, 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 непосредственно контактировали с зубьями звездочки ; 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 все еще изнашиваются быстрее, чем хотелось бы, из-за трения скольжения о втулки. Добавление роликов, окружающих втулки втулок цепи, обеспечило контакт качения с зубьями звездочек, что привело к превосходной устойчивости к износу как звездочек, так и цепи. Трение очень низкое, если цепь достаточно смазана. Непрерывная, чистая смазка роликовых цепей имеет первостепенное значение для эффективной работы, а также для правильного натяжения.
Многие приводные цепи (например, в заводском оборудовании или привод распредвала внутри двигатель 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, такой как масляная ванна. Некоторые роликовые цепи имеют уплотнительные кольца, встроенные в пространство между пластиной внешнего звена и пластиной внутреннего звена. 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 включены как способ улучшить смазку звеньев цепей силовой передачи, что жизненно важно для продления их срока службы. Эти резиновые фиксаторы образуют барьер, удерживающий заводскую консистентную 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.
Есть также много цепей, которые должны работать в грязных условиях и для определенного размера или эксплуатационные причины не могут быть скрыты. Примеры включают цепи на сельскохозяйственном оборудовании, велосипедах и цепных пилах. Эти цепи обязательно будут иметь относительно высокий уровень износа, особенно когда операторы готовы принять большее трение, меньшую эффективность, больше шума и более частую замену, 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.
Цепи, работающие на высоких скоростях, сопоставимых тем, кто ездит на мотоциклах, следует использовать вместе с масляной ванной. Для современных мотоциклов это невозможно, и большинство мотоциклетных цепей работают без защиты. Таким образом, цепи мотоциклов изнашиваются очень быстро по сравнению с другими устройствами. Они подвержены воздействию экстремальных сил и дождя, грязи, песка и дорожной соли.
Мотоциклетные цепи являются частью трансмиссии и передают мощность двигателя на заднее колесо. Правильно смазанные цепи могут достичь КПД трансмиссии 98% или больше. Цепи без смазки значительно снизят производительность и увеличат износ цепей и звездочек.
Для мотоциклетных цепей доступны два типа смазочных материалов на вторичном рынке: спрей для смазки и системы капельной подачи масла.
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 валу управления на станке или раздвижной дверце духовки), то все еще можно использовать один из более простых типов цепочки. 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 привода ГРМ на автомобильных двигателях, например, обычно имеют несколько рядов пластин, называемых прядями.
Роликовая цепь изготавливается нескольких размеров, наиболее распространенными стандартами Американского национального института стандартов (ANSI) являются 40, 50, 60 и 80. Первая цифра (цифры) обозначает шаг длины цепи в восьмой части дюйма, причем последняя цифра равна 0 для стандартной цепи, 1 для легкой цепи и 5 для цепи с втулкой 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, и нейлон или латунь иногда встречаются по той же причине.
Роликовая цепь обычно соединяется с помощью главного звена (также известного как соединительное звено), который обычно имеет один штифт, удерживаемый подковообразным зажимом, а не фрикционной посадкой, что позволяет вставляются или удаляются простыми инструментами. 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), «склепанное» на концах. Эти пальцы сделаны прочными и не снимаются.
Пример двух «призрачных» звездочек, натягивающих систему тройной роликовой цепи 
Sea Harrier FA.2 ZA195 переднее (холодное) сопло векторной тяги - сопло вращается за счет цепной привод от пневмодвигателя Эффект износа роликовой цепи заключается в увеличении шага (расстояние между звеньями), в результате чего цепь становится длиннее. Обратите внимание, что это происходит из-за износа шарнирных 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 разрыва, поскольку изношенная цепь приводит к быстрому износу зубьев звездочек с окончательным выходом из строя. потеря всех зубьев звездочки. 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 угла опережения зажигания, наблюдаемого с помощью светового индикатора синхронизации . 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, так как именно меньшая из них всегда подвергается наибольшему износу. Только в очень легких приложениях, таких как велосипед, или в крайних случаях ненадлежащего натяжения цепь обычно соскакивает со звездочек.
Удлинение из-за износа цепи 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 ролик цепь, удлиненная на 3% на регулируемом приводе или на 1,5% 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 приведет к повреждению звездочки. Износ звездочки устраняет этот эффект и может маскировать износ цепи.
Легкая цепь велосипеда с шестернями переключателя может сломаться (или, точнее, развалиться на боковых пластинах, поскольку это нормально для «клепка» на выход из строя первой) 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 вбок, так и скручивалась, но это может происходить из-за гибкости такой узкой цепи и относительно больших свободных длин на велосипеде.
Отказ цепи - гораздо меньшая проблема для систем со ступичной передачей (например, двухскоростная Bendix, Sturmey-Archer AW), поскольку параллельные пальцы имеют гораздо большую поверхность износа, контактирующую со втулкой. Система ступицы-шестерни также обеспечивает полное закрытие, что является отличным помощником для смазки и защиты от песка.
