Сборка цепных передач

Сборка цепных передач

О цепных передачах разговор особый, ибо и сами они не совсем обычны: с одной стороны, цепная передача относится к разряду гибких, где цепь представляет собой своеобразный ремень, но, с другой стороны, передача вращающего момента осуществляется не за счет силы трения, а за счет зацепления звеньев цепи за зубья зубчатых колес (звездочек), следовательно, цепная передача является одновременно зубчатой.

Поэтому она обладает достоинствами и у нее отсутствуют недостатки как гибкой, так и зубчатой передач: во-первых, с ее помощью можно передавать вращающие моменты между валами, находящимися на значительном удалении друг от друга – до 8 м (как при ременной передаче); во-вторых, она сохраняет постоянство передаточного числа, то есть отсутствует проскальзывание (как в зубчатых передачах); в-третьих, цепь этой передачи не требует большого натяжения (в отличие от ремня); в-четвертых, она может передавать большие крутящие моменты; в-пятых, КПД цепной передачи достигает 0,98.

Классификация цепных передач производится по двум признакам: по назначению (грузовые – для поднятия грузов, тяговые – для перемещения грузов, приводные – для передачи движения от двигателя к исполнительному механизму) и по конструкции приводных цепей (роликовые, втулочные, зубчатые и т. д.).

Приводная роликовая цепь состоит из переходных (валик с напрессованными наружными пластинами) и соединительных (втулка с насаженным на нее роликом и напрессованными внутренними пластинами) звеньев (рис. 66).

Рис. 66. Цепная передача: а – роликовая цепь.

Рис. 66 (продолжение). Цепная передача: б – втулочная; в – зубчатая цепь; г – узел цепной передачи: 1 – ведущий вал со звездочкой; 2 – ведомый вал со звездочкой; 3 – цепь; 4 – регулировочное приспособление для натягивания цепи со звездочкой.

Ролик в соединительных звеньях насажен на втулку с некоторым зазором, что обеспечивает создание между зубьями звездочек и цепью трения качения. Применяются такие передачи в механизмах, где окружные скорости не превышают 15 м/с.

Роликовые цепи могут быть одно– (ПР) и двухрядные (2ПР) – для передачи небольших мощностей, а также трех– (3ПР), четырехрядные (4ПР) цепи с изогнутыми пластинами (ПРИ) и цепи тяжелого типа (ПРТ, 2ПРТ, 3ПРТ, 4ПРТ и 6ПРТ) – для передачи больших мощностей. Многорядные цепи собираются из обычных звеньев с применением удлиненных валиков. Промышленностью выпускаются цепи с шагом определенной величины (соответственно под них выпускаются и звездочки): 8, 9,525, 12,7, 15,875, 19,05, 25,4, 31,75, 38,1, 44,45, 50,8, 63,5 и 76,2 мм.

Приводные втулочные цепи представляют собой подобие роликовых, но ролики не имеют (рис. 66, б). Вследствие этого они значительно легче и ощутимо дешевле роликовых цепей. Однако они больше подвержены износу, поэтому применяются только для передачи малых мощностей в тихоходных механизмах.

Маркировка и роликовых, и втулочных цепей одинакова: на первом месте указывается количество рядов (при маркировке однорядных цепей 1 не указывается), далее идут заглавные буквы, обозначающие тип цепи (ПР – роликовая, ПРИ – роликовая изогнутая, ПРТ – роликовая тяжелая, ПВ – втулочная), следующее число говорит о величине шага звеньев цепи, последнее числовое значение указывает предельно допустимую силу нагрузки.

Конструкция приводной зубчатой цепи состоит из рабочих пластин, соединенных между собой вкладышами качения, и направляющих пластин, которые фиксируют цепь в осевом направлении.

Цепи могут быть однопарными и многопарными в зависимости от назначения. Шаг звеньев цепей 12,7, 15,875, 19,05, 25,4 и 31,75 мм. Такие цепи используют в механизмах, имеющих большие окружные скорости (до 30 м/с) и испытывающих неравномерную загрузку.

Как уже было сказано, цепная передача движения осуществляется за счет зацепления цепи за зубья звездочек. Звездочки изготавливаются из стали, число зубьев может быть от 9 до 22 и 25 (28), 32 (36), 40 (45), 50 (56), 63 (71), 80. Они бывают как цельные, так и разборные (ступица из чугуна или стали, а венец стальной, при этом венец напрессовывается на ступицу и закрепляется болтами или винтами).

