Диаметр велосипедного колеса 66 см число зубьев ведущей звездочки 22

Звезды – узлы трансмиссии для осуществления цепной передачи усилий от ног велосипедиста на заднее колесо. Звездочки для велосипеда играют первостепенную роль – без них он просто не поедет. Односкоростные модели снабжаются парой – ведущей и ведомой звездами. Велосипеды с многоступенчатой трансмиссией оснащаются скоростными наборами спереди (система) и сзади – трещотка или кассета.

Количество и размеры звезд определяют гибкость велосипеда в различных дорожных условиях. Благодаря правильному передаточному отношению, можно существенно снизить энергозатраты на поездку и перемещаться с комфортной скоростью. Долговечность деталей зависит от качества материала, стиля катания и качества обслуживания – при должном уходе даже «начальные» звезды прокатают дольше профессиональных, но запущенных.

Передаточное отношение ведущих и ведомых звезд

Звезды на скоростных велосипедах располагаются на правом шатуне (ведущие) и втулке заднего колеса (ведомые). Через цепь идет передача усилий от передних шестерней к задним. Интересно, что заднее колесо, наоборот, ведущее, а переднее – ведомое.

Передаточное отношение – разница между размерами и количеством зубьев на звездах. Данный параметр напрямую влияет на скорость передвижения и мощность передачи. Высокое передаточное отношение обеспечивают большая ведущая и малая ведомая шестеренки, низкое – наоборот, малая передняя и большая задняя звездочка. Соответственно, передачи на классической трансмиссии в первом случае 3 х 8, а во втором 1 х 1.

Чем больше передняя звезда, тем выше скорость. Например, спереди имеется 44 зуба для зацепления цепи, сзади – 11 зубьев. За один оборот педалей задняя шестерня и проделают 4 оборота. Если взять передачу 22 на 11, то здесь за один оборот педалей будет сделано только 2 оборота колеса. На низких передачах наблюдается обратная ситуация: спереди цепь стоит на 22-зубчатой шестерне, а сзади на 32. Передаточное отношение меньше 1, то есть за 1 оборот педалей колеса не успевают прокрутиться полностью.

Высокие передачи предназначены для быстрого передвижения по ровной дороге. На подъемах, при встречном ветре и в плохих дорожных условиях используются пониженные передачи – скорость велосипеда ниже, зато выше мощность и меньше энергозатраты. Зачастую используются передачи со средним соотношением звезд, например, 2 х 5 и 2 х 6.

На каждую звезду системы приходится свой диапазон на кассете. Он может «плавать», то есть одна и та же задняя передача относится к двум звездам системы сразу, но, в принципе, закономерность такая:

Схема оптимального соотношения передач при разных режимах езды

Что имеем для односкоростных велосипедов? Здесь всего пара шестеренок, классическое передаточное отношение 2. Соответствует средним показателям на скоростных моделях, предназначено для передвижения по асфальту, укатанным грунтам, условно приемлемо на коротких подъемах.

Увеличить скорость велосипеда-синглспида самостоятельно можно, если поставить вперед звезду большего диаметра. Для частого преодоления горок актуальнее будет увеличить размеры задней шестерни.

И напоследок о том, как нумеруются передачи. В системе звездочки располагаются в порядке убывания, на кассетах – по возрастанию. Крайние внешние шестеренки – высшие передачи, внутренние – низшие. Меньшая передняя звезда соответствует первой, в кассете – последней передаче. По числу звезд спереди и сзади определяется ступенчатость трансмиссии, для этого множим цифры:

1 х 7 = 7 передач;
3 х 7 = 21 передача;
3 х 8 = 24 передачи;
3 х 9 = 27 передач.

И так далее. Нужно ли такое количество «скоростей» на практике? Все зависит от стиля катания и области использования велосипеда. Однако важно правильно подбирать звезды – так они и цепь будут меньше подвергаться износу, а поездки будут более комфортными. И если трансмиссия позволяет с максимальной точностью подобрать передачу, то так и надо делать.

Овальные звезды, отличия от круглых

Овальная звезда – новинка или ретро-всплеск? Можно сказать, и то, и другое. Экспериментировать с формой шестерней на цепную передачу (а именно, придавать ей сплюснутую форму) начали еще в позапрошлом столетии. Далее это как-то забылось, а в последние годы вернулось и активно внедрилось в современную веложизнь.

Эксцентриситет звездочки немногим больше нуля, поэтому форма близка к кругу, по аналогии с орбитой Земли. Максимальная сдавленность может достигать 30 %. Популярности в наше время не имеют, выпуск больше направлен на гоночные модели.

Овальная система O’symetric на спортивный велосипед

Вращающийся вокруг оси эллипс по-своему перераспределяет нагрузки и меняет эффективность передаточного момента.

Рассмотрим, в чем особенности эллипсоидных шестеренок:

скачки передаточного соотношения звезд;
более равномерное распределение нагрузок – снижение их при горизонтальном положении шатунов и увеличение при вертикальном;
ярко выражен разгон;
дополнительные нагрузки на вал каретки.

В соответствии с этим разберем плюсы и минусы таких звезд в сравнении с круглыми:

Преимущества	Недостатки
Велосипед быстрее вкатит в гору	Более быстрый износ задней кассеты
Эффективнее педалирование с низкой частотой на высоких передачах	Повышенные нагрузки на каретку
Разгон за счет дополнительного толкающего момента (система)	Требуется чаще педалировать на низких передачах
Равномерное распределение нагрузок на мышцы, меньше усталость на ровных участках	—
Легче передвигаться на МТБ с мощной амортизацией	—

Эллипсная трансмиссия оправдывает себя в случаях, когда приходится педалировать с низким каденсом. По сравнению с круглым аналогом, он дает некоторое преимущество в разгоне велосипеда с места. Также наблюдается изменение передаточного отношения без переключения.

Эллипсоидные шестерни с небольшим искривлением можно ставить на велосипеды с фикс-передачей

Комбинации положений звезд трасмиссии:

передняя – горизонтально, задняя – вертикально;
спереди – вертикально, ведомая – горизонтально;
только горизонтальное положение;
только вертикальное положение;
отклонение: например, ведущая звездочка располагается строго вертикально, а задняя отстоит на угол от прямой.

Таким образом, овальные система и кассета накладывают на велосипед отпечатки принципиальных отличий: как на внешности, так и на качестве езды.

Виды закрепления звезд на кассете

Вернемся к классическим круглым кассетам. В отличие от трещоток они различаются между собой по типу закрепления на барабанах. Велосипедные кассеты бывают:

разборные на едином барабане с разделителями;
на пауке;
на блоках (нескольких пауках);
Open-Glide;
X-Dome.

Первый тип кассеты самый простой – все звезды устанавливаются на единый шлицевой барабан. Между собой разделены перегородками – спейсерами. К недостатку относится постоянная нагрузка на барабан. Зато неоспоримое преимущество в том, что их легко разобрать и поменять одну звездочку. Их легко почистить, но при этом компоненты чаще загрязняются.

Паук – лайт-вариант разборной кассеты. Нагрузка на барабан не такая большая – здесь она поступает не от каждой звезды, а только от шлицевого крепления паука. Эти кассеты легче, реже загрязняются.

Конструкция на нескольких пауках включает в себя несколько пар плюс отдельно закрепленные на барабане маленькие звезды. Модель очень удобна тем, что новый блок легко подобрать и, в отличие от разборного аналога, не надо долго возиться со спейсерами и раскладывать всю кассету. Разработка этой штуки принадлежит японскому производителю запчастей Shimano.

Open Glide – цельный набор, который насаживается на самую большую шестерню. Неприхотливая модель: благодаря высококачественному материалу меньше износ, долгий срок службы, небольшой вес. Правда, чистить сильно загрязненную кассету проблемно.

Цельно-разборный набор шестерней SRAM X-Dome

Аналогичной конструкцией представлена система X-Dome. Здесь с барабаном контактируют и большая, и маленькая звезды. На них насаживается цельнофрезерованный блок из 7–8 звезд. И Open-Glide, и X-Dome принадлежат фирме SRAM.

Как почистить и смазать звездочки

Трущиеся механизмы требуют периодической смазки и чистки от грязи. Это позволит улучшить качество поездок и удлинит срок эксплуатации трансмиссии. В комплект классических односкоростных моделей зачастую входит защита цепи. Рекомендуется оставить ее. Она также предохраняет от лишней грязи переднюю звезду.

Уже после нескольких покатушек по лесам, пересеченке и бездорожью горный велосипед обрастает грязью. И если на колесах и раме ее хорошо видно, то в механизмах не всегда. Поэтому чаще нужно осматривать своего двухколесного коня и вовремя принимать меры.

Чистка велосипедной кассеты:
1. Разжать ободной тормоз (снять калипер на дисковом тормозе), снять заднее колесо.

2. Осмотреть на грязь. Если все очень плохо, придется снимать и разбирать кассету. При незначительных загрязнениях можно чистить прямо на колесе.

3. Для очистки лучше используются специальные узкие щетки. Они позволяют залезть в глубокие промежутки между шестернями и найти там много интересного. Да и гораздо удобнее, чем залезать в зазоры тряпкой.

4. Очистить зубчики можно при помощи старой зубной щетки или же стереть абразив мягкой салфеткой.

5. После этого протереть поверхности керосином, дать высохнуть и нанести смазку на зубчики и ямки. Одновременно с кассетой чистить и смазывать рекомендуется и цепь. Только так будет достигнут нужный результат.

Чистка системы делается по аналогии. Здесь все проще: колесо снимать не нужно, всего несколько звезд. Правда, работать нужно аккуратно, чтобы не повредить и не расстроить переключатель.

Звездочки – важнейшие составляющие трансмиссии, без которых движение невозможно в принципе. Правильный подбор передач, периодическая очистка и своевременная замена изношенных компонентов позволят избежать неприятных сюрпризов на дороге, а скоростной велосипед, действительно, будет скоростным, а не ехать только на одной передаче.

Передние звезды на велосипед

Принцип работы велосипеда понятен каждому, кто хоть раз пробовал на нем ездить или же видел как это делают другие. Передняя звезда – ведущий механизм преобразования энергии выжима педалей и передачи ее на заднюю (ведомую) звезду, приводящую в движение колесо. Другими словами, от исправной работы этого узла зависит, будет ли вообще велосипед передвигаться. Но как и во всем, со звездами следует «познакомиться» поближе, чтобы понять принципы работы, а главное правила выбора.

Прежде всего, следует классифицировать звезды на два типа: начальные и профессиональные. Первые распространены больше, так как их стоимость ниже, а функциональных особенностей меньше. Увы, с качеством материала та же история: на дешевых моделях передних (как собственно и задних) звезд часто выходят из строя зубья. Это не удивительно, ведь нагрузка, требуемая для приведения в движение заднего колеса не малая, а дешевый металл или сплав либо мягкий (тогда зубья деформируются, а звездочка гнется), либо хрупкий. Рассмотрим принцип работы и передачи энергии с передней звезды на заднюю.

