Результат интеллектуальной деятельности: Приводная пластинчатая цепь

Известна роликовая цепь, выполненная по ГОСТ 13568-97 [ГОСТ 13568-97. Цепи приводные роликовые и втулочные. Общие технические условия]. Основными недостатками данной цепи являются: сложность изготовления, ввиду наличия пяти типоразмеров деталей и, по меньшей мере, двух посадок с натягом, а также повышенная шумность, вызываемая свободно установленными роликами.

Наиболее близкой к предлагаемому решению, выбранной в качестве прототипа, является приводная пластинчатая цепь с внутренним зацеплением, включающая одинаковые пластины, свободно установленные проушинами на, например, полые свертные валики, концы которых развальцованы для ограничения их осевого перемещения. Цепь и состоит из двух отдельных цепных контуров, выполненных на единых валиках, имеющих возможность поворачиваться в шарнирах вокруг своей оси пропорционально углам и количеству перегибов цепи на контуре. Валики выполнены с возможностью контактировать с зубьями звездочек непосредственно или через дистанционные втулки участками, расположенными во внутренних, свободных от пластин зонах, диаметр каждого из которых в этих зонах ограничен диапазоном:

d_в≤D≤D_с,

где D - диаметр валика в свободной от пластин зоне;

d_в - диаметр валика в зоне шарниров;

D_c - диаметр впадины между зубьями звездочки соответствующего шага,

а на каждом из участков валиков, занятых шарнирами, диаметр которых ограничен диапазоном:

0,5d_c≤d_в≤D_c,

где d_c - наружный диаметр валика стандартной цепи соответствующего шага, установлены проушинами наружные и внутренние пластины, контактирующие с ними. Каждая из пластин образует независимый шарнир с поверхностями этих участков валиков [2. Патент на изобретение RU 2598115 С1, МПК F16H 7/06. Приводная пластинчатая цепь с внутренним зацеплением/ Усов А.С., Усова Е.В. 31.03.2015].

Основным недостатком известного решения [2] является низкая долговечность цепи ввиду большого суммарного износа шарниров, приводящего к сильному удлинению цепи и, вследствие этого, к потере зацепления цепи со звездочкой, поскольку каждая из наружных и внутренних пластин образует независимый шарнир с поверхностью валиков. В процессе работы на внутренние и наружные пластины каждого звена цепи действуют одинаковые разнонаправленные силы. В результате будет происходить износ шарниров в зоне контакта валиков как с внутренними, так и наружными пластинами цепи. А суммарный износ будет равен сумме износа шарниров наружных и внутренних пластин.

Другой причиной, вызывающей повышенный износ цепи в известном решении

[2], является недостаточный диаметр валика в зоне расположения шарниров, который в прототипе может быть уменьшен даже до половины наружного диаметра валика стандартной цепи d_c. Поскольку длина втулки стандартной цепи, равная длине ее шарнира, больше суммарной ширины внутренних или наружных пластин цепи, то диаметр валика в прототипе не может быть меньше наружного диаметра валика стандартной цепи d_c из условия необходимой износостойкости шарниров цепи.

Другим недостатком известного решения [2] является недостаточная прочность валика цепи ввиду его малого диаметра. В прототипе валик полый, и недостаточный его диаметр может привести к разрушению валика в результате среза.

Цель заявляемого изобретения - увеличение долговечности и прочности цепи.

Поставленная цель достигается тем, что на каждом из участков валиков, где установлены проушинами наружные и внутренние пластины, одни из пластин, например, внутренние, неподвижно соединены с валиком, а наружные пластины соединены с ним шарнирно, причем диаметр шарниров ограничен диапазоном:

где d_ш - диаметр валика в зоне шарнира;

d_c, l_с - диаметр и длина шарнира стандартной цепи соответствующего шага;

δ - толщина пластины;

D_c - диаметр впадины между зубьями звездочки соответствующего шага;

- диаметр полого валика в зоне шарнира, мм;

- диаметр сплошного валика в зоне шарнира, мм;

F - наибольшая нагрузка в цепной передаче, Н,

при этом d_в>d_н, где d_в - диаметр валика в зоне установки внутренних пластин; d_н - диаметр валика в зоне установки наружных пластин.

Кроме того, диаметр каждого из валиков во внутренних, свободных от пластин зонах D, где он входит в контакт с зубьями звездочек, не зависит от диаметров валика в зоне установки пластин. Краткое описание фигур и чертежей:

Фиг. 1 - показан фрагмент предлагаемой цепи. Цепь состоит из полых или сплошных валиков 1, внутренних пластин 2, наружных пластин 3.

Фиг. 2 - показан фрагмент предлагаемой цепи, содержащей гладкие цилиндрические валики 1, внутренние пластины 2, наружные пластины 3 и дистанционные втулки 5.

Для ограничения осевого перемещения валиков их концы могут быть расклепаны, развальцованы (для полых валиков), в предлагаемой цепи с этой целью на концах валиков установлены шплинты 4.

Преимущество предлагаемой цепи в основном варианте состоит в том, что количество шарниров здесь сокращено вдвое по сравнению с прототипом. Это позволит значительно увеличить долговечность цепи. Уменьшение количества шарниров даст возможность снизить уровень шума, возникающего при работе передачи. В предлагаемой цепи валик в зоне расположения шарниров имеет достаточный диаметр, который может быть определен по формулам (1) - (3). Формула (1) позволяет выбрать необходимый диапазон диаметров шарниров цепи из условия их износостойкости и размещения зубьев звездочки в звеньях цепи. Формулы (2) и (3) устанавливают размеры шарниров цепи для сплошных и полых валиков из условия их необходимой прочности на срез. Проверка шарниров на смятие не требуется. Отсутствие смятия обеспечивается выполнением условия, определяемого формулой (1).

При неподвижном соединении внутренних пластин с валиками, наружные и внутренние пластины могут быть выполнены одинаковыми и установлены на валики по посадкам в системе отверстия. При этом внутренние пластины будут установлены на валики по посадке с натягом, а наружные - по посадке с зазором или по переходной посадке, в которой зазоры и натяги сравнительно невелики. При установке наружных пластин на валики, за счет срезания микронеровностей с контактных поверхностей, натяг в этом соединении практически исчезает, так как он примерно равен величине обмятия (среза) микронеровностей при сборке [3. Белоусов Ю.В., Страшное С.В. Определение контактных напряжений и зазоров в шарнирах цепных передач // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2018. Т. 19. №2. С. 147-154]. В данном случае диаметр каждого из валиков во внутренних, свободных от пластин зонах D, где он контактирует с зубьями звездочек, может быть больше, меньше или равным диаметру внутренних пластин d_в.

При неподвижном соединении с валиками наружных пластин, валики в зоне установки как наружных, так и внутренних пластин могут иметь одинаковые диаметры, и соответствующие посадки пластин на валики: внутренних - с зазором или переходных, наружных - с натягом, могут быть получены в системе вала. Тогда диаметр каждого из валиков во внутренних, свободных от пластин зонах D. где он контактирует с зубьями звездочек, может быть больше или равным диаметру внутренних пластин d_в. В последнем случае между внутренними пластинами должны быть установлены дистанционные втулки, как показано на фиг. 2.

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано в приводных устройствах, например, транспортных, сельскохозяйственных машин и оборудования, а также в других отраслях промышленности.