ЗВЕЗДОЧКИ ПРИВОДНЫХ ЦЕПЕЙ

ГОСТ 591—69 (в ред. 1989 г.) устанавливает два профиля зубьев звездочек:
без смещения центров дуг впадин; со смещением центров дуг впадин

11. Метод расчета и построение профиля зубьев звездочек 
для приводных роликовых и втулочных цепей

Профиль зубьев со смещением¹ центров дуг впадин

Параметры	Расчетные формулы
Шаг цепи t Диаметр элемента зацепления цепей Dц:    втулочных Dц=d2    роликовых Dц=d3	Размеры по стандартам на цепи по ГОСТ 13568—75 и ГОСТ    21834-76
Геометрическая характеристика зацепления λ
Число зубьев звездочки z	—
Диаметр делительной окружности d∂
Диаметр делительной окружности выступов Dе
Коэффициент высоты зуба К	λ	св. 1,40  до 1,50	св. 1,50  до 1,60	св. 1,60  до 1,70	св. 1,70  до 1,80	св. 1,80  до 2,00
	К	0,480	0,532	0,555	0,575	0,565

Параметры	Расчетные формулы
Диаметр окружности впадин Di	Di=d∂ - 2r
Наибольшая хорда (для контроля звездочек с нечетным числом зубьев)   Lx
Радиус впадин r	г =0,5025Dц+0,05 мм
Радиус сопряжения r1	r1 = 0,8Dц + г = 1,3025d1 +0,05 мм
Радиус головки зуба r2	r2 = Dц(1,24 cos j+0,8 cos β-1,3025)-0,05 мм
Половина угла впадины α
Угол сопряжения β
Половина угла зуба j
Прямой участок профиля FC	FC =  Dц (1,24 sin j - 0,8 sin β)
Расстояние от центра дуги впадины до центра дуги головки зуба ОО2	ОО2 = 1,24 Dц
Смещение центров дуг впадин е	е = 0,03t
Координаты точки О1	x1 =0,8 Dцsin α  y1 = 0,8 Dц cos α
Координаты точки О2

1 Для зубьев, образуемых без смещения центров дуг впадин, е=0,

ГОСТ 591—69 устанавливает профиль зубьев звездочек для цепей с геометрической характеристикой λ≤ 2.
Диаметр окружности выступов D_е вычисляют с точностью до 0,1 мм; остальные линейные размеры — до 0,01 мм, а угловые — до 1΄.
Для определения диаметров d_∂ и D_е следует пользоваться табл. 14.

12. Значения величин для расчета и построения профиля зубьев звездочек

Табличные значения d_∂, D_е ,D_i, D_c , L_x, r₂, х₁, у₁  в зависимости от z и типов цепей даны в приложении к ГОСТ 591—69.

  Расчет и построение основных размеров зубьев и венцов однорядной, двухрядной и многорядной звездочки в поперечном сечении следует выполнять в соответствии с табл. 13.

13. Зубья и венец звездочки в поперечном сечении

14. Значение        в зависимости от  z

 Размеры зубьев и венцов звездочек для    приведены в табл. 16.

 Допуски. ГОСТ 591—69 устанавливает три группы точности размеров зубьев и венцов звездочек. Предельные отклонения размеров зубьев и венцов звездочек по группам точности должны соответствовать приведенным в табл. 15.
 Параметр шероховатости поверхности зубьев Ra следует принимать в зависимости от окружающей скорости до 8 м/с не более 
6,3 мкм, свыше 8 м/с — не более 3,2 мкм.
 Предельные отклонения диаметра отверстия ступицы звездочки следует принимать не ниже Н8.

15. Предельные отклонения и допуски на размеры зубьев и венцов звездочек

16. Размеры зубьев и венцов звездочек   

17. Пример выполнения чертежа венца звездочки 
для приводной однорядной цепи (ГОСТ 2.408—68 в ред. 1996 г.)