Передаточное отношение передней и задней звезд

Каждый человек неоднократно видел, где расположены звезды на велосипеде: передняя на шатуне справа, задняя – на втулке колеса. Ведущем считается передняя звездочка, так как именно через приведение ее в действие, происходит подача энергии на ведомую. Интересный факт: заднее колесо по тому же принципу становится ведущим, по отношению к переднему. Это обусловлено тем, что переднее колесо, по сути, выполняет лишь пассивное преобразование полученной энергии, а усилия приходятся именно на заднее.

Под передаточным отношением следует понимать различие, прослеживаемое по таким параметрам как размер, количество зубьев. Передняя звездочка большого диаметра в сочетании с малой окружностью задней повышает передаточное отношение. Если задняя звезда большого диаметра, а передняя меньше – тогда и передаточное отношение будет ниже. Количество усилий велосипедиста при разных сочетаниях этих важных элементов тоже будет различным. Так, чем больше задняя звездочка, тем меньше нагрузки на ноги в движении и наоборот. Потому, любителям скорости необходимо устанавливать большую ведущую и маленькую, ведомую звезды.

Как выглядит на практике

Чем больше диаметр – тем большее количество зубьев на звездочке. Примером высокого передаточного отношения (больше усилий, но выше скорость) можно привести следующее соотношение: спереди 44 зуба, сзади 11. При такой комбинации достаточно сложно крутить педали, но скорость передвижения будет высокой. Это особенно актуально в движении, т.е. при переключении скоростей уже разогнавшись. Набирать разгон при 44Х11 достаточно сложно, а потому начинают езду как правило при комбинации 22 спереди 32 зубья сзади. При таком раскладе крутить педали будет достаточно просто, но эффективность каждого оборота значительно ниже. Комбинации по сути определяют передачи: повышенный – ровная дорога и высокая скорость, пониженные – при езде против ветра, на бугорок, прогулочным темпом по неровному дорожному полотну.

На рисунке выше условно обозначено оптимальное соотношение передач, для разных режимов езды. Так, слева на право в порядке понижения скоростного режима. Если упомянуть о том, что существуют не только много, но еще и односкоростные модели (которых не мало), то следует обозначить характерный для них режим (посредине рисунка). Такой режим считается среднеоборотным, а другими словами – универсальным. При такой передачи, усилия равномерно соотносятся с оборотами колеса и набором скорости.

Естественно, достаточно сложно передвигаться на односкоростном велосипеде на подъемах. Ведь по сути, они предназначены для езды по укатанным грунтовым дорогам, трассам с ровной поверхностью. При подъеме на бугорки (особенно большие), достаточно сложно крутить педали, затрачивается много энергии. Но есть выход из этой ситуации: самостоятельный подбор задней и передней звезд. Т.е. выбираем большую ведомую и малую ведущую модели и путешествовать можно даже по горам.

Нумерация передач

В системе звездочки располагаются в порядке убывания, на кассетах – по возрастанию. При необходимости перехода в скоростной режим, необходимо перевести цепь в положение крайних внешних звезд. Максимально пониженное положение – ведущая наиболее меньшая, а ведомая – максимально большая. Правило подсчета ступеней трансмиссии выглядят следующим образом:

1 задняя Х 7 передних = Семи ступенчатая трансмиссия;
3 задних Х 7 передних = 21-на ступень;
3 х 8 = 24 передачи и так далее.

Т.е. попросту перемножаем число задних звезд, на количество передних и результатом будет число ступеней трансмиссии (то количество комбинаций скоростей, которые вам доступны). Важность способности трансмиссии точно подобрать необходимую в той или иной ситуации скорость, переоценить сложно. Поэтому, чем больше скоростей, тем меньшая нагрузка на цепь, и тем более долговечно прослужат зубья и сами звездочки.

Чем овальные звезды отличаются от круглых

Едва велосипеды приобрели популярность, начались эксперименты с комплектующими. Не стала исключением и форма звезд. Более сотни лет тому назад, впервые предали овальной формы звездочке. Идея хоть и была заманчивой, но с течением времени канула в небытие, и покрылась пылью. Сейчас же мода на приплюснутые шестерни стала возвращаться вновь, раскрывая новые секреты практичности в эксплуатации. Такие изделия все можно встретить на велосипедах, предназначенных для гонок. Ниже на фото предлагается пример овальной звездочки.

Эллипс, вращаясь по оси, иначе распределяет нагрузку, чем вызывает изменения в передаточном моменте. Хотя с виду может и не понятен принцип работы, но отличия от круга все же имеются, и вот некоторые из них:

В движении происходят перепады в передаточном соотношении;
Нагрузки поступают поочередно. Так, при прокручивании эллипса в горизонтальное положение, нагрузка уменьшается, в то время как при вертикальном – нарастает вновь.
Достичь высокой скорости можно быстрее, и это ощутимо при необходимости скорейшего преодоления дистанций.
На вал каретки поступают дополнительные нагрузки.

На сравнительной таблице приведены недостатки и преимущества эллипс образных звезд для велосипеда.

Как видите, отличия между овальной и круглой формами имеются. Важно понимать цель установки того или иного типа звездочки. Ведь ведомые шестерни тоже могут быть приплюснутой формы, а это сулит определенные возможности для профессиональных велосипедистов. С формами разобрались, самое время пролить свет на способы крепления.

Виды фиксации звезд на кассете

Возвращаясь к стандартным, круглым кассетам, следует отметить их отличие от трещоток, заключающееся в том, что по разному могут крепиться на барабанах. Таким образом, можно условно разделить велосипедные кассеты на такие виды как:

Разборные, на едином барабане с разделителями. Название этого типа крепления уже дает подсказку о способе фиксации звезд: все они закрепляются на едином барабане, а между ними, в качестве перегородок, имеются спейсеры, обеспечивающие отсутствие взаимодействия между соседними шестернями. У этого вида фиксации есть и преимущества, и недостатки. Так, при частом засорении звезды можно с легкостью разобрать и почистить, заменить одну или несколько шестерней, если в том возникла необходимость. Но при этом, нельзя упускать из виду постоянную нагрузку на барабан.
На пауке. Этот способ фиксации чаще применяется на велосипедах, с целью снизить общий вес конструкции. На фото видно как именно крепятся звезды
На нескольких пауках. Конструкция достаточно интересная, так как крепится не только на нескольких пауках парами, но при этом маленькие звезды фиксируются отдельно на барабане. Такой метод сборки позволяет оперативно разобраться с внезапно возникшими трудностями, необходимостью очистки или разборки.
Еще один уникальный тип фиксации, получил название Open-Glide. Он подразумевает фиксирования набора звездочек на одну большую шестерню. К положительным сторонам следует причесть возможность замены и долговечность эксплуатации, а также малый вес. Но цена придется по карману далеко не каждому любителю.
X-Dome мало отличается от своего предшественника и типом крепления, и внешним видом. Больше отличия состоят в фирме, а точнее названии.

От типа крепления во многом зависит удобство обслуживания. Так, можно сделать вывод, что самый простой вариант все же первый. Да, барабан в разборном типе крепления страдает от повышенной нагрузки, но в то же время, при умеренной езде, он вполне долго эксплуатируется, а замена деталей – элементарная.

Чистка и смазка звездочек

Передняя, как и задняя звезды подвергаются загрязнению. Смазка, используемая для цепи, оставляет свой след, а пыль скапливается в местах стыка зубьев и звеньев. Таким образом, если длительное время не проводить очистку, звездочки загрязняются наслоениями пыли и масла. От части, этот процесс замедляется на односкоростных велосипедах, где предусмотрена защита цепи. Она представлена в виде кожуха из пластика, металла, сплавов. Ее использование рекомендуется не только для того, чтобы уберечь от загрязнений цепь, но и предотвратить появление налета на звездочке.

Для очистки звездочки, рекомендуется снять ее (или их, если речь идет о кассете). Тщательно очистите поверхность с помощью мелкозернистой наждачной бумаги, а затем смажьте профильным маслом (многие используют солидол, Литол и так далее). Установите звездочки обратно и продолжайте наслаждаться поездками по любимым местам!

Расчет шестеренки по диаметру окружности

В результате геометрического расчета прямозубых цилиндрических колес (без смещения) определим следующие их параметры (рисунок 2): межосевое расстояние , модуль зубьев m, числа зубьев шестерни z₁ и колеса z₂, делительные диаметры шестерни и колеса , диаметры окружности вершин и , диаметры окружности впадин и , ширина венцов колеса и шестерни .

Рисунок 2 — Параметры цилиндрических колес

1) Рассчитаем предварительно межосевое расстояние, выбрав коэффициент ширины колеса =0,4; полагая, что пара расположена симметрично опорам:

где К_а – коэффициент, для прямозубой передачи К_а = 495 МПа 1/3 ;

u – передаточное число редуктора, u = ……;

T₂ – вращающий момент на валу колеса, T₂ = …. Н·м;

[σ_H] — допускаемое контактное напряжение, [σ_H] = 491 МПа;

– коэффициент ширины венца зубчатого колеса, рекомендуемые значения = 0,4;

– коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине венца зубчатого колеса, определяемый в зависимости от расположения колеса по отношению к опорам и коэффициента ширины колеса =1,3

2) Найдем предварительно делительный диаметр шестерни

3) Зададим число зубьев шестерни, учитывая, что z_min =17:

4) Подберем из стандарта величину модуля зубьев, для этого предварительно рассчитаем

Из ГОСТ 9563-60 (стандартный ряд m: 1; 1,25; 1,5; 1,75; 2; 2,25; 2,5; 2,75; 3; 3,5; 4; 4,5; 5; 5,5; 6; 7)

мм.

5) Найдем число зубьев сопряженного колеса

6) Рассчитаем геометрические параметры проектируемой передачи при

модуле зубьев m=2,25 мм,

числах зубьев шестерни z₁=17 и колеса z₂=71:

Фактическое передаточное число

Отклонение от заданного передаточного числа

Диаметры делительных окружностей

(если надо задать в п.3) большее число z₁ (18, 19, 20 – 30))

Диаметры окружностей вершин

Диаметры окружностей впадин

Ширину венца шестерни назначаем больше ширины венца колеса с целью облегчения сборки механизма.

мм,

В таблице 2 приведены основные параметры передачи.

Окружная скорость вращения колёс в полюсе зацепления (на делительном диаметре)

По рекомендациям (табл. 2.5 в [3]) принимаем степень точности изготовления зубчатых колес 9-В (ГОСТ 1643-81), что означает 9-ю степень кинематической точности, плавности и контакта зубьев; вид сопряжения В (нормальный боковой зазор).

Таблица 2 — Основные параметры передачи

Модуль зубьев зубчатого колеса

Зубчатая передача впервые была освоена человеком в глубокой древности. Имя изобретателя осталось скрыто во тьме веков. Первоначально зубчатые передачи имели по шесть зубьев — отсюда и пошло название «шестерня». За многие тысячелетия технического прогресса передача многократно усовершенствовалась, и сегодня они применяются практически в любом транспортном средстве от велосипеда до космического корабля и подводной лодки. Используются они также в любом станке и механизме, больше всего шестеренок используется в механических часах.