Сборка узла цепной передачи состоит из следующих операций:

– звездочки устанавливаются на взаимодействующие валы методом напрессовки прессами или винтовыми приспособлениями и фиксируются во избежание осевого смещения;

– производится проверка их расположения (они должны находиться в одной плоскости) и радиального и торцевого биения (с помощью индикатора);

– подбирается отрезок цепи необходимой длины (при ремонте – по старой цепи, при первичной сборке – согласно техническим условиям на конкретный механизм), надевается на звездочки и натягивается специальным приспособлением;

– замыкается цепь в кольцо. Если цепь состоит из четного количества звеньев, то ее концы соединяются обычным звеном, если число звеньев нечетное, то переходным звеном.

Для нормальной и долговечной работы цепной передачи необходимы два условия:

– во-первых, соблюдение натяжения цепи. Поскольку при работе механизма цепь испытывает постоянные нагрузки на вытягивание, то провисание цепи может увеличиться, цепь начнет болтаться, износ элементов передачи будет ощутимее. Поэтому при вытягивании цепи ее подтягивают либо натяжной звездочкой, если она предусмотрена конструкцией механизма, либо путем удаления звеньев, если это допустимо по техническим условиям, если натяжение откорректировать этими способами нельзя, то устанавливается новая цепь;

– во-вторых, постоянное присутствие смазочного материала.

Если для смазывания сопрягаемых элементов передачи используется пластичный смазочный материал, то цепь перед очередной процедурой смазки промывают в керосине, просушивают, а смазывают ее путем погружения в расплавленную смазку.

Если используется жидкая смазка, то необходимо своевременно пополнять масленки.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Что такое микрошаг и как настраивать микрошаг шагового двигателя.

Основной параметр шаговых двигателей (ШД) это количество шагов на 1 оборот. Самое распространённое значение для ШД – 200 шагов на оборот (или 1,8 градуса на шаг). Мы будем использовать это разрешение во всех сегодняшних примерах. Более точную информацию можно узнать в описании к вашему шаговому двигателю. Зачастую 200 шагов на оборот, могут быть недостаточными для достижения необходимой точности. С целью повышения точности можно изменить передаточное число механически (использовать редуктор), а можно включить микрошаг – режим деления шага шагового двигателя, это увеличит число шагов на оборот, с коэффициентом 2n (n — целое число). Драйвер A4988 поддерживает деление шага: 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16. Подробнее о драйвере A4988 читайте тут: Драйвер шагового двигателя A4988. Драйвер DRV8825 поддерживает деление шага: 1; 1/2; 1/4; 1/8; 1/16; 1/32. Подробнее о драйвере DRV8825 читайте тут: Драйвер шагового двигателя DRV8825.

Давайте рассмотрим пример. Если мы выставим микрошаг 16, что является в 16 раз больше полного шага и в нашем примере даст 3200 (200х16) шагов на оборот. На первый взгляд это отличный результат и почему бы не использовать максимальное деление шага во всех станках. Но тут есть и минус – это падение крутящего момента при увеличении деления шага. Подробнее Микрошаг рассмотрим в следующей статье.

Расчёт винтовой передачи ЧПУ станка.

Винтовая передача ЧПУ, либо ее более продвинутый вариант шарико-винтовая передача (ШВП), являются наиболее часто используемым вариантом перевода вращательного движения вала шагового двигателя в линейное перемещение исполнительного механизма.

Для расчёта разрешения нам необходимо знать ШАГ винта, либо шаг винта ШВП. В описании трапецеидальных винтов обычно пишут Tr8x8,Tr10x2, первая цифра говорит нам о диаметре винта, вторая как раз о его шаге в мм. Винты ШВП обычно обозначаются 1204, 1605 и т.п. Первые 2 цифры – это диаметр винта, вторые две – это шаг в мм. В 3d-принтерах обычно используют винт Tr8x8, диаметром 8 мм и с шагом 8 мм. Обзор моего 3d-принтера можно посмотреть тут:Обзор 3D принтера Anet A8. Сборка. Наладка.

Формула расчета винтовой передачи ЧПУ получается следующей, в числителе – количество шагов на оборот, в знаменателе – перемещение за оборот.

Тп = Sшд*Fшд/Pр

• Тп — точность перемещения, шаг/мм
• Sшд — количество шагов на оборот для двигателя (в наших примерах 200)
• Fшд — микрошаг (1, 2, 4, 8 и т. д.)
• Pр — шаг винта (например, 8 мм)

Рассчитаем пример со следующими параметрами, двигатель 200 шагов на оборот, с 4-кратным микрошагом, с трапецеидальным винтом Tr8x8 даст нам 100 шагов на мм.

Другими словами, для того чтобы ЧПУ станок переместился на 1 мм, нам нужно сделать 100 шагов двигателя. Что является неплохой точностью.

Расчетные значения нужно указать в прошивке GRBL:

Расчет ременной передачи ЧПУ станка.

Во многих ЧПУ станках используются ремни и шкивы. Ремни и шкивы бывают разных форм и размеров, но одним из распространённых стандартов является GT2.

