CC BY
42
УДК 6313-231.31.001.5
АНАЛИЗ ИЗНОСОВ ШАРНИРОВ РОЛИКОВОЙ И ПЛАСТИНЧАТОЙ ЦЕПЕЙ
А. А. СЕРЕГИН, кандидат технических наук М.П. С ИМЕН 110 В. аспирант Алова-Черноморская ГЛА E-mail; a lex а п drs eriogin @а hgtia.ru
Резюме. Разработана новая конструкция цепной передачи пластинчатой цепью. Представлен подробный анализ работы передачи и доказано увеличение долговечности работы, по сравнению с передачей роликовой цепью.
Ключевые слова: долговечность, цепная передача.
На сегодняшний день на территории РФ эксплуатируется более 400 наименований сельскохозяйственных машин, в которых используются ценные передачи. В то же время их долговечность недостаточна. Так, согласно расчетам она должна составлять не менее 15000 ч работы, при увеличении среднего шага не более 3...4 % от начального. Фактический же ресурс обычно не превышает 750... 1000 ч.
Как известно, основная конструктивная характеристика. которая влияет на продолжительность срока эксплуатации цепной передачи. — опорная площадь шарнира цепи:
(1)
где (!--■ диаметр валика цепи, мм; 1 — длина шарнира, мм.
Для повышения долговечности цепной передачи необходимо стремиться к увеличению опорной площади. Как следует из формулы (1), добиться этого можно путем увеличения длины шарнира /, либо диаметра валика с1. Первое не всегда возможно, вследствие ограничения габаритов передачи. Поэтому необходимо стремиться к увеличению диаметра валика цепи с{.
Придавая важное значение вопросам продления срока эксплуатации цепных передач сельскохозяйственных машин, мы проанализировали конструктивные параметры роликовых цепей по ГОСТ 13568-98. Оценку степени использования сечения шарниров выполняли по отношению диаметра валика (I к диаметру ролика цепи с!г Анализ показал, что сечение шарнира у роликовых цепей используется не более чем на 50 % (см. табл.). то есть элементы шар-
Таблвда 1. Параметры элементов шарнира втулоч-но-роликовых цепей по ГОСТ 13568-98
Шаг цепи, мм Диаметр валика d, мм Диаметр ролика d0, мм <У</, %
15,875 5,08 10,16 50
19,05 5,94 11,91 49,8
25,4 7.92 15,88 49,8
31,75 9.53 19.05 50
38,1 11.1 22,23 49.9
нира цепи можно увеличить без изменения размеров шаговой группы.
Так как скорости движения цепей сельскохозяйственных машин не превышают 2 м/с, то возникает возможность использования опыта проектирования тяговых цепей, в которых поперечное сечение пластин используется до 65 %. Они работают при тех же скоростях, но с более высокой нагрузкой.
Учитывая изложенное, мы разработали цепную передачу с увеличенными (до 80 %) элементами шарнира.
Рис. 1.1 lent ia я передача: / ■■ пластина цепи; 2 - вл-чик цепи; .1 - !><*чатый пеней звездочки: 4 - контейнер для смазки.
Цепь такой передачи состоит из пластин 1 поочередно или блоками нанизанных на валики 2. Ее зацепление осуществляется двухвенцовой звездочкой 3. конструкция которой позволяет разместить между зубчатыми венцами пополняемый контейнер для смазки 4.
Так как износ цепи обусловлен удельным давлением и происходит при повороте шарниров, то основное внимание уделено анализу входа и выхода шарниров в зацепление со звездочкой.
При работе звенья цепи, набегая и сбегая со звездочки, совершают поворот относительно ее оси на угол у = ,360/г (где z — число зубьев звездочки).
До входа в зацепление на шарнир цепи действует только натяжение цепи Sh и его реакция, направленная в противоположную сторону (рис. 2). Проушины звена «А» и «В» контактируют с валиком в точках I'w 1 соответственно, В момент входа валика шарнира в зацепление с зубом звездочки на валик начинает действовать сила N. перпендикулярная боковой поверхности зуба, и сила S' — направленная вдоль звена «А».