Что такое модуль зубчатого колеса

Современные шестерни далеко ушли от своих деревянных шестизубых предков, изготавливаемых механиками с помощью воображения и мерной веревочки. Конструкция передач намного усложнилась, тысячекратно возросли скорость вращения и усилия, передаваемые через такие передачи. В связи с этим усложнились и методы их конструирования. Каждую шестеренку характеризует несколько основных параметров

диаметр;
число зубьев;
шаг;
высота зубца;
и некоторые другие.

Одним из самых универсальных характеристик является модуль зубчатого колеса. Существует для подвида — основной и торцевой.

Скачать ГОСТ 9563-60

В большинстве расчетов используется основной. Он рассчитывается применительно к делительной окружности и служит одним из важнейших параметров.

Для расчета этого параметра применяют следующие формулы:

Параметры зубчатых колес

Модуль зубчатого колеса можно рассчитать и следующим образом:

где h — высота зубца.

где De — диаметр окружности выступов,а z — число зубьев.

Что же такое модуль шестерни?

это универсальная характеристика зубчатого колеса, связывающая воедино такие его важнейшие параметры, как шаг, высота зуба, число зубов и диаметр окружности выступов. Эта характеристика участвует во всех расчетах, связанных с конструированием систем передач.

Формула расчета параметров прямозубой передачи

Чтобы определить параметры прямозубой шестеренки, потребуется выполнить некоторые предварительные вычисления. Длина начальной окружности равна π×D, где D — ее диаметр.

Расчет модуля зубчатого колеса

Шаг зацепления t – это расстояние между смежными зубами, измеренное по начальной окружности. Если это расстояние умножить на число зубов z, то мы должны получить ее длину:

проведя преобразование, получим:

Если разделить шаг на число пи, мы получим коэффициент, постоянный для данной детали зубчатой передачи. Он и называется модулем зацепления m.

размерность модуля шестерни — миллиметры. Если подставить его в предыдущее выражение, то получится:

выполнив преобразование, находим:

Отсюда вытекает физический смысл модуля зацепления: он представляет собой длину дуги начальной окружности, соответствующей одному зубцу колеса. Диаметр окружности выступов D_e получается равным

где h’- высота головки.

Высоту головки приравнивают к m:

Проведя математические преобразования с подстановкой, получим:

Диаметр окружности впадин D_i соответствует D_e за вычетом двух высот основания зубца:

где h“- высота ножки зубца.

Для колес цилиндрического типа h“ приравнивают к значению в 1,25m:

Устройство зубчатого колеса

Выполнив подстановку в правой части равенства, имеем:

что соответствует формуле:

и если выполнить подстановку, то получим:

Иначе говоря, головка и ножка зубца относятся друг к другу по высоте как 1:1,25.

Следующий важный размер, толщину зубца s принимают приблизительно равной:

для отлитых зубцов: 1,53m:
для выполненных путем фрезерования-1,57m, или 0,5×t

Поскольку шаг t приравнивается к суммарной толщине зубца s и впадины s_в, получаем формулы для ширины впадины

для отлитых зубцов: s_в=πm-1,53m=1,61m:
для выполненных путем фрезерования- s_в= πm-1,57m = 1,57m

Характеристики конструкции оставшейся части зубчатой детали определяются следующими факторами:

усилия, прикладываемые к детали при эксплуатации;
конфигурация деталей, взаимодействующих с ней.

Детальные методики исчисления этих параметров приводятся в таких ВУЗовских курсах, как «Детали машин» и других. Модуль шестерни широко используется и в них как один из основных параметров.

Для отображения шестеренок методами инженерной графики используются упрощенные формулы. В инженерных справочниках и государственных стандартов можно найти значения характеристик, рассчитанные для типовых размеров зубчатых колес.

Исходные данные и замеры

На практике перед инженерами часто встает задача определения модуля реально существующей шестерни для ее ремонта или замены. При этом случается и так, что конструкторской документации на эту деталь, как и на весь механизм, в который она входит, обнаружить не удается.

Самый простой метод — метод обкатки. Берут шестерню, для которой характеристики известны. Вставляют ее в зубья тестируемой детали и пробуют обкатать вокруг. Если пара вошла в зацепление — значит их шаг совпадает. Если нет — продолжают подбор. Для косозубой выбирают подходящую по шагу фрезу.

Такой эмпирический метод неплохо срабатывает для зубчатых колес малых размеров.

Для крупных, весящих десятки, а то и сотни килограмм, такой способ физически нереализуем.

Результаты расчетов

Для более крупных потребуются измерения и вычисления.

Как известно, модуль равен диаметру окружности выступов, отнесенному к числу зубов плюс два:

Последовательность действий следующая:

измерить диаметр штангенциркулем;
сосчитать зубцы;
разделить диаметр на z+2;
округлить результат до ближайшего целого числа.

Зубец колеса и его параметры

Данный метод подходит как для прямозубых колес, так и для косозубых.

Расчет параметров колеса и шестерни косозубой передачи

Расчетные формулы для важнейших характеристик шестерни косозубой передачи совпадают с формулами для прямозубой. Существенные различия возникают лишь при прочностных расчетах.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Быстрое моделирование шестерней по параметрам

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Вопрос о моделировании шестерней поднимался неоднократно, но решения либо подразумевали использование серьезных платных программ, либо были слишком упрощенными и им не хватало инженерной строгости.

В этой статье я постараюсь с одной стороны, дать сухую мэйкерскую инструкцию, как смоделировать шестерню по нескольким легко измеряемым параметрам, с другой, не обойду и теорию.

В качестве примера возьмем шестерню от дроссельной заслонки автомобиля:

Это классическая цилиндрическая прямозубая шестерня с эвольвентным зацеплением (точнее, это две таких шестерни).

Принцип эвольвентного зацепления:

Для нас важно, что подавляющее большинство встречающихся в быту шестерней имеют именно эвольвентное зацепление.

Для изучения параметров шестерней воспользуемся программой с остроумным названием Gearotic. Мощнейшая узкоспециализированная программа для моделирования и анимирования всевозможных шестерней и передач.

Бесплатная версия не дает экспортировать сгенерированные шестерни, но нам и не надо. Непосредственно моделировать будем позже.

Итак, запускаем Gearotic

Первые два столбца Wheel и Pinion

Wheel — это будет наша шестерня, а Pinion — ответная часть, которая нас в данном случае не интересует.

Teeth — количество зубьев

Mods — модификаторы формы зуба. Самый простой способ понять, что они делают — поварьировать их. Не все параметры применяются автоматически. После изменения нужно нажимать кнопку ReGen. В нашем случае (как и в большинстве других) оставляем эти значения по умолчанию.

Галка Planetary — выворачивает шестерню зубьями внутрь (коронная шестерня).

Галка Rght Hnd (Right Hand) — меняет направление скоса у косозубых шестерней.

Блок Size Params

DP (Diametral Pitch) — число зубьев, деленное на диаметр делительной окружности (pitch diameter)

Неинтересный для нас параметр, т.к. измерять диаметр делительной окружности неудобно.

Module (модуль) — важнейший для нас параметр. Вычисляется по формуле M=D/(n+2), где D — внешний диаметр шестерни (легко измеряемый штангенциркулем), n — число зубьев.

Pressure Angle (угол профиля) — острый угол между касательной к профилю в данной точке и радиусом — вектором, проведенным в данную точку из центра колеса.

Существуют типичные значения этого угла: 14.5 и 20 градусов. 14.5 используется гораздо реже и в основном на очень маленьких шестернях, которые на FDM-принтере всё равно отпечатаются с большой погрешностью, так что на практике можно смело ставить 20 градусов.

Rack Fillet — сглаживание основания зуба. Оставляем 0.

Блок Tooth Form

Оставляем Involute — эвольвентное зацепление. Epicylcoidal — циклоидное зацепление, используемое в точном приборостроении, например, в часовых механизмах.

Face Width — толщина шестерни.

Spur — наша прямозубая шестерня.

Helical — косозубая шестерня:

Вернемся к нашей шестерне.

Большое колесо имеет 47 зубьев, внешний диаметр 44.6 мм, диаметр отверстия 5 мм, толщину 6 мм.

Модуль будет равен 44.6(47+2)=0.91 (округлим до второго знака).

Вносим эти данные:

Слева расположена таблица параметров. Смотрим Outside Diam (внешний диаметр) 44.59 мм. Т.е. вполне в пределах погрешности измерения штангенциркуля.

Таким образом мы получили профиль нашей шестерни, выполнив всего одно простое измерение и посчитав количество зубьев.

Укажем толщину (Face Width) и диаметр отверстия (Shaft Dia в верхней части экрана). Жмем Add Wheel to Proj для получения 3d-визуализации:

Увы, бесплатная версия не дает экспортировать результат, поэтому придется задействовать другие инструменты.

Устанавливаем FreeCAD Кто не владеет Фрикадом — не волнуйтесь, глубоких знаний не потребуется. Скачиваем плагин FCGear.

Находим папку, куда установился Фрикад. В папке Mod создаем папку gear и помещаем в нее содержимое архива.

После запуска Фрикад в выпадающем списке должен появиться пункт gear:

Выбираем его, затем Файл — Создать

Нажимаем на иконку involute gear вверху экрана, затем выделяем появившуюся шестерню в дереве слева и переходим на вкладку ‘Данные’ в самом низу:

В этой таблице параметров

teeth — количество зубьев

height — толщина (или высота)

alpha — угол профиля

backlash — значение угла для косозубых шестерней (мы оставляем 0)

Остальные параметры являются модификаторами и, как правило, не используются.

Вносим наши значения:

Добавим еще одну шестерню.

Укажем высоту 18 мм (общая высота нашей исходной шестерни), количество зубьев — 10, модуль 1.2083 (диаметр 14.5 мм)

Удерживая клавишу Ctrl выделим в дереве шестерни и нажмем Создать объединение нескольких фигур на панели инструментов.

Затем, опять же удерживая Ctrl, выделим сначала получившуюся единую шестерню, а затем цилиндр и нажмем Выполнить обрезку двух фигур

Далее выделяем результат, Файл — Экспортировать. сохраняем в stl. Шестерня готова.

P.S. Хотел еще немного поговорить об экзотических случаях, но статья получилась большой, так что наверное, в другой раз.

Подпишитесь на автора

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Расчет шестеренки по диаметру окружности

Что такое модуль зубчатого колеса

диаметр;
число зубьев;
шаг;
высота зубца;
и некоторые другие.

Для расчета этого параметра применяют следующие формулы:

Параметры зубчатых колес

Модуль зубчатого колеса можно рассчитать и следующим образом:

где h — высота зубца.

где De — диаметр окружности выступов,а z — число зубьев.

Что же такое модуль шестерни?

Формула расчета параметров прямозубой передачи

Расчет модуля зубчатого колеса

проведя преобразование, получим:

размерность модуля шестерни — миллиметры. Если подставить его в предыдущее выражение, то получится:

выполнив преобразование, находим:

где h’- высота головки.

Высоту головки приравнивают к m:

Проведя математические преобразования с подстановкой, получим:

Диаметр окружности впадин D_i соответствует D_e за вычетом двух высот основания зубца:

где h“- высота ножки зубца.

Для колес цилиндрического типа h“ приравнивают к значению в 1,25m:

Устройство зубчатого колеса

Выполнив подстановку в правой части равенства, имеем:

что соответствует формуле:

и если выполнить подстановку, то получим:

Иначе говоря, головка и ножка зубца относятся друг к другу по высоте как 1:1,25.