Следующие уравнение применимо для цепных и ременных передач, если вы введете правильный шаг. Обратите внимание, что эти уравнения не учитывают люфт.

Вот простое уравнение, которое вы можете использовать для расчета шагов на мм для линейного движения с ремнями и шкивами.

Тлп = Sшд*Fшд/Pр*Nшк

• Тлп — точность линейного перемещения, шаг/мм
• Sшд — количество шагов на оборот для двигателя (в наших примерах 200)
• Fшд — микрошаг (1, 2, 4, 8 и т. д.)
• Pр — шаг ремня (например, 2 мм)
• Nшк — количество зубьев на шкиве, на валу двигателя.

Попробуем посчитать для примера с такими параметрами, двигатель 200 шагов на оборот, с 2-кратным микрошагом, 2-миллиметровыми ремнями GT2 и шкивом с 20 зубцами даст нам 10 шагов на мм.

200*2/2*20=10 шагов/мм.

Данный пример подойдет для расчета перемещения 3d-принтера. ЧПУ станков на ремнях: лазерный гравировальный, плоттер и пр.

Расчетные значения нужно указать в прошивке GRBL:

Калибровка ЧПУ станка.

После настройки станка необходимо проверить точность перемещения станка по осям. Для этого нужно отправить команду на перемещение по оси, на относительно большое расстояние. Я чаще всего использую 100 мм. После чего произвести замер перемещения. Если значения не отличаются – это означает, что все работает верно. Но если расстояние перемещения больше или меньше, то нужно внести корректировку – провести калибровку ЧПУ станка. Для этого будем использовать формулу:

Тк = Тп * Kп / Kф

• Тк – калибровочное значение, шаг/мм.
• Тп — точность перемещения, шаг/мм (из примера 100 шаг/мм)
• Kп — заданное значение для перемещения (в моем случае 100 мм.)
• Kф — фактически, на какое расстояние переместилась ось (допустим на 99 мм.)

Для примера проведем расчёт винтовой придачи, которую рассчитывали выше и выяснили, что нужно совершить 100 шагов для перемещения на 1 мм. Также допустим, что мы отправили команду на перемещение станка на 100 мм, а по факту он переместился на 99 мм. Произведём расчет:

100*100/99=101,01 шагов/мм.

Указываем данное значение в прошивке GRBL и проводим калибровку еще раз. Если ЧПУ станок перемещается на заданное значение, можно пользоваться станком. Иначе проводим повторную калибровку.

Понравился статья Расчет и настройка ремённой и винтовой придачи ЧПУ станка. Калибровка ! Не забудь поделиться с друзьями в соц. сетях.

А также подписаться на наш канал на YouTube, вступить в группу Вконтакте, в группу на Facebook.

Материалы цепей

Тот материал, из которого сделана цепь и вид ее термической обработки, играют главнейшую роль для возможности длительной эксплуатации.

Чаще всего материалом для изготовления пластин служат среднеуглеродистые, либо легированные закаливаемые стали. Затем они, исходя из сферы предполагаемого дальнейшего использования цепи, проходят закалку. Необходимая твердость, которая должна быть у этих элементов: от 40 до 50 HRCэ. Для изготовления валиков, призм, шарниров и втулок в основном используются цементируемые виды стали, которые затем закаляют до достижения ими твердости в пределах от 55 до 65 HRCэ.

Сегодня к цепным передачам применяются высокие требования, в связи с чем они все чаще изготавливаются из легированной стали. Для большей эффективности рабочие стороны шарниров подвергаются газовому цианированию, а диффузионное хромирование помогает во много раз усилить ресурс всей конструкции. Для набора пластинами, используемыми в роликовых цепях нужной усталостной прочности, края отверстий обжимаются. Также высокой результативности удается добиться дробеструйной обработкой.

Необходимая длительность функционирования цепных передач, которые устанавливаются в стационарные устройства, должна находиться в диапазоне 10000 -15000 часов.

Преимущества

1. Легкие. Как упоминалось выше, ремни изготавливаются из легких синтетических материалов, обычно армированных сверхлегким и прочным углеродным волокном. Они также используют один зубец и цепное кольцо, что также экономит вес. Однако внутренние ступицы передач тяжелее, чем переключатели. Когда вы путешествуете на велосипеде, вам не нужно будет носить с собой смазку, обезжириватель, цепной инструмент и запасные звенья для ремонта и технического обслуживания
2. Простота в обслуживании – ременные приводы не требуют смазки или регулировки. Это уменьшает адгезию грязи, существенно устраняя необходимость в регулярной очистке. Для поддержания идеальной работы достаточно быстрой протирки для удаления грязи и пыли. Внутренняя передача означает, что эти компоненты защищены кожухом.
3. Чистые. Потому что нет смазки, они чище. Меньше масляных следов на руках, одежде или ногах
4. Долговечные детали. В среднем ременные передачи служат в четыре раза дольше, чем цепные, прежде чем их потребуется заменить (20 000 против 5000 миль). Кроме того, меньше движущихся частей, а это означает, что меньше вещей, которые могут пойти не так. Это потенциально экономит ваши деньги в долгосрочной перспективе
5. Тихо. Они намного тише цепей, потому что нет трения металла о металл. Ременные передачи также не скрипят из-за отсутствия технического обслуживания
6. Переключение передач при остановке. Внутренние ступицы передач позволяют переключаться между передачами без педалирования, чтобы сделать переключение, как в традиционном цепном приводе

