Цепная передача основана на зацеплении цепи  и звездочек.

Преимущества и недостатки

 Принцип зацепления и высокая прочность стальной цепи позволяют обеспечивать  большую нагрузочную способность цепной передачи по сравнению с ременной передачей. Отсутствие скольжения и буксование обеспечивает постоянство передаточного отношения (среднего за оборот) и возможность работы при кратковременных перегрузках.

 Принцип зацепления не требует предварительного натяжения цепи, что уменьшает нагрузку на опоры. Цепные передачи могут работать при меньших межосевых расстояниях и при больших передаточных отношениях, а также передавать мощность от одного ведущего вала нескольким ведомым.

 Основной причиной недостатков цепной передачи является то, что цепь, состоит из отдельных жестких звеньев, располагающихся на звездочке не по окружности, а по многоугольнику. Отсюда возникает износ шарниров цепи, шум и дополнительные динамические нагрузки. Цепные передачи нуждаются в организацию системы смазки.

Область применения:

• при значительных межосевых расстояниях, при скоростях меньше 15-20 м/с,  при скоростях до 35 м/с применяют пластинчатые цепи (набор пластин из двумя зубоподобными выступами, принцип внутреннего зацепления);
• при передаче от одного ведущего вала нескольким ведомым;
• когда зубчатые передачи неприменимы и ременные ненадежны.

 По сравнению с ременными, цепные передачи более шумные, а в редукторах их применяют  на тихоходных степенях.

Основные характеристики цепной передачи

Мощность
Современные цепные передачи могут работать в довольно широком диапазоне: от долей до нескольких тысяч киловатт. Но при больших мощностях возрастает себестоимость передачи, поэтому наиболее распространены цепные передачи до 100 кВт.

 Окружная скорость
С ростом скорости и частоты вращения увеличиваются износ, динамические нагрузки и шум.

Передаточное число:
Передаточное число цепной передачи ограничивается до 6, вследствие увеличения габаритов.

ККД передачи
Потери в цепной передаче состоят из потерь на трение в шарнирах цепи, на зубьях звездочек и в опорах валов. При смазывании погружением в смазочную ванну учитываются потери на перемешивание смазочного масла. Среднее значение ККД 

Межосевое расстояние и длина цепи
Минимальное значение межосевого расстояния  ограничивается минимально допустимым зазором между звездочками (30...50 мм). Для обеспечения долговечности, в зависимости от передаточного числа

Типы приводных цепей

• Роликовая
• Втулочная
• Зубчатые

 Все цепи стандартизированы и изготовляются на специальных предприятиях.

Звездочки приводных цепей

 Звездочки подобны зубчатым колесам. Делительная окружность проходит через центры шарниров цепи.

 Профиль зубьев роликовых  и втулочных цепей  может быть выпуклый, прямолинейный  и вогнутый, в котором только основной нижний участок профиля вогнут, у вершины форма выпуклая, в средней части есть небольшой прямолинейный переходной участок. Вогнутый профиль наиболее распространен.

 Качество профиля определяется углом профиля , который для вогнутого и выпуклого профилей изменяется по высоте зуба. С увеличением угла профиля уменьшается  износ зубьев и шарниров, однако это приводит к усилению ударов шарниров при входе в зацепление, а также к увеличению натяжения холостой ветви цепи.

Материалы

 Цепи и звездочки должны быть стойкими против износа  и ударных нагрузок. Большинство цепей и звездочек изготовляют из углеродистых и легированных сталей с дальнейшей термообработкой (улучшение, закалка).

 Звездочки, как правило, изготовляют из  сталей 45, 40Х и др., пластины цепей  - из сталей 45, 50 и т.п., валики и ролики - из сталей 15, 20,20Х и др.

 Детали шарниров  цементируют для повышения износоустойчивости при сохранении ударной прочности.

 В перспективе предполагается  изготовление звездочек из пластмасс, которые позволяют уменьшить динамические нагрузки и шум передачи.

Силы в зацеплении

• силы натяжения ведущей и ведомой ветвей,
• окружная сила,
• сила предварительного натяжения,
• центробежная сила.

Кинематика и динамика цепных передач

 Движение ведомой звездочки определяется скоростью V₂, периодические изменения которой сопровождаются непостоянством передаточного отношения и дополнительными динамическими нагрузками. Со скоростью V₁ связаны поперечные колебания ветвей цепи и удары шарниров цепи о зубья звездочки, вызывающие дополнительные динамические нагрузки.

 С уменьшением числа зубьев z₁ ухудшаются динамические свойства передачи.

 Удары вызывают шум при работе передачи и являются одной из причин выхода из строя цепи. Для ограничения вредного влияния ударов разработаны рекомендации по выбору шага цепи в зависимости от быстроходности передачи. При  некоторой частоте вращения может возникнуть явление резонанса колебаний цепи.

 В ходе работы возникает износ шарниров цепи за счет увеличения зазоров между валиком и втулкой, в результате цепь вытягивается.

 Срок службы цепи по износу зависит от межосевого расстояния, числа зубьев малой звездочки, давления в шарнире, условий смазки, износоустойчивости материала цепи, допустимого относительного износа

 С увеличением длины цепи увеличивается срок службы. При меньшем числе зубьев звездочки динамика ухудшается. Увеличение числа зубьев ведет к увеличению габаритов, уменьшается допустимый относительный зазор, который ограничивается возможностью потери зацепления цепи со звездочкой, а также уменьшением прочности цепи.

 Таким образом, с увеличением числа зубьев звездочки z  уменьшается допустимый относительный износ шарниров, и как следствие, уменьшается срок работы цепи  до потери зацепления со звездочкой.

 Максимальный срок службы с учетом прочности и способности к зацеплению обеспечивается выбором оптимального числа зубьев звездочки.

Критерии работоспособности цепной передачи

 Основной причиной потери работоспособности является износ шарниров цепи. Основной расчетный критерий износоустойчивости шарниров

 Срок службы цепи по износу зависит:

• от межосевого расстояния (увеличивается длина цепи и уменьшается число пробегов цепи в единицу времени, т.е. уменьшается число поворотов в каждом шарнире цепи);
• от числа зубьев малой звездочки (с увеличением z1 уменьшается угол поворота в шарнирах).

Методика практического расчета цепной передачи приведена в работе.

цепная передача, цепь, звездочка, шаг цепи