Следующий важный размер, толщину зубца s принимают приблизительно равной:

для отлитых зубцов: 1,53m:
для выполненных путем фрезерования-1,57m, или 0,5×t

Поскольку шаг t приравнивается к суммарной толщине зубца s и впадины s_в, получаем формулы для ширины впадины

для отлитых зубцов: s_в=πm-1,53m=1,61m:
для выполненных путем фрезерования- s_в= πm-1,57m = 1,57m

Характеристики конструкции оставшейся части зубчатой детали определяются следующими факторами:

усилия, прикладываемые к детали при эксплуатации;
конфигурация деталей, взаимодействующих с ней.

Исходные данные и замеры

Такой эмпирический метод неплохо срабатывает для зубчатых колес малых размеров.

Для крупных, весящих десятки, а то и сотни килограмм, такой способ физически нереализуем.

Результаты расчетов

Для более крупных потребуются измерения и вычисления.

Как известно, модуль равен диаметру окружности выступов, отнесенному к числу зубов плюс два:

Последовательность действий следующая:

измерить диаметр штангенциркулем;
сосчитать зубцы;
разделить диаметр на z+2;
округлить результат до ближайшего целого числа.

Зубец колеса и его параметры

Данный метод подходит как для прямозубых колес, так и для косозубых.

Расчет параметров колеса и шестерни косозубой передачи

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Зубча́тое колесо́ или шестерня́ [1] , зубчатка [2] — основная деталь зубчатой передачи в виде диска с зубьями на цилиндрической или конической поверхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса.

Обычно термины зубчатое колесо, шестерня, зубчатка являются синонимами, но некоторые авторы называют ведущее зубчатое колесо шестернёй, а ведомое — колесом [2] . Происхождение слова «шестерня́» доподлинно неизвестно, хотя встречаются предположения о связи с числом «шесть». Л. В. Куркина, однако, выводит термин из слова «шест» (в смысле «ось») [3] .

Зубчатые колёса обычно используются па́рами с разным числом зубьев с целью преобразования крутящего момента и числа оборотов валов на входе и выходе. Колесо, к которому крутящий момент подводится извне, называется ведущим, а колесо, с которого момент снимается — ведомым. Если диаметр ведущего колеса меньше, то крутящий момент ведомого колеса увеличивается за счёт пропорционального уменьшения скорости вращения, и наоборот. В соответствии с передаточным отношением, увеличение крутящего момента будет вызывать пропорциональное уменьшение угловой скорости вращения ведомой шестерни, а их произведение — механическая мощность — останется неизменным. Данное соотношение справедливо лишь для идеального случая, не учитывающего потери на трение и другие эффекты, характерные для реальных устройств.

Содержание

Цилиндрические зубчатые колёса [ править | править код ]

Профиль зубьев колёс как правило имеет эвольвентную боковую форму. Однако существуют передачи с круговой формой профиля зубьев (передача Новикова с одной и двумя линиями зацепления) и с циклоидальной. Кроме того, в храповых механизмах применяются зубчатые колёса с несимметричным профилем зуба.

Параметры эвольвентного зубчатого колеса:

m — модуль колеса. Модулем зацепления называется линейная величина в π раз меньшая окружного шага P или отношение шага по любой концентрической окружности зубчатого колеса к π, то есть модуль — число миллиметров диаметра делительной окружности приходящееся на один зуб. Тёмное и светлое колёсо имеют одинаковый модуль. Самый главный параметр, стандартизирован, определяется из прочностного расчёта зубчатых передач. Чем больше нагружена передача, тем выше значение модуля. Через него выражаются все остальные параметры. Модуль измеряется в миллиметрах, вычисляется по формуле:

z — число зубьев колеса
p — шаг зубьев (отмечен сиреневым цветом)
d — диаметр делительной окружности (отмечена жёлтым цветом)
d_a — диаметр окружности вершин тёмного колеса (отмечена красным цветом)
d_b — диаметр основной окружности — эвольвенты (отмечена зелёным цветом)
d_f — диаметр окружности впадин тёмного колеса (отмечена синим цветом)
h_aP+h_fP — высота зуба тёмного колеса, x+h_aP+h_fP — высота зуба светлого колеса

В машиностроении приняты определённые значение модуля зубчатого колеса m для удобства изготовления и замены зубчатых колёс, представляющие собой целые числа или числа с десятичной дробью: 0,5; 0,7; 1; 1,25; 1,5; 1,75; 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5 и так далее до 50. (подробнее см. ГОСТ 9563-60 Колеса зубчатые. Модули)

Высота головки зуба — h_aP и высота ножки зуба — h_fP — в случае т. н. нулевого зубчатого колеса (изготовленного без смещения, зубчатое колесо с «нулевыми» зубцами) (смещение режущей рейки, нарезающей зубцы, ближе или дальше к заготовке, причем смещение ближе к заготовке наз. отрицательным смещением, а смещение дальше от заготовки наз. положительным) соотносятся с модулем m следующим образом: h_aP = m; h_fP = 1,25 m, то есть:

h f P h a P = 1 , 25 >>>=1,25> >

Отсюда получаем, что высота зуба h (на рисунке не обозначена):

h = h f P + h a P = 2 , 25 m >+>=2,25m> >

Вообще из рисунка ясно, что диаметр окружности вершин d_a больше диаметра окружности впадин d_f на двойную высоту зуба h. Исходя из всего этого, если требуется практически определить модуль m зубчатого колеса, не имея нужных данных для вычислений (кроме числа зубьев z), то необходимо точно измерить его наружный диаметр d_a и результат разделить на число зубьев z плюс 2:

Продольная линия зуба [ править | править код ]

Зубчатые колеса классифицируются в зависимости от формы продольной линии зуба на:

17. Длина общей нормали цилиндрических прямозубых колес

Измерение толщины зубьев при длине общей нормали W имеет то преимущество перед измерением по постоянной хорде, что не требуется более точного изготовления зубчатых колес по наружному диаметру.

Для прямозубых колес без смещения

для колес со смешением (при коэффициенте смещения х)

здесь W’ — длина общей нормали цилиндрических прямозубых колес при m_n = 1.
Значения W’ в зависимости от числа зубьев колеса и числа зубьев, охватываемых при измерении, указаны в таблице, приведенной ниже.

Дайна общей нормали W’ цилиндрических прямозубых колес при m_n = 1 мм

Виды зубчатых колес, шестерен

Цилиндрические шестерни

Поперечный профиль зуба

Обычно шестерни имеют профиль зубьев с эвольвентной боковой формой. Так как эвольвентное зацепление имеет ряд преимуществ перед остальными: форма этих зубьев соответствует условиям их прочности, зубья легко изготовить и обработать, шестерни не чувствительны к точности установки. Тем не менее, существуют зубчатые передачи с циклоидальной формой профиля зубьев, а так же с шестернями с круговой формой профиля зубьев, например — передача Новикова. Помимо этого, применяется несимметричный профиль зуба, например в храповых механизмах.

Параметры эвольвентной шестерни:

Модуль шестерни (m) – это основной параметр, который определяется из прочностного расчёта зубчатых передач. Чем сильнее нагрузка на передачу, тем больше значение модуля, единица измерения модуля – миллиметры.

Расчет модуля шестерни:

d — диаметр делительной окружности

z — число зубьев шестерни

d_a — диаметр окружности вершин темной шестерни

d_b — диаметр основной окружности — эвольвенты

d_f — диаметр окружности впадин темной шестерни

В машиностроении приняты стандартные значения модуля зубчатого колеса для удобства изготовления и замены зубчатых колёс, представляющие собой числа от 1 до 50.

Высота головки зуба — h_aP и высота ножки зуба — h_fP в случае, так называемого, «нулевого» зубчатого колеса соотносятся с модулем m следующим образом: h_aP = m; h_fP = 1,2 m, то есть:

Отсюда получаем, что высота зуба h = 2,2m

Так же можно практически вычислить модуль шестерни, при этом, не имея всех данных для определения модуля, по следующей формуле:

Продольная линия зуба

Прямозубые шестерни

Прямозубые шестерни — самый применяемый тип зубчатых колёс. Зубья расположены в радиальных плоскостях, линия контакта зубьев пары зубчатых колес параллельна оси вращения, как и оси обеих зубчатых колес (шестеренок) располагаются строго параллельно.

Косозубые шестерни

Косозубые шестерни – это модернизированная версия прямозубых шестерен. Зубья, в таком случае, расположены под углом к оси вращения. Зацепление зубьев этих шестерен происходит тише и плавнее, чем у прямозубых. Они применяются либо в малошумных механизмах, либо в тех которые требуют передачи большого крутящего момента на больших скоростях. К недостаткам этого типа шестерен можно отнести: увеличенную площадь соприкосновения зубьев, что вызывает значительное трение и нагрев деталей, а вследствие: потеря мощности и дополнительное использование смазочных материалов; так же механическая сила, направленная вдоль оси шестеренки, вынуждает применять упорные подшипники для установки вала.

Шевронные колёса

Шевронные шестерни решают проблему механической осевой силы, которая возникает в случае применения косозубых колес, так как зубья шевронных (елочных) колёс изготавливаются в виде буквы «V» (или же они образовываются стыковкой двух косозубых колёс со встречным расположением зубьев). Осевые механические силы обеих половин шевронной шестерни взаимно компенсируются, поэтому нет нет необходимости использования упорных подшипников для установки валов. Шевронная передача является самоустанавливающейся в осевом направлении, в следствии чего, в редукторах с шевронными колесами один из валов устанавливают на подшипниках с короткими цилиндрическими роликами — плавающих опорах.

Шестерни с внутренним зацеплением

Шестерни такого типа имеют зубья, нарезанные с внутренней стороны. При их использовании происходит одностороннее вращение ведущей и ведомой шестерен. В данной зубчатой передаче меньше затрат на трение, а значит выше КПД. Применяются зубчатые колеса с внутренним зацеплением в ограниченных по габаритам механизмах, в планетарных передачах, в шестеренных насосах, в приводе башни танка.

Винтовые шестерни

Шестерни имеют форму цилиндра с расположенными на нем зубьями по винтовой линии. Эти шестеренки используются на непересекающихся валах, которые располагаются перпендикулярно друг друга, угол между ними 90°.

Секторные шестерни

Секторная шестерня – это часть (сектор) шестерни любого типа, она позволяет сэкономить в габаритах полноценной шестерни, так как применяется в передачах, где не требуется вращение этого зубчатого колеса (шестеренки) на полный оборот.

Шестерни с круговыми зубьями

Шестерни этого типа имеют линию зубьев в виде окружности радиуса, за счет этого контакт в передаче происходит в одной точке на линии зацепления, которая располагается параллельно осям шестерен. Передачи с круговыми зубьями «Передача Новикова» имеет лучшие ходовые качества, чем косозубые – высокую плавность хода и бесшумность, высокую нагрузочную способность зацепления, но при одинаковых условиях их ресурс работы и КПД ниже, к прочему изготовление этих шестерен значительно сложнее. Поэтому применение таких шестеренок ограниченно.