Недостатки цепных передач

• удлинение цепи вследствие износа ее шарниров и растяжения пластин;
• сравнительно высокая стоимость цепей;
• невозможность использования передачи при реверсировании без остановки;
• передачи требуют установки на картерах;
• затруднен подвод смазки к шарнирам цепи, что сокращает срок службы передачи.
• скорость движения цепи, особенно при малых числах зубьев звездочек, не постоянна, что вызывает колебания передаточного отношения.
• цепь состоит из отдельных звеньев и располагается на звездочке не по окружности, а по многограннику, что вызывает шум дополнительные динамические нагрузки;

Звездочки

Для роликовых, втулочных и зубчатых цепей форма зубьев звездочек стандартизована:

• DIN 8187-1 для роликовых цепей европей­ского типа;
• DIN 8188-1 для роликовых цепей амери­канского типа;
• DIN 8154 для втулочных цепей со сплош­ными пальцами;
• DIN 8190 для зубчатых цепей. Оптимизированная конфигурация формы зу­бьев столь же важна для безопасной работы привода механизма газораспределения, как, например, износостойкость или усталостная прочность самой цепи.

Стандарт DIN допускает значительную свободу в отношении прецизионной кон­фигурации зубьев звездочки. Как правило, применяются звездочки с максимальным пространством между зубьями. Благодаря низкой высоте головки зуба и большому про­странству между зубьями эта конструкция позволяет цепи без возмущений находить на звездочку и сходить с нее даже при высоких скоростях движения цепи.

В зависимости от доступного свободного пространства применяются дисковые колеса или звездочки с односторонними или двусто­ронними ступицами, а также звездочки пла­стинчатого типа. Выбор материала зависит от доступного пространства, условий работы и величины мощности, которую передает цепная передача (см. рис. «Звездочки» ).

Применяются звездочки, изготовленные из углеродистой и легированной, стали и колеса, изготовленные из керамических материалов. Также применяются колеса, изготавливае­мые посредством прецизионной штамповки или механической обработки с последующей термообработкой, зависящей от используе­мого материала. Решающую роль в выборе материала играют доступное пространство и последовательность сборки.

Необходимость замены цепи ГРМ часто влечет за собой замену других компонентов привода: успокоителей, натяжителей, звездочек.

Оптимальное решение — замена комплекта. Преимущества:

— все необходимое в одной коробке;

— нет необходимости в какой-либо подгонке деталей и сопряжений;

Производители запасных частей предлагают цепь и аксессуары как по отдельности, так и в виде ремонтного комплекта. Причем ремкомплекты также выпускаются разной комплектации — полные, включающие в себя все необходимое, и частичные, в состав которых входят наиболее часто изнашивающиеся компоненты.

Так, например, компания BG Automotive (Великобритания) выпускает два ремкомплекта цепи ГРМ для двигателей Z14XEP (автомобили Opel Astra H / Corsa C):

— TIMING CHAIN FULL KIT TCO235FK (полный);

— TIMING CHAIN KIT TCO235K (без звездочек).

В последние годы на рынке наметилась тенденция выпуска ремонтных комплектов различного назначения по принципу "все-в-одном". Преимущества приобретения подобных комплектов очевидны:

Во-первых, автомобилист экономит время на покупке.

Во-вторых, исключаются ошибки при комплектации крепежом, прокладками и прочими мелочами.

В-третьих, экономится время при замене комплекта — все под рукой.

Кроме того, ведущие компании-производители вкладывают в коробку пошаговую инструкцию по выполнению работ. Это особенно важно, если автомобилист решил работы выполнить своими руками.

Специалисты рекомендуют поручить осмотр и определение необходимости в замене как цепи, так и компонентов привода квалифицированным сотрудникам СТО. То же относится и к замене цепи или ремкомплекта цепного привода в целом. Работа отличается трудоемкостью, от персонала требуется знание регулировок газораспределительного механизма, принципов синхронизации элементов системы.

Тщательное выполнение всех работ, скрупулезное следование указаниям производителя — залог успеха.