Рис. 2. Схема входа (а) и выходя (б) шарнира н і зацепления с зубом ведушей звездочки: А звено «Л»; В - звено «Л; 5'в — сша натяжения рабочей ветви передачи; - сила натяжения холостой ветви передачи; N - сила перпендикулярная боковому профилю зуба звездочки; 5" -скла напрашгешіая вдачі; звеня «А»; 2р - угол заострения зуба звездочки; ц - угол между зубьями звездочки; у - угол поворота звеньев иегш относительно осей звездочек.
Ввиду наличия сил трения, действующих в шарнире и в зацеплении, в следующий момент времени в шарнире начнется поворот. Точка контакта звена «В» с валиком начнет перемещаться скольжением из положения / в положение 2. При этом, точка контакта звена «А» с валиком не изменяется и остается в положении Г. В конце входа в зацепление шарнира угол между направлениями действия сил 5" и будет равен у = 360/ I. При дальнейшем повороте звездочки поворот в шарнире не происходит. Шарнир совершает переносное движение относительно центра звездочки. При этом, рассматриваемый шарнир, по мере удаления от шарнира входяшего в зацепление, перемещается по профилю зуба звездочки вниз ко впадине и далее на нерабочую заднюю часть зуба.
В момент схода со звездочки шарнир находится под натяжением холостой ветви и реакций Л” и N. При дальнейшем вращении звездочки в шарнире произойдет поворот. Точка контакта звена «В» с валиком останется в положении 2. а звена «А» — переместится со скольжением из положения Г в положение 2', на угол у = 360/г. После этого шарнир сойдет со звездочки и проушины
звеньев «А» и «В» будут контактировать с валиком в положениях 2‘ и 2 соответственно. При зацеплении шарнира на следующей звездочке, в нем также будет происходить скольжение поверхностей проушин и валика на угол у - 360/г, но на других участках валика. Смещение участков скольжения валиков влечет за собой их круговой износ, что позволяет прогнозировать увеличение долговечности цепи.
Мы провели микрометраж элементов шарниров цепей после наработки в равных условиях в течение 400 ч (рис. 3), В результате измерения 40 шар-
а) <У
Рис. 3. Изношенные валики (юликопой (а) и пластинчатой {б) цепей.
ниров установлено, что износ валиков роликовой цепи носит односторонний характер и составляет 0,1725 мм, а валиков пластинчатой цепи — имеет круговой характер и равен 0,0765 мм.
Выводы. Применение пластинчатой цепи обеспечивает круговой характер износа валиков, что способствует увеличению долговечности пластинчатой цепи на 41 %.
Литература.
1. Пат. 2354869 С1 Российская Федерация, МПКГ16013/06(2006.01), Г16013/18(2006.01). Разборная пластинчатая цепь/ Серегин А.А., Семенное М.П., Усов В.В., Усова К В.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Азово-Черноморских государственная агроинжененрная академия». — Л* 2007143010/11; заяв.1. 20.11.2007; опубл. 10.05.2009, бюл. № 13. - 5с.: ил.
2. Пат. На полезную модель 73424 V 1 Российская Федерации, МИК 116117/06 (2006.01). Зве)дочка для ценных передач/Серегин А. А., Семенное М.П., Усас В.В.. Усова Е.В.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего пра^жеианалыюго образования «Аюво-Черноморская государственная агроинжененрная академия». — Л1>2008100706/22; >аявл. 09.01.2008; опубл. 20.05.2008, бюл. № 14. - 2 с.: ил.
ANALYSIS OF HINGE WEAR OF ROLL AND LAMELLAR CHAINS
A. A, Se regin, M.N. Sementsov
Summary. For the purpose of increase of durability of agricultural chain drives by authors the new design of a chain drive is developed by a lamellar chain. The detailed analysis of work of drive is presented and the increase in durability of work, in comparison with drive by a roller chain is proved.
Key words: longevity, chain drive.