Конические шестерни

Конические шестерни имеют различные виды, отличаются они по форме линий зубьев, с прямыми, с криволинейными, с тангенциальными, с круговыми зубьями. Применяются конические зубчатые передачи в машинах для движения механизма, где требуется передать вращение с одного вала на другой, оси которых пересекаются. Например, в автомобильных дифференциалах, для передачи момента от двигателя к колесам.

Зубчатая рейка

Зубчатая рейка является частью зубчатого колеса с бесконечным радиусом делительной окружности. Вследствие этого ее окружности представляют собой прямые параллельные линии. Эвольвентный профиль зубчатой рейки тоже имеет прямолинейное очертание. Это свойство эвольвенты является наиболее важным при изготовлении зубчатых колёс. Передачу с применением зубчатой планки (рейки) называют — реечная передача (кремальера), она используется для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот. Состоит передача из зубчатой рейки и прямозубого зубчатого колеса (шестеренки). Применяется такая передача в зубчатой железной дороге.

Звездочка

Шестерня-звезда — это основная деталь цепной передачи, которая используется совместно с гибким элементом — цепью для передачи механической энергии.

Коронная шестерня

Коронная шестерня – это особый тип шестерен, их зубья находятся на боковой поверхности. Такая шестерня работает, как правило, в паре с прямозубой или с барабаном (цевочное колесо), состоящим из стержней. Такая передача используется в башенных часах.

Зубчатые передачи

Достоинства:
практически неограниченная передаваемая мощность
малые габариты и вес
стабильное передаточное отношение
высокий КПД, который составляет в среднем 0,97 — 0,98

Недостатки:
шум в работе на высоких скоростях (может быть снижен при применении зубьев соответствующей геометрической формы и улучшении качества обработки профилей зубьев)

Преимущественное распространение получили передачи с зубьями эвольвентного профиля, которые изготавливаются массовым методом обкатки на зубофрезерных или зубодолбежных станках. Достоинство эвольвентного зацепления состоит в том, что оно мало чувствительно к колебанию межцентрового расстояния

При высоких угловых скоростях вращения рекомендуется применять косозубые шестерни, в которых зубья входят о зацепление плавно, что и обеспечивает относительно бесшумную работу.
Недостатком косозубых шестерен является наличие осевых усилий, которые дополнительно нагружают подшипники. Этот недостаток можно устранить, применив сдвоенные шестерни с равнонаправленными спиралями зубьев или шевронные шестерни.
Шевронные шестерни, ввиду высокой стоимости и трудности изготовления применяются сравнительно редко — лишь для уникальных передач большой мощности.
При малых угловых скоростях вращения применяются конические прямозубые шестерни, при больших — шестерни с круговым зубом, которые в настоящее время заменили конические косозубые шестерни, применяемые ранее.
Конические гипоидные шестерни тоже имеют круговой зуб, однако оси колес в них смещены, что создает особенно плавную и бесшумную работу. Передаточное отнесение в зубчатых парах колеблется в широких пределах, однако обычно оно равно 3 — 5

Основные определения из теории зацепления шестерен

Начальными называются воображаемые окружности, которые при зацеплении шестерен катятся без скольжения одна по другой

Делительными называются воображаемые окружности, по которым происходит номинальное деление зубьев. Для них справедливо уравнение:
d _д = mZ
Если шестерни не имеют коррекции, то начальные и делительные окружности совпадают

Окружностями выступов и впадин называются окружности, ограничивающие вершины и впадины зубьев

Основными называются окружности, по которым развертываются эвольвенты, очерчивающие профили зубьев
d = d _д cosα

Шагом t называется расстояние по дуге делительной окружности между одноименными профилями соседних зубьев

Основным шагом t называется шаг по основной окружности

Модулем называется отношение диаметра делительной окружности к числу зубьев или шага к π

Ритчем р называется число зубьев, приходящееся на один дюйм делительной окружности

Линией зацепления ЛЗ называется геометрическое место точек контакта зубьев в зацеплении. В эвольвентном зацеплении ЛЗ — прямая, нормальная к профилю зубьев в полюсе зацепления и касательная к основным окружностям

Углом зацепления α называется угол между линией зацепления и перпендикуляром к линии центров

Углом наклона спирали зубьев косозубых шестерен β называется угол между осью зуба и образующей делительного цилиндра или конуса

Коэффициентом перекрытия ε называется отношение дуги зацепления к основному шагу

Коэффициентом коррекции ξ называется отношение величины профильного смещения к модулю

Материал и термообработка шестерен

Стальные шестерни изготавливаются из качественных и легированных сталей с термообработкой.
Наибольшее распространение получили: для серийного производства — улучшение; для серийного и массового — цементация и закалка (при наличии соответствующего оборудования — закалка токами высокой частоты)

Несколько советов по изготовлению звёздочек для цепной передачи

До широкого распространения станков с ЧПУ зубья звездочек цепных передач нарезали чаще всего на обычных фрезерных станках дисковыми фрезами в делительных головках или – реже — червячными фрезами на зубофрезерных станках. Но для полного соответствия профиля зуба…

…при обработке дисковой фрезой теоретическому профилю необходимо для каждого числа зубьев звездочки изготовить «свою» фрезу. Производство огромной номенклатуры дорогостоящих фрез экономически нецелесообразно, и для цепи одного типоразмера стали делать 5 фрез, как некий компромисс между точностью получаемого профиля и стоимостью.

Фреза №1 – для z=7 и 8

Фреза №2 – для z=9…11

Фреза №3 – для z=12…17

Фреза №4 – для z=18…35

Фреза №5 – для z>35

Сегодня на станках плазменной, лазерной, электроэрозионной, гидроабразивной резки с ЧПУ, фрезерных с ЧПУ можно изготавливать без специального дорогостоящего инструмента звездочки цепных передач с профилями зубьев точно соответствующими теории. Это, безусловно, положительно сказывается на износостойкости и цепи и зубьев при эксплуатации передачи.

При создании управляющей программы для изготовления профилей зубьев звездочки цепной передачи в большинстве случаев необходимо получить или сделать dxf-файл с чертежом контура детали в натуральную величину (в масштабе 1:1).

Современные CAD-программы для конструкторов-механиков решают эту задачу за «пару кликов мышью». Представленный далее геометрический расчет звездочки цепной передачи в Excel покажет – «как они это делают» и поможет сделать чертеж тем, у кого нет этих дорогостоящих CAD-программ.

Размеры венца звездочек

При конструировании звездочки цепных передач учитывают, что она должна выполнять ряд основных функций:

передавать момент вращения с ведущего вала на ведомый;
захватывать и высвобождать звенья цепи без рывков и ударов;
удерживать механизм в плоскости вращения.

Для этого ее форма и размеры должны строго соответствовать результатам расчета.

Согласно рекомендациям ГОСТ 591-69, регламентирующего звездочки к приводным роликовым и втулочным цепям при проектировании исходят из следующих начальных параметров:

шаг цепи t;
количество зубцов z;
диаметр окружности зацепления d1;

Основные размеры, определяющие геометрическую форму изделия, это:

диаметр делительной окружности D дел;
диаметр окружности выступов D выст;
радиус впадин r;

Расчет параметров звездочки цепной передачи по заданному шагу цепи осуществляется в следующей последовательности:

Оси шарниров звеньев во время зацепления с зубцами цепного привода располагаются на делительной окружности, расчет диаметра проводят по формуле:
Расчет окружности выступов:
Расчет радиуса впадин (в мм) r = 0,5025 * d1 + 0,05.
Расчет диаметра окружности впадин D впад = D дел — 2 * r.

При построении чертежа звездочки для цепной передачи D выст рассчитывают с точностью до 0,1 миллиметра, другие параметры-с точностью до 0,01 мм.

Расчет в Excel профиля звездочки.

Расчет звездочки цепной передачи выполняется по формулам Таблицы 1 и Таблицы 2 ГОСТ 591-69. Расчет некоторых дублирующих размеров я не стал выполнять, а оставшиеся, необходимые для прорисовки профиля параметры, расположил в таблице в порядке выполнения построений.

Программа в MS Excel:

Исходных данных — всего два, по ним автоматически определяются все расчетные параметры. Пользователь вводит число зубьев звездочки и выбирает из выпадающего списка цепь по ГОСТ 13568-97, все остальное происходит автоматически!

Проектировочный расчет в Excel роликовой цепной передачи, определяющий исходные данные для рассматриваемой программы, в подробном изложении найдете здесь.

Формулы:

Формулы в программе, как было замечено выше, расположены не в логической последовательности выполнения вычислений, а в порядке потребности в значениях размеров для выполнения геометрических построений.

9. λ=t/d1

10. K=f(λ)

при λ≤1,5 K=0,480

при 1,5<λ≤1,6 K=0,532

при 1,6<λ≤1,7 K=0,555

при 1,7<λ≤1,8 K=0,575

при λ>1,8 K=0,565

Последнее значение K явно выбивается из логической цепи чисел, но соответствует ГОСТ 591-69. Ошибка в ГОСТе? Скорее всего — да. (Никто не удосужился за почти 50 лет ее исправить…) Однако, ошибка не критическая. Во многих источниках K=0,5 вне зависимости от значения λ.

11. γ=180/z

12. De=t*(K+1/tg (γ))

13. dд=t/sin(γ)

14. Di=dд-2*r

15. e/2=0,015*t

В точных кинематических реверсивных передачах следует назначить e=0.

16. r=0,5025*d1+0,05

17. α=55-60/z

18. r1=0,8*d1+r

19. β=18-56/z

20. FG=d1*(1,24*sin(φ) — 0,8*sin(β))

21. φ=17-64/z

22. r2=d1*(1,24*cos (φ)+0,8*cos (β) -1,3025) -0,05

23. bn=f (b1)

при n=1 bn=0,93*b1-0,15

при n=2 и n=3 bn=0,90*b1-0,15

при n=4 bn=0,86*b1-0,3

24. Bn=(n-1)*A+bn

25. Dc=t*1/tg (γ) -1,3*h

26. r3=1,7*d1

27. h3=0,8*d1

28. r4=f (t)

при t≤35 r4=1,6

при t>35 r4=2,5

Алгоритм построения профиля зуба:

1. Из центра звездочки проводим вертикальную осевую линию через центр будущей впадины и наклоненную на угол γ осевую линию, которая пройдет через центр зуба.

2. Из того же центра строим три окружности – выступов, с диаметром De; делительную, с диаметром dд; и впадин, с диаметром Di.

3. Чертим осевую линию параллельную вертикальной осевой, отступив от нее на расстояние, равное половине смещения — e/2.

4. Из центраO — пересечения делительного диаметра и смещенной осевой линии — строим дугу с радиусом r и углом α.

5. На продолжении отрезка EO находим точку O1 (EO1=r1) и проводим дугу радиусом r1 на уголβ.

6. Из точки F откладываем отрезок FG под углом φ к наклонной осевой, проходящей через центр зуба.

7. На перпендикуляре к отрезку FG, проведенном из точки G, находим центр O2 (GO2=r2) и чертим из точки G дугу радиусом r2 до пересечения с диаметром окружности выступов.

Фронтальный профиль зуба построен. Осталось сделать зеркальную копию профиля вправо от вертикальной оси и размножить по всей окружности.