18. Расчет и построение профиля дисковой фрезы для нарезания звездочек
с числом зубьев  z ≥ 7

  Профиль зуба звездочек, получаемый методом деления при нарезании дисковыми фрезами, полностью соответствует теоретическому (исходному) профилю только при расчетном числе зубьев z₁ данной группы.
  Линейные размеры червячных и дисковых фрез вычисляют с точностью до 0,01 мм, а угловые — до 1'.

19. Расчет и построение профиля инструмента для нарезания звездочек с числом зубьев z ≥ 9

  Расчет и построение профиля основной рейки в нормальном сечении при изготовлении зубьев звездочки методом обкатки по диаметру делительной окружности d_∂ даны в таблице и на рисунке. Центр дуги радиуса r₃ лежит на пересечении перпендикуляра, восстановленного из середины отрезка О₂ С, с продолжением линии О₁ВС.
  Профиль зуба звездочек, получаемый методом огибания, на участке EFCK (см. рисунок к табл. 11) отклоняется от теоретического (исходного) профиля. Величина отклонения зависит от числа зубьев и не превышает в нормальном направлении к теоретическому профилю на участке EFC — 0,01t и на участке СК— 0,015t.

  Технические требования на звездочки для приводных роликовых и втулочных цепей с шагами до 25,4 мм включительно. 
  Число зубьев звездочек выбирают из следующего ряда: 9, 10, 11, 12, (13), 14, (15), 16, (17), 18, (19), 20, (22), 25, (28), 32, (36), 40, (45), 50, (56), 63, (71), 80.
  Рекомендуется принимать число зубьев не менее 13; при больших скоростях и для ответственных передач принимают большие значения, но не свыше 120. При четном числе звеньев цепи следует выбирать нечетное число зубьев звездочки.
  Посадочные отверстия звездочек под вал выполняют с предельными отклонениями по Н8.
  Звездочки изготовляют из стали марок 40 и 45 или 40Л и 45Л, группа II.

 Твердость поверхностного слоя венцов в пределах 42 ... 52 HRC на глубину не менее:
   1,0 мм — при ширине зуба звездочки до 3 мм;
   1,5 мм — при ширине зуба звездочки более 3 до 6 мм;
   2,5 мм — при ширине зуба звездочки более 6 мм.

 Допускается изготовление звездочек:
  а) из стали марок 15 и 20 (глубина слоя цементации на венцах 1,0—1,5 мм, твердость 54 ... 62 HRC).
  б) из чугуна не ниже марки СЧ 18 с термической обработкой (твердость венца 363 ... 429 НВ при шаге до 25,4 мм и окружной скорости до 2 м/с.

  Основные условия применения передач приводными цепями. 
 Передаточное отношение i должно быть не более 7;
 при скорости цепи υ ≤ 3 м/с при постоянстве рабочей нагрузки можно брать i ≤ 10. 
 Для цепных передач металлорежущих станков рекомендуется выбирать ( из следующего ряда: 1; 1,12; 1,25; 1,4; 1,6; 1,8; 2; 2,25; 2,8; 3,15; 3,5; 4; 4,5; 5; 5,6; 6,3; 7,1.
  
  Частота вращения звездочки, мин^-1, наибольшая для втулочно-роликовых цепей, приведена в табл. 20. 
 Она соответствует наибольшей скорости цепи υ ≈18 м/с. При низком качестве изготовления цепи указанную в табл. 20 частоту вращения следует уменьшать на 25—30%.
 Скорость набегания цепи на звездочку или средняя скорость цепи, м/с:

где z—число зубьев звездочки; n— частота вращения звездочки, мин^-1; t—шаг цепи, мм.
  Шаг цепи t в зависимости от частоты вращения меньшей звездочки и ее числа зубьев z следует принимать по табл. 20.
  Для выбора шага можно также руководствоваться зависимостью

                                                                        
где А — межосевое расстояние, мм.
  Следует стремиться к выбору меньшего шага, так как работоспособность цепной передачи с малым шагом выше, чем цепи с большим шагом.
  Частота ударов звеньев цепи сильно влияет на ее работоспособность. Число ударов звена в секунду определяют по формуле

где m— число звеньев цепи.
  Для проверки допустимого числа ударов для втулочно-роликовой цепи можно пользоваться табл. 21.
  Среднее значение КПД цепной передачи (без учета потерь в подшипниках валов) η=0,97.
  Конструкция звездочек. Звездочки диаметром свыше 200 мм рекомендуется делать составными, как показано на рис. 1, при этом втулка может быть из чугуна; или сварными, как показано на рис. 2.