Наиболее распространенным показателем прочности роликовой цепи является предел прочности. 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. Практическое правило для роликовой цепи, работающей с непрерывным приводом, 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 или скольжение -поместиться). 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). Цепи с X-образным кольцом и O-Ring значительно уменьшают износ за счет внутренней смазки, увеличивая срок службы цепи. Внутренняя смазка вводится с помощью вакуума при склепывании цепи.
Организации по стандартизации (например, ANSI и ISO ) поддерживают стандарты для дизайна, размеров и взаимозаменяемости цепей передачи. Например, в следующей таблице показаны данные стандарта ANSI B29.1-2011 (Роликовые цепи, приспособления и звездочки для высокоточной передачи энергии), разработанного Американским обществом инженеров-механиков (ASME). См. Ссылки для получения дополнительной информации.
| Стандартные размеры роликовой цепи ASME / ANSI B29.1-2011 | |||||||
| Размер | Шаг | Максимальный диаметр ролика | Минимальный предел прочности на разрыв | Измерение нагрузки | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 25 | 0,250 дюйма (6,35 mm ) | 0,130 дюйма (3,30 мм) | 780 фунт (350 kg ) | 18 фунтов (8,2 кг) | |||
| 35 | 0,375 дюйма (9,53 мм) | 0,200 дюйма (5,08 мм) | 1760 фунтов (800 кг) | 18 фунтов (8,2 кг) | |||
| 41 | 0,500 дюйма (12,70 мм) | 0,306 дюйма (7,77 мм) | 1500 фунтов (680 кг) | 18 фунтов (8,2 кг) | |||
| 40 | 0,500 дюйма (12,70 мм) | 0,312 дюйма (7,92 мм) | 3,125 фунта (1417 кг)) | 31 фунт (14 кг) | |||
| 50 | 0,625 дюйма (15,88 мм) | 0,400 дюйма (10,16 мм) | 4880 фунтов ( 2210 кг) | 49 фунтов (22 кг) | |||
| 60 | 0,750 дюйма (19,05 мм) | 0,469 дюйма (11,91 мм) | 7,030 фунт (3190 кг) | 70 фунтов (32 кг) | |||
| 80 | 1.000 дюйма (25,40 мм) | 0,625 дюйма (15,88 мм) | 12500 фунтов (5700 кг) | 125 фунтов (57 кг) | |||
| 100 | 1,250 дюйма (31,75 мм) | 0,750 дюйма (19,05 мм) | 19,531 фунта (8,859 кг) | 195 фунтов (88 кг)) | |||
| 120 | 1,500 дюйма (38,10 мм) | 0,875 дюйма (22,23 мм) | 28,125 фунтов (12,757 кг) | 281 фунт ( 127 кг) | |||
| 140 | 1,750 дюйма (44,45 мм) | 1.000 дюйма (25,40 мм) | 38280 фунтов (17360 кг) | 383 фунтов (174 кг) | |||
| 160 | 2.000 дюйма (50,80 мм) | 1,125 дюйма (28,58 мм) | 50000 фунтов (23000 кг) | 500 фунтов (230 кг) | |||
| 180 | 2,250 дюйма (57,15 мм) | 1,460 дюйма (37,08 мм) | 63280 фунтов (28,700 кг) | 633 фунта (287 кг) | |||
| 200 | 2,500 дюйма (63,50 мм) | 1,562 дюйма (39,67 мм) | 78,175 фунтов (35460 кг) | 781 фунт (354 кг) | |||
| 240 | 3.000 дюйма (76,20 мм) | 1,875 дюйма (47,63 мм) | 112,500 фунтов (51000 кг) | 1000 фунтов (450 кг) | |||
Для мнемонических целей ниже другое представление основных размеров из того же стандарта, выраженных в долях дюйма (что было частью идеи выбора предпочтительных чисел в стандарте ANSI):
| Шаг (дюймы) | Шаг, выраженный. в восьмых | ANSI стандартный. номер цепи | Ширина (дюймы) |
|---|---|---|---|
| ⁄4 | ⁄8 | 25 | ⁄8 |
| ⁄8 | ⁄8 | 35 | ⁄16 |
| ⁄2 | ⁄8 | 41 | ⁄4 |
| ⁄2 | ⁄8 | 40 | ⁄16 |
| ⁄8 | ⁄8 | 50 | ⁄8 |
| ⁄4 | ⁄8 | 60 | ⁄2 |
| 1 | ⁄8 | 80 | ⁄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. | |||
В типичной велосипедной цепи (для передач переключателя) используется узкая цепь с шагом ⁄ 2 дюйма. 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 параллельной формы ссылки имеют четное количество ссылок, при этом за каждой узкой ссылкой следует широкая. Цепи, построенные с помощью однородного типа ссылки, узкой на одном конце и широкой на другом конце, могут быть образованы с нечетным числом ссылок, что может быть преимуществом для адаптации к особому расстоянию между ведущими колесами; с другой стороны, такая цепь имеет тенденцию быть не такой прочной.
Роликовые цепи, изготовленные по стандарту ISO, иногда называют изоциями.
 | На Викискладе есть материалы по теме Роликовые цепи. |