Построение поперечного профиля зубьев звездочки, думаю, не требует каких-либо дополнительных пояснений. Единственное, на что хотелось бы обратить внимание, это — выполнение диаметра обода Dc. Если его по невнимательности завысить, ролики цепи не «сядут» во впадину, и цепь будет опираться на звездочку торцами боковых пластин… (Недолго будет опираться…)

Расчет цепной передачи

Для цепной передачи выбираем открытую приводную роликовую однорядную цепь ГОСТ 13568-97.

Последовательность проектировочного расчета цепных передач.

1. Определяем числа зубьев звездочки.

2. Выбираем ориентировочный шаг цепи tпр

по частоте ее вращения
n1
(табл. 5.1)

Таблица 5.1 Значения шага роликовой цепи в зависимости от частоты вращения малой звездочки при Z1≥15

3. Принимаем по табл. 5.2 ориентировочное значение допускаемого среднего давления в шарнирах

Таблица 5.2 Допускаемое удельное давление в шарнирах для втулочных и роликовых цепей при Z1=15..30

4. Определяем коэффициент нагрузки, учитывающий условия эксплуатации по табл. 5.3.

5. Определяем расчетный шаг t

однорядной цепи,
m
= 1; для двухрядной
m
= 2. Полученное значение шага
t
округляем до стандартного. По расчетному шагу принимаем цепь ПР по ГОСТ 13568-97 (табл. 5.4)

6. Рассчитаем среднюю скорость цепи v

и окружную силу
Рt
, после чего проверим износостойкость цепи. При несоблюдении условия
р<
необходимо увеличить шаг цепи или принять двухрядную цепь и расчет повторить.

Таблица 5.3 Эксплуатационные коэффициенты

Условия работы передачи
Характер нагрузки:
– спокойная, слабые толчки	KД = 1
– с толчками или переменная	KД = 1,25…1,5
Способ регулировки межосевого расстояния:
– оттяжная звездочка или нажимной ролик	Kp =

7. Проверим выбранную цепь по коэффициенту запаса прочности (табл. 5.5) > . При несоблюдении условия > необходимо увеличить шаг цепи или принять двухрядную цепь и расчет повторить.

8. Определим геометрические размеры передачи.

Таблица 5.4 Цепи приводные роликовые однорядные типа ПР ГОСТ 13568-97

1 – внутреннее звено; 2 – наружное звено; 3 – соединительное звено; 2 – переходное звено; 5 – двойное переходное звено

Разруш. нагрузка, кН,Масса 1 м цепи, кгF

Примеры условных обозначений цепей:

Цепь приводная роликовая однорядная с шагом 12,7 мм и разрушающей нагрузкой 18,2 кН:

Цепь ПР-12,7-18,2
ГОСТ 13568-97
.

Цепь приводная роликовая двухрядная шага 25,4 мм с разрушающей нагрузкой 171 кН:

Цепь 2ПР-25,4-171
ГОСТ 13568-97
.

Таблица 5.5 Запас прочности цепи по износостойкости и усталостной выносливости

] ( при скорости цепи
v,
м/с)

Посмотреть каталоги

Звездочки с шагом 9,525-12,7-15,875-19,05-25,4 можно приобрести уже готовые из наличия, выбрав необходимую из каталога.

Звездочки с шагом от 31,75 мм, 38,1 мм, 44,45 мм, 50,8 мм и более, в настоящий момент возможно приобрести ТОЛЬКО под заказ.

1) Звездочки цепи изготовлены из конструкционной качественной стали 45, что является неотъемлемым условием для длительной и безотказной ее работы.

2) Звездочки имеют термообработанный профиль зуба, благодаря специальной термической обработке с помощью ТВЧ «токов высокой частоты», что позволяет придать заданную твердость, а соответственно, и износостойкость только лишь зубьям приводной звездочки цепи до HRC 42 единиц на необходимую глубину, и, самое главное, только при таком способе термической обработке остальные элементы звездочки как:

— Черновое отверстие, односторонняя ступица звездочки (ее диаметр и длина) остаются не закаленными, с начальными значениями твердости материала, что позволяет быстро и без дополнительных затрат на высокопрочный инструмент и время произвести дальнейшую механическую обработку под необходимые посадочные и габаритные размеры уже самого узла, где и работает звездочка.

Читать также: Размеры линий на чертеже по госту

— Также, такой способ обработки позволяет при больших диаметрах звездочки сохранить соосность и плоскостность каждого зуба относительно друг друга по всему диаметру звездочки и исключить недопустимые значения возможного радиального биения, вследствие возможного коробления при объемной закалке.

— Низкая цена, благодаря большой серийности

3) На всех звездочках, поставляемых , нанесено клеймо на боковой поверхности звезды, с обозначением типа цепи и количества зубьев, благодаря которому можно без особой потери времени определить точную номенклатуру. Например, звездочка «08В30», где: 08— упрощенное цифровое обозначение шага цепи 12,7 мм см. таблицу ниже

В — обозначает серию цепи, цепь изготовлена в соответствии с DIN 8187-1 30 – количество зубьев звездочки.

cosec 180°/z	ctg 180°/z	z	cosec 180°/z	ctg 180°/z	z
до 120	Св. 120 до 260	Св. 260 до 500	Св. 500 до 800	Св. 800 до 1250	Св. 1250	до 120	Св. 120 до 260	Св. 260 до 500	Св. 500 до 800	Св. 800 до 1250	Св. 1250	до 120	Св. 120 до 260	Св. 260 до 500	Св. 500 до 800	Св. 800 до 1250	Св. 1250
До20 Св.20 и 35 Св.35 до 55 » 55	25 32	32 40	40 50	50 60	60 80	— —	60 80	80 100	100 120	120 160	160 200	— —	160 200	200 250	250 320	320 400	400 500	h11	h12	h14	-2000	-2400	-3000
h10	h11	h12
h10	h11	h12
h11	h12	h14
6,2	13,2	2,1	—	—	15,2	32,4	—	17	52.8
B= 1,14 t		B= 1,11 t			B= 1,08 t

Звездочки приводные для роликовых цепей

По каталогу предлагается купить звездочки приводные для роликовых цепей в Москве. В продаже представлен широкий выбор готовой продукции, также есть возможность приобрести изделия нестандартных типоразмеров под заказ. Наша компания является официальным представителем сразу нескольких зарубежных производителей, а предлагаемая продукция соответствует международным стандартам. Заказать звездочки для приводных цепей предлагается оптом и в розницу по невысоким ценам.

Особенности конструкции и основные виды

Звездочки приводные для роликовых цепей — это неотъемлемая часть цепной передачи. Они представляют собой металлические зубчатые колеса, зубья зацепляют ролики приводной цепи и обеспечивают передачу энергии. Такие изделия используются в различных механизмах: это промышленное оборудование, сельскохозяйственная техника, гусеничный транспорт и многое другое. Ключевое преимущество цепной передачи – более высокая нагрузочная способность, по сравнению с ременной, а также постоянное передаточное отношение. Звездочки приводные роликовых цепей со временем изнашиваются: поверхность зубьев стачивается, в результате изделие перестает справляться со своими функциями и требует замены. Роликовая конструкция цепи обеспечивает зубчатым колесам долгое использование: трение скольжения заменяется трением качения, ролик прокатывается по зубцу колеса, что замедляет его износ. Однако любые детали со временем выходят из строя, поэтому звездочки необходимо своевременно менять. В каталоге нашей компании представлено несколько типов звездочек:

Ведущие и ведомые. Они различаются по расположению в конструкции механизма и выполняемой функции.
Промежуточные. Они устанавливаются на ведомой ветви, их задача – не допустить провисания цепи при большом расстоянии между валами.
Натяжные. Такой тип звездочек предназначен для натяжения приводных цепей, это обеспечивает точное центрирование и снижает вибрации при движении цепи.

В каталоге вы найдете широкий выбор готовых изделий, которые могут использоваться для однорядных цепей, а также двухрядных и многорядных разновидностей. Они изготовлены по стандарту ISO 606-94, а также по стандарту ANSI B29.1M.

Параметры выбора

Чтобы правильно подобрать звездочки для приводных цепей, необходимо знать название сопрягаемой цепи, ее шаг и рядность. Кроме того, нужно знать требуемое число зубьев колеса или его наружный диаметр. Чтобы механизм работал плавно, рекомендуется подбирать звездочку с большим количеством зубьев. В этом случае приводная роликовая цепь будет перемещаться без рывков, и сохранится постоянная величина передаточного отношения. Если колесо имеет нечетное количество зубцов, оно прослужит дольше. В зависимости от назначения различают следующие варианты конструкции звездочек для цепной передачи:

Звездочки со ступицей. Они могут соединяться с валом при помощи шпонки или втулки, количество зубцов – от 8 до 125.
Плоские зубчатые колеса без ступицы. Они применяются для однорядных цепей, для двухрядных цепей может использоваться сдвоенный вариант. Изделия имеют черновое отверстие под расточку до нужного диаметра в соответствии с размерами вала.
Многозубые звездочки, применяемые для цепной передачи высокой точности.

Вся продукция, представленная в каталогах , снабжается клеймом на боковой поверхности зубчатого колеса. Клеймо содержит информацию о подходящем типе приводной цепи и количестве зубьев, с его помощью можно быстро подобрать изделия с подходящими параметрами под цепь определенного размера и назначения.

Преимущества универсальной конструкции звездочек

Представленные в продаже звездочки для приводных роликовых цепей изготовлены из высокопрочной конструкционной стали марки 45. В большом количестве можно приобрети готовую продукцию с шагом 9,525-12,7-15,875-19,05-25,4, а выбрать изделия для цепной передачи лучше по нашему каталогу. Цепные звездочки, имеющие шаг от 31,75, 38,1, 44,45, 50,8 миллиметров можно заказать, их изготовление займет минимум времени. Профиль зуба проходит специальную термическую обработку с применением токов высокой частоты. В результате металл приобретает высокую прочность до HRC 42 единиц, при этом закалку проходят только непосредственно зубья звездочки. Черновое отверстие и односторонняя ступица закалку не проходят, в результате металл легко подвергается обработке. Отверстие без больших трудозатрат расширяется до диаметра вала, изготовление звездочек цепных передач таким способом делает их универсальным вариантом для использования. Зубчатые колеса для приводных цепей, предлагаемые в нашем каталоге, имеют следующие преимущества:

Высокая прочность и износостойкость. Специальная обработка обеспечивает изделиям долгий срок использования.
Соосность и плоскостность зубьев по всему диаметру благодаря высокоточной обработке по современным технологиям. Искривления не допускаются, и это предотвращает превышение допустимых значений радиального биения.
Невысокая цена благодаря массовому серийному производству. предлагает купить продукцию партиями любого объема, при заказе от официального дилера производителя гарантируется невысокая стоимость.

Прочность HRC 42 единицы позволяет изделию выдерживать длительные высокие нагрузки, изделия отличаются высокой износостойкостью.