  Положение цепной передачи. Горизонтальное или наклонное (с углом не свыше 45° к горизонту) положение цепной передачи является наиболее благоприятным. Вертикальных установок следует избегать ввиду необходимости частого регулирования провисания ветвей цепи.
  Для регулирования провисания и создания нужного предварительного натяжения, а также для компенсации вытяжки цепей применяют устройства с натяжными или оттяжными звездочками или роликами. Число зубьев регулирующей звездочки рекомендуется принимать не менее числа зубьев малой звездочки передачи. Ролики, как правило, применяют при вертикальном или близком к нему расположении цепи.
  Наиболее желательны для регулирования провисания передвижные опоры передачи.

20. Наибольшая допустимая частота вращения звездочки, мин^-1

Рис. 1. Конструкция составной звездочки





 Рис. 2 Конструкция сварной звездочки

 Допустимое межосевое расстояние. Наименьшее расстояние А_min определяют в зависимости от передаточного числа i и диаметров звездочек.
   При i ≤ 4 можно принимать
                                                        

где D_е1  и D_е2 — диаметры окружностей выступов ведущей и ведомой звездочек, мм. 
   Межосевое расстояние, создающее благоприятные условия работы,

                                                            А =(30 ÷ 50) t

Наибольшее расстояние между осями звездочек A_max= 80t.

Длина цепи и межосевое расстояние. Число звеньев
                                                         

где А' — межосевое расстояние, назначаемое конструктивно в пределах, указанных выше; z₁ и z₂ — числа звездочек.
  Значение m желательно округлять до ближайшего четного числа (во избежание переходного звена).
  Уточненное расчетное межосевое расстояние
                                             
                                                   

                 Значения     приведены в табл. 22.

  Полученное расчетное расстояние обычно округляют в меньшую сторону на 2-5 мм для обеспечения некоторого провисания цепи.
  Длина цепи L = mt.

21. Допустимое число ударов для втулочной и роликовой цепи

22. Значения

z2-z1		z2-z1		z2-z1		z2-z1		z2-z1
1	0,025	21	11,17	41	42,6	61	94,3	81	166,2
2	0,101	22	12,26	42	44,7	62	97,4	82	170,3
3	0,228	23	13,40	43	46,8	63	100,5	83	174,5
4	0,405	24	14,59	44	49,0	64	103,8	84	178,7
5	0,633	25	15,83	45	51,3	65	107,0	85	183,0
6	0,912	26	17,12	46	53,6	66	110,3	86	187,3
7	1,24	27	18,47	47	56,0	67	113,7	87	191,7
8	1,62	28	19,86	48	58,4	68	117,1	88	196,2
9	2,05	29	21,3	49	60,8	69	120,6	89	200,6
10	2,53	30	22,8	50	63,3	70	124,1	90	205,2
11	3,07	31	24,3	51	65,9	71	127,7	91	209,8
12	3,65	32	25,9	52	68,5	72	131,3	92	214,4
13	4,28	33	27,6	23	71,2	73	135,0	93	219,1
14	4,97	34	29,3	24	73,9	74	138,7	94	223,8
15	5,70	35	31,0	55	76,6	75	142,5	95	228,6
16	6,49	36	32,8	56	79,4	76	146,3	96	233,4
17	7,32	37	34,7	57	82,3	77	150,2	97	238,3
18	8,21	38	36,6	58	85,2	78	154,1	98	243,3
19	9,14	39	38,5	59	88,2	79	158,1	99	248,3
20	10,13	40	40,5	60	91,2	80	162,1	100	253,3