Упрощенное цифровое обозначение

Параметры выбора звездочек

Приведенная выше информация определяет то, что звездочка цепной передачи характеризуется довольно большим количеством различных свойств, которые должны учитываться при выборе наиболее подходящего варианта исполнения. Рекомендациями по выбору назовем следующее:

Наружный диаметр. Этот параметр определяет то, какой длины устанавливается приводная цепь и какое усилие может передаваться. Показатель наружного диаметра варьирует в достаточно большом диапазоне. Кроме этого, слишком большой диаметр не позволяет проводить установку в конкретном случае. При различных диаметрах звездочки проводится понижение или повышение количества передаваемых оборотов. Оптимальное передаточное отношение. Довольно большое распространение получило понятие передаточного отношения звездочки. Это значение определяет то, сколько зубьев ведущего элемента приходится на зубья ведомого. Для определения подобного показателя применяются специальные формулы. Диаметр внутреннего посадочного отверстия также имеет значение. Этот показатель во многом зависит от наружного диаметра, также варьирует в достаточно большом диапазоне

При выборе рекомендуется уделять внимание и размерам шпоночной выемки. Тип применяемого материала при изготовлении изделия может оказывать влияние на эксплуатационные характеристики. В большинстве случаев применяется углеродистая сталь, которая обладает достаточной прочностью и износоустойчивостью

В последнее время большое распространение получили изделия из легированных сплавов, так как они более устойчивы к воздействию повышенной влажности. В большинстве случаев проводится термическая обработка для существенного повышения эксплуатационных характеристик. Форма зуба в большинстве случаев стандартная. По этому признаку выбирается изделие крайне редко.

В продаже встречается просто огромное количество различных вариантов исполнения звездочек для приводных цепей. При выборе проводится визуальный осмотр, в ходе которого выявляют:

Отсутствие дефектов. Есть вероятность того, что при производстве были допущены ошибки, которые становятся причиной появления трещин, выемок и других дефектов. Они могут негативно отразиться на прочности и других эксплуатационных характеристиках.
Точность геометрической формы. Этот момент проверить достаточно сложно, так как даже отклонение в несколько миллиметров может стать причиной возникновения биения и других проблем. Визуально подобный дефект практически не выявить.
Неравномерность оттенка металла указывает на то, что термическая или другая обработка была проведена с нарушениями. Именно поэтому рекомендуется отдавать предпочтение вариантам исполнения с однородным цветом.

В целом можно сказать, что заусенцы и другие дефекты указывают на низкое качество детали

Именно поэтому следует уделять внимание другим приводным звездочкам, которые на вид выглядят идеально. Основные параметры звездочек во многом определяют эксплуатационные характеристики механизма

Изготовление звездочек

ООО «Механический ремонт» осуществляет изготовление звездочек . -по чертежу, эскизу ,образцу -из любого материала

Цепные передачи применяются: в станках, дорожных и подъемно-транспортных машинах, буровом оборудовании и особенно широко сельскохозяйственных машинах.

Основные параметры звездочек:

b — ширина ролика звездочки; t — шаг цепи звездочки; D — наружный диаметр звездочки z — количество зубьев звездочки цепной; L- ширина звездочки цепной; d — диаметр посадки на вал звездочки цепной.

Таблица параметров звездочек Звездочки к цепям с шагом t 9,525 до t 50,8мм

ООО «Механический ремонт» изготовит звездочки на своем оборудовании.

сталь 40;
сталь 40Х;
сталь 45Х;
нержавейка;
прочие высокопрочные материалы с применением: закалки, цементации и термоулучшения.

Для цепей: Звездочки для цепи ПР; Звездочки для цепи ПРА; Звездочки для цепи ПРИ; Звездочки для цепи американского стандарта; Звездочки для цепи европейского стандарта; Звездочки для цепи ролик.

Для уточнения стоимости и условий сотрудничества звоните прямо сейчас: +7(812)621-65-56, +7(800)707-32-79; .

Звездочки для цепей

Звездочки для приводных цепей представлены профилированными колесами, которые на поверхности имеют зубья. Эти элементы изделия предназначены для зацепления с приводной цепью на момент ее эксплуатации. Особенности заключаются в нижеприведенных моментах:

Изделие отличается от стандартных зубчатых колес и шкивов. При этом отличия заметны визуально.
Форма зуба характеризуется тем, что она не предназначена для непосредственного зацепления и контакта на момент эксплуатации.
При изготовлении звездочек применяется металл, характеризующийся повышенной устойчивостью к износу.
Основной характеристикой можно назвать количество зубьев. При этом производятся однорядные и многорядные варианты исполнения.

Подобное изделие сегодня получило широкое распространение, применяется в качестве основного элемента при создании различных механизмов.

Звездочки со ступицей

Одно-, двух- и трехрядные звездочки для приводных цепей со ступицей под расточку. Также возможна поставка приводных звездочек с отверстием заданного диаметра в соответствии с эскизом заказчика. Данный элемент цепной передачи может быть соединен с валом различными способами (с помощью шпонки, переходной втулки и проч.) В зависимости от рядности, шага цепи и наружного диаметра звездочки количество зубьев варьируется от 8 до 125.

Читать также: Силовые тиристоры содержание драгметаллов

Параметры и режимы ускоренных стендовых испытаний цепей на надежность

В.1 Установлены следующие группы испытаний цепей:

А – для цепей, работающих преимущественно в передачах мотоциклов, мотороллеров, в масляной ванне или при периодической смазке;

Б – для цепей, работающих преимущественно в открытых тихоходных передачах при периодической смазке (передачи сельскохозяйственных и им подобных машин);

В – для цепей, работающих в приводах машин общепромышленного назначения в условиях периодической смазки;

Г – для цепей, работающих преимущественно в быстроходных передачах в масляной ванне.

В.2 Условия стендовых испытаний цепей на надежность должны соответствовать указанным в таблицах В.1, В.2.

В.3 Расчетную нагрузку для многорядных цепей типов 2ПР, 3ПР и 4ПР, испытываемых по режимам таблиц В.1 и В.2, определяют путем умножения расчетной нагрузки для соответствующих однорядных цепей на коэффициент, равный:

1,8 – для двухрядной цепи;

2,5 – для трехрядной цепи;

3,0 – для четырехрядной цепи.

В.4 Продолжительность испытания согласно таблицам В.1, В.2 указана с учетом времени периода приработки.

Для многорядных цепей типов 2ПР, 3ПР и 4ПР нормы средней наработки до отказа и установленной безотказной наработки определяют умножением средней наработки до отказа и установленной безотказной наработки для соответствующих однорядных цепей на коэффициент, равный соответственно 0,8; 0,6; 0,5.

В.5 В таблицах В.1, В.2 предельное увеличение длины отрезка цепи от его начального значения с числом звеньев по таблице 8 дано без учета износа в период приработки.

Таблица В.1 – Группа испытания А

до отказа, не менее

Таблица В.2 – Группа испытания Б

Типоразмер цепи	Параметры базового контура	Режимы и результаты испытаний
Количество звеньев в контуре	Число зубьев звездочки	Частота вращения ведущей звездочки, мин-1	Передаваемая нагрузка, даН	Период приработки	Средняя наработка до отказа, не менее	Установленная безотказная наработка, не менее	Предельное увеличение длины измеряемого отрезка цепи, мм
ведущей	ведомой	ч
ПР-19,05-31,8	110	19	19	1200	200	40	1200	760	1,9
ПР-25,4-60	110	19	19	800	400	65	900	570	1,9
ПР-31,75-89	100	17	17	600	605	100	850	540	2,4
ПР-38,1-127	100	17	17	450	945	150	850	540	2,3
ПР-44,45-172,4	100	17	17	350	1025	200	800	500	1,8
ПР-50,8-127	94	17	17	280	1470	250	750	460	1,8
ПР-63,5-354	94	17	17	220	2320	300	650	410	1,5

Ключевые слова

: приводные роликовые и втулочные цепи, размеры, разрушающая нагрузка

Классификация цепей

По назначению:

приводные цепи
тяговые цепи
грузовые цепи.

В некоторых механизмах грузоподъёмные цепи, например, цепная таль с ручным приводом, играют роль приводных цепей.

По конструкции различают приводные цепи:

роликовые,
втулочные,
зубчатые,
фасоннозвенные.

Роликовые приводные цепи

Зацепление цепи со звездочкой происходит через свободно вращающийся закаленный ролик, который, поворачиваясь на втулке, перекатывается по зубу звездочки, образуя шарнир скольжения. Такая конструкция позволяет выровнять давление зуба на втулку и уменьшить изнашивание как втулки, так и зуба.

Пластины очерчены контуром, напоминающим цифру 8 и обеспечивающим равную прочность пластины во всех сечениях. Роликовые цепи имеют широкое распространение. Их применяют при скоростях v ≤ 15 м/сек.

Приводные роликовые цепи выпускают по ГОСТ 13568-75. Различают:

однорядные нормальные (ПР),
однорядные длиннозвенные облегченные (ПРД),
однорядные усиленные (ПРУ),
двухрядные (2ПР),
трехрядные (ЗПР),
четырехрядные (4ПР),
с изогнутыми пластинками (ПРИ).

Из роликовых однорядных цепей наиболее распространены нормальные ПР. Длиннозвенные облегченные цепи ПРД изготовляют с пониженной разрушающей нагрузкой; допускаемая скорость для них до 3 м/сек. Усиленные цепи ПРУ изготовляют повышенной прочности и точности; их применяют при больших и переменных нагрузках, а также при высоких скоростях.

Многорядные цепи позволяют увеличивать нагрузку пропорционально числу рядов, поэтому их применяют при передаче больших мощностей. Роликовые цепи с изогнутыми пластинами повышенной податливости применяют при динамических нагрузках (ударах, частых реверсах и т. д.).

Рис. 2 — Однорядные и двухрядные роликовые цепи

Втулочные приводные цепи

Втулочные приводные цепи по конструкции подобны роликовым, но не имеют роликов, что удешевляет цепь, уменьшает ее массу, но существенно увеличивает износ втулок цепи и зубьев звездочек.

Втулочная однорядная цепь (см. рис. 3) состоит из внутренних пластин, напрессованных на втулки, свободно вращающиеся на валиках, на которых напрессованы наружные пластины. В зависимости от передаваемой мощности приводные втулочные цепи изготовляют однорядными (ПВ) и двухрядными (2ПВ). Эти цепи просты по конструкции, имеют небольшую массу и наиболее дешевы, но менее износоустойчивы, поэтому применение их ограничивают небольшими скоростями, обычно до 10 м/сек.

Втулочные и роликовые цепи изготовляют однорядными и многорядными с числом рядов 2, 3, 4 и более. Многорядная цепь с меньшим шагом t позволяет заменить однорядную с большим шагом и тем самым уменьшить диаметры звездочек, снизить динамические нагрузки в передаче. Многорядные цепи могут работать при существенно больших скоростях движения цепи. Нагрузочная способность цепи возрастает почти прямо пропорционально числу рядов.

Соединение концов цепи при четном числе ее звеньев производят соединительным звеном, при нечетном – менее прочным переходным звеном с изогнутыми пластинами. Поэтому применяют цепи с четным числом звеньев.

Однорядные и двухрядные втулочные цепи типа ПВ выпускают по ГОСТ 13568-75.

Рис. 3 — Однорядные и двухрядные втулочные цепи типа ПВ

Тяговые пластинчатые цепи

Тяговые пластинчатые цепи (втулочные и роликовые) выпускают по ГОСТ 588-81; этот ГОСТ распространяется на тяговые пластинчатые втулочные, роликовые и катковые цепи (с гладкими катками и подшипниками скольжения), применяемые в подъемно-транспортных машинах и других механизмах.

Приводные зубчатые цепи

Приводные зубчатые цепи выпускают по ГОСТ 13552-81. Эти цепи работают плавно, с небольшим шумом, обеспечивают высокую кинематическую точность передачи вследствие равномерного изменения шага в процессе работы, обладают повышенной надежностью. Зубчатые цепи состоят из набора пластин зубообразной формы, шарнирно соединенных между собой. Число пластин определяет ширина цепи, которая зависит от передаваемой мощности. Рабочими гранями пластин являются плоскости зубьев, расположенные под углом 60°, которыми каждое звено цепи садится на два зуба звездочки. Благодаря этой особенности зубчатые цепи обладают минимально возможным шагом и поэтому допускают более высокие скорости. Для устранения бокового спадания цепи со звездочки применяют направляющие пластины, расположенные по середине цепи или по бокам ее. Зубчатые цепи по сравнению с другими работают более плавно, с меньшим шумом, лучше воспринимают ударную нагрузку, но тяжелее и дороже.

Рис. 4 — Зубчатая цепь

Фасоннозвенные цепи

Фасоннозвенные цепи различают двух типов:

крючковые;
штыревые.

Крючковая цепь состоит из звеньев одинаковой формы, отлитых из ковкого чугуна или штампованных из полосовой стали 30Г без дополнительных деталей. Сборку и разборку этой цепи осуществляют путем взаимного наклона звеньев на угол 60°.

В штыревой цепи литые звенья из ковкого чугуна соединяются зашплинтованными стальными (из стали Ст3) штырями.

Фасоннозвенные цепи применяют при передаче небольших мощностей, при малых скоростях (крючковая — до 3 м/сек, штыревая — до 4 м/сек), обычно в условиях несовершенной смазки и защиты. Звенья фасоннозвенных цепей не обрабатывают. Благодаря небольшой стоимости и легкости ремонта фасоннозвенные цепи широко применяют в сельскохозяйственных машинах.

Конструкция ступицы и диска звездочек цепных передач

Ступица и диск звездочки чаще всего отливаются или фрезеруются в качестве единой детали. Ступица служит для крепления изделия на ведущем или ведомом валу механизма. Она должна обеспечивать надежную фиксацию, исключающую осевые и радиальные биения детали на валу. Поэтому к качеству внутренней поверхности предъявляются высокие требования. Крепление осуществляется с помощью:

шлица для скоростных и высоконагруженных цепных приводов;
шпонки для тихоходных цепных приводов.

Диаметр ступицы должен удовлетворять двум требованиям:

обеспечивать прочность конструкции;
не утяжелять ее сверх необходимого.

Для чугунных деталей его обычно выбирают равным 1,65 от диаметра вала, для стальных коэффициент расчета снижается до 1,55.

Длина ступицы определяется характером фиксации на валу- шпонкой или шлицем и обычно расчет делают в диапазоне 1,2-1,5 от диаметра вала.

Для звездочек малых размеров ширина диска выбирается равной ширине зубца. Для изделий больших размеров, особенно высоконагруженных, ширину увеличивают до 5%, в зависимости от радиуса закругления основания зубца.

Рассчитанные размеры округляются до ближайшего числа из стандартного ряда размеров.

Конструкция ступицы и диска звездочек цепных передач

шлица для скоростных и высоконагруженных цепных приводов;
шпонки для тихоходных цепных приводов.

Диаметр ступицы должен удовлетворять двум требованиям:

обеспечивать прочность конструкции;
не утяжелять ее сверх необходимого.

Рассчитанные размеры округляются до ближайшего числа из стандартного ряда размеров.

Материалы звездочек цепных передач

Изделия подвергаются большим ударным нагрузкам, поэтому для их изготовления применяют стальные сплавы:

со средним содержанием углерода и с легирующими добавками, закаляемые до твердости 45-55 ед.;
подвергаемые цементированию на глубину 1-1,5 мм и последующему закаливанию до 55-60 ед.

Для малошумных цепных приводов применяют такие материалы, как текстолит, полиамидные и полиформальдегидные пластмассы. Они амортизируют удары звеньев роликовой цепи, снижают шумы и вибрацию и продлевает срок службы цепей. Это происходит за счет снижения динамических нагрузок на звенья. Такие детали менее прочны, чем стальные, поэтому цепные приводы с ними ограничены по передаваемой мощности. Точный расчет передачи углового положения зубчатой цепью проводится при проектировании механизмов систем управления, в том числе для летательных аппаратов.

Для цепных приводов с низкой скоростью хода (не более 2 метров в секунду) и малыми динамическими нагрузками применяют также чугун. Термообработкой твердость изделий доводят до 350-430 единиц по HB. В тяжелых условиях эксплуатации, в сельхозмашинах и дорожных механизмах, используют упрочненные чугуны с пониженным коэффициентом трения.

Для снижения динамических нагрузок, уровней шума и вибрации в высокоскоростных цепных передачах применяют также специальные покрытия- как наплавка металлов, так и напыление тефлонового слоя.

Конструкция ступицы и диска звездочек цепных передач

шлица для скоростных и высоконагруженных цепных приводов;
шпонки для тихоходных цепных приводов.

Диаметр ступицы должен удовлетворять двум требованиям:

обеспечивать прочность конструкции;
не утяжелять ее сверх необходимого.

Рассчитанные размеры округляются до ближайшего числа из стандартного ряда размеров.

Размеры венца звездочек

При конструировании звездочки цепных передач учитывают, что она должна выполнять ряд основных функций:

передавать момент вращения с ведущего вала на ведомый;
захватывать и высвобождать звенья цепи без рывков и ударов;
удерживать механизм в плоскости вращения.

Для этого ее форма и размеры должны строго соответствовать результатам расчета.

шаг цепи t;
количество зубцов z;
диаметр окружности зацепления d1;

Основные размеры, определяющие геометрическую форму изделия, это:

диаметр делительной окружности D дел;
диаметр окружности выступов D выст;
радиус впадин r;

Оси шарниров звеньев во время зацепления с зубцами цепного привода располагаются на делительной окружности, расчет диаметра проводят по формуле:
Расчет окружности выступов:
Расчет радиуса впадин (в мм) r = 0,5025 * d1 + 0,05.
Расчет диаметра окружности впадин D впад = D дел — 2 * r.

Звездочки под втулку

Данные звездочки фиксируются на валу посредством переходной втулки типа «тапербуш». Втулка крепится к зведочке с помощью трех винтов, фиксацию узла на валу обеспечивает шпоночное соединение. В ассортименте представлены звездочки TBS 08В-1, 10В-1 и12А-1 для приводных цепей ПР.

Цепная звездочка представляет собой металлическое колесо с зубьями, которые используются для зацепления роликов приводной цепи. Число зубьев – один из основных параметров звездочек. Кроме того, в зависимости от количества рядов зубьев различают однорядные и многорядные приводные звездочки. Подобное оборудование используется в сельскохозяйственных и промышленных машинах, в строительных механизмах, гусеничном транспорте и т.д.

Предлагаемые нами звездочки для цепей типа ПР производятся из конструкционной углеродистой стали марки 45 с твердостью до 42 HRC. Это один из наиболее распространенных материалов для ответственных деталей приводных механизмов, требующих повышенной прочности.

В «Техприводе» Вы можете купить цепные звездочки российского производства. Демократичная цена — наше главное преимущество. По вопросам приобретения продукции обращайтесь к нашим специалистам.

Классификация передач. Приводные роликовые цепи различают (рис. 77): однорядные нормальные (ПР), однорядные длиннозвенные облегченные (ПРД), однорядные усиленные (ПРУ), двух (2ПР)-, трех (ЗПР)-и четырехрядные (4ПР) и с изогнутыми пластинками (ПРИ).

Рис.77. Виды приводных цепей: а – втулочная однорядная, б – роликовая однорядная, в – роликовая двухрядная, г – роликовая с изогнутыми пластинами, д – зубчатая, е – фасонозвенная крючковая, ж – фасонозвенная штыревая.

Назначение. Цепные передачи относится к механическим передачам зацепления с гибкой связью и применяют для передачи вращательного вращения между валами расположенным на значительных расстояниях и при необходимости обеспечить постоянное передаточное отношение. Цепная передача состоит из расположенных соосно на некотором расстоянии друг от друга звездочек, и охватывающей их цепи. Вращение ведущей звездочки преобразуется во вращение ведомой благодаря сцеплению цепи с зубьями звездочек. В связи с вытягиванием цепей по меpe их износа натяжное устройство цепных передач должно регулировать натяжение цепи. Это регулирование, по аналогии с ременными передачами, осуществляют либо перемещением вала одной из звездочек, либо с помощью регулирующих звездочек или роликов.

Читать также: Инструмент для брошюровки дерева

Преимущества. Благодаря зацеплению отсутствует скольжение тягового органа. Возможность передачи движения между валами на большие расстояния (до 8М). Меньшие габариты, чем у ременных передач, особенно по ширине. Меньшие нагрузки на опоры валов передачи. Возможность передачи вращения одной цепью нескольким валам. Больший КПД.

Недостатки. Повышенный шум и вибрации вследствие удара звеньев цепи по звездочкам, которые повышаются с увеличением ее скорости. Увеличение шага цепи в процессе эксплуатации в связи с ее износом. Необходимость устройств для натяжения цепей. Отсутствие жидкостного трения в шарнирах увеличивает их износ поэтому необходима смазка периодическая или постоянная. Скорость цепи неравномерна, особенно при малых числах зубьев звездочек, что создает дополнительные динамические нагрузки и колебания передаточного числа.

Сферы применения. Цепные передачи применяют в транспортных, сельскохозяйственных, строительно-дорожных, горных и нефтяных машинах, а также в металлорежущих станках.

По мощности передачи применяются при 100КВт, (в некоторых передачах до 3000КВТ), по окружной скорости – 15М/с, по передаточным числам 7, КПД цепных передач 0,94…0,97.

Геометрический расчет. Центры шарниров цепи при зацеплении с зубьями звездочки располагаются на делительной окружности звездочек, который определяется

Где Р – Шаг цепи; – Число зубьев звездочки.

Для приводных цепей зубья звездочек определяют все размеры зубьев, а также диаметр вершин И впадин зубьев этих звездочек (рис. 78).

Минимальное межосевое расстояние Атіп Цепной передачи принимают в зависимости от передаточного числа И Передачи и условия, что угол обхвата цепью меньшей звездочки составляет не менее 120°, т. е. при И Расчет цепной передачи – 3.3 out of 5 based on 11 votes

Источники:

https://velofans.ru/vibor/velosipednye-zvezdochki
https://cyclearea.ru/velosipednye-sostavlyayushhie/perednie-zvezdy-na-velosiped
https://moy-instrument.ru/masteru/raschet-shesterenki-po-diametru-okruzhnosti.html
https://ltruck-service.ru/elektro/raschet-zvezdochki.html