РАСЧЕТ РОЛИКОВОЙ ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ

  О работоспособности роликовой цепи судят в основном по износу в ее шарнирах. Расчет производят по допустимым нагрузкам в шарнирах (табл. 23).
  Номинальную допустимую мощность, Вт, определяют по формуле
                                                                       

  где v — скорость цепи, м/с;
  Р=pF — допустимая окружная сила, Н;  р — по табл. 23;
  F = dB — проекция площади опорной поверхности шарнира, мм²;
  d—диаметр валика цепи, мм; 
  B_BH — длина втулки (ширина внутреннего звена цепи, мм), B=1,4÷1,7B_BH; 
  d и B_BH  берут из таблицы размеров цепей;
  k_э — коэффициент, учитывающий условия эксплуатации передачи:

                                                                             k_э = k₁k₂k₃k₄, 

 здесь k₁ — коэффициент, учитывающий характер нагрузки (при спокойной нагрузке k₁= 1,0; при толчкообразной k₁= 1,2÷1,4);
           k₂ — коэффициент, учитывающий способ смазки (при непрерывном смазывании — масляная ванна или от насоса k₂ = 0,8;
                    при капельном k₂= 1,0; при периодическом k₂= 1,5);
           k₃ — коэффициент, учитывающий продолжительность работы передачи (при односменной работе k₃ = 1,0; при двухсменной 
                    k₃ = 1,25; при трехсменной k₃=1,45):
           k₄ — коэффициент, учитывающий расстояние между осями звездочек [k₄ =1,0 при расстоянии между осями А = (30÷60)t;
                    k₄ =1,1 при А<30 t; k₄ = 0,9 при А = (70÷80)t].

   Нагрузка на валы зависит главным образом от окружной силы, в меньшей степени — от предварительного натяжения и может быть определена из зависимости Q = 1,15Р, Н .

23. Допустимое давление р в шарнире для роликовых цепей, 
МПа, при k_э =1 (для z=15÷30)

Нагрузку на опоры определяют в соответствии с их расположением по отношению к посаженным на валу звездочкам, а также и значениям Q_B.
    Пример. Определить для нормальных условий работы (k_э = 1) мощность N_э в кВт, которую может передать роликовая цепь с шагом t=25,4 мм и разрушающей нагрузкой Q = 60000 Н (см. табл. 1).
   Частота вращения ведущего вала n=850 мин^-1.
   Цепь работает на звездочках с числом зубьев z₁=21 и z₂=105.
   Межосевое расстояние А=900 мм, или в шагах
                        (расстояние регулируется).

  Расположение передачи — горизонтальное.
  По формуле мощности после ее преобразования
                      

  где d = 7,92 мм, B_вн =15,88 мм (из табл. 1). 
  Если толщина звеньев неизвестна, B=(1,4÷1,7) B_вн, т.е. В=1,4 · 15,88=22,23 мм. 
  По табл. 23 при t =25,4 мм и n=850 мин^-1 давление p=20,5 МПа.

            

ТЯГОВЫЕ ПЛАСТИНЧАТЫЕ ЦЕПИ 
(по ГОСТ 588-81 в ред. 1987 г.)

  Тяговые пластинчатые втулочные, катковые и роликовые цепи применяются в подъемно-транспортных машинах и других механизмах.
  Тяговые пластинчатые цепи должны изготовляться следующих типов:
 1 — втулочные;
 2 — роликовые;
 3 — катковые с гладкими катками с подшипниками скольжения;
 4 — катковые с ребордами на катках с подшипниками скольжения.

  Цепи каждого типа изготовляют в трех исполнениях:
 1 — неразборная цепь со сплошными валиками (индекс М);
 2 — разборная цепь со сплошными валиками (индекс М);
 3 — неразборная цепь с полыми валиками (индекс МС).

 Основные параметры и размеры втулочных, катковых и роликовых цепей приведены в табл. 24, 25.