ЦЕПНОЙ МЕХАНИЗМ Российский патент 2005 года по МПК F16H7/06 F16H55/30 F16G13/02 

Изобретение относится к круглозвенным цепным механизмам, используемым в машинах непрерывного транспорта и в грузоподъемных машинах и механизмах. Особенно привлекательно его использование в простых ручных механизмах подъема и перемещения груза.

Известны цепные передачи для передачи вращения, основным узлом которых является кинематическая пара звездочка - цепь (И.П.Глущенко, А.А.Петрик Цепные передачи, “Технiка”, Киев, 1973 г.). Цепь выполнена из звеньев, представляющих собой ролики, соединенные пластинами. Звездочка выполнена в виде плоского зубчатого венца, на каждый зуб которого надето звено роликовой цепи. Такой механизм имеет звездочку простой формы, дешевую в изготовлении, но достаточно дорогую роликовую цепь, которая становится еще более сложной и дорогой при использовании механизма в качестве тягового для передачи высоких нагрузок. Известны цепные механизмы с простыми по конструкции грузовыми круглозвенными цепями (См. А.Ф.Крайнев Словарь-справочник по механизмам, М., “Машиностроение”, 1987, с.513, а также патенты GB 1198473, US 6513647), в которых звездочка имеет сложную форму. Она представляет собой ступицу с двумя параллельными зубчатыми венцами с зубьями сложной пространственной формы, образующими на цилиндрической поверхности звездочки выемки в форме звена цепи. В эти выемки при зацеплении ложатся горизонтальные звенья цепи, которые и участвуют в передаче усилия. Для вертикальных звеньев цепи в теле звездочки предусмотрена кольцевая канавка, собственно и разделяющая зубья на два венца. Основной недостаток данного механизма заключается в том, что в зацеплении со звездочкой находится только каждое второе (горизонтальное) звено цепи, лежащее в выемке между зубьями и взаимодействующее с вогнутым профилем зубьев. Для увеличения площади контакта звена цепи с зубом в изобретениях SU 1712712, SU 1025951, GB 2097092 очерчивают этот вогнутый профиль различными кривыми, что еще более усложняет и так сложную форму звездочки. В звездочке SU 1388644, кроме того, выполнены опорные площадки для вертикальных звеньев цепи, так что эти звенья также частично участвуют в передаче усилия. Однако звездочка становится еще более сложной в изготовлении. В цепной передаче SU 937834 со звездочкой зацепляется каждое звено круглозвенной цепи. Плоская звездочка имеет простую форму зуба, который при зацеплении входит внутрь горизонтального звена, а впадина между зубьями зацепляется с вертикальным звеном. Однако в этой передаче может работать не простая цепь со звеньями круглого сечения, а цепь со звеньями в поперечном сечении в форме полуколец, направленных вогнутой частью внутрь звеньев. Таким образом, в этой передаче при простой и дешевой звездочке нужна цепь с высокой стоимостью и сложностью изготовления. Помимо прочего, такая цепь имеет меньшую нагрузочную способность, чем цепь круглого сечения с тем же размером звеньев.

За прототип выберем цепной механизм (SU 1712712), содержащий тяговую круглозвенную цепь со звеньями круглого сечения и звездочку с зубьями сложной пространственной формы. Цепь в зацеплении со звездочкой ориентирована так, что одно ее звено (вертикальное) расположено в плоскости звездочки, а другое (горизонтальное) - в перпендикулярной плоскости. Звездочка зацепляется выемками между зубьями только с горизонтальными звеньями цепи, причем площадь контакта находится на наружной поверхности горизонтальных звеньев. Износ зубьев уменьшает надежность зацепления.

Задачей изобретения является разработка цепного механизма, предназначенного для передачи высоких нагрузок и максимально простого и дешевого в изготовлении.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в обеспечении зацепления со звездочкой каждого звена круглозвенной цепи без больших дополнительных затрат.

Для решения указанной задачи цепной механизм, как и прототип, содержит звездочку и тяговую круглозвенную цепь. В отличие от прототипа зубчатый венец звездочки выполнен плоским. Цепь в зацеплении со звездочкой ориентирована так, что ее соседние звенья повернуты относительно плоскости звездочки в разные стороны на одинаковые углы, образуя в плоскости звездочки сквозные отверстия, а размер и форма каждого зуба звездочки выбраны из условия свободного прохождения зуба в это отверстие. Для увеличения несущей способности механизма звездочка снабжена дополнительными зубьями, наклонными к основным, причем соседние дополнительные зубья имеют наклон в разные стороны от плоскости основного зубчатого венца.

Изобретение иллюстрируется на примере применения первого варианта цепного механизма в качестве подвижного блока цепной лебедки.

На фиг.1 показан общий вид цепного механизма в разрезе; на фиг.2 - сечение по АА на фиг 1; на фиг.3 показан общий вид второго варианта механизма.

Механизм содержит звездочку 1, посаженную на вал 2, с петлей 3 для подвески груза или крепления к неподвижной опоре. Звездочка имеет ступицу 4 и плоский зубчатый венец 5 с зубьями 6. Тяговая цепь состоит из звеньев 7 и 8 круглого поперечного сечения, выполненных из прутка. Цепь ориентирована относительно центральной плоскости S зубчатого венца так, что ее соседние зубья 7 и 8 наклонены к этой плоскости в разные стороны под одинаковыми углами. Так как соседние звенья круглозвенной цепи ориентированы друг к другу под углом в 90 градусов, то наклон их к плоскости звездочки составляет примерно 45 градусов.

При таком повороте звеньев цепи в каждом звене в плоскости S образуется сквозное отверстие 9, на фиг.2 условно показанное штриховыми линиями. Форма и размеры 10 плоского профиля зуба 6 выбирается такой, чтобы зуб свободно проходил сквозь отверстие 9 во всех его положениях зацепления от точек В до С на фиг.1. Зубья 6 звездочки зацепляют каждое из звеньев 7 и 8 изнутри, что повышает надежность зацепления даже при большом износе зубьев или цепи.

На фиг.3 зубчатый венец звездочки 1 образован тремя комплектами зубьев 11, 12 и 13. Зубья 11 образуют основной плоский венец, а соседние дополнительные зубья 12 и 13 наклонены к плоскости S основного зубчатого венца в разные стороны. Угол наклона составляет также примерно 45 градусов, так как дополнительные зубья должны поддерживать наклон звеньев цепи. В результате дополнительные зубья не только фиксируют нужную ориентацию цепи в зацеплении, но и создают дополнительные зоны контакта D зубьев 12 и 13 звездочки 1 со звеньями цепи. Таким образом, в этом варианте основные зубья 11 зацепляются с круглозвенной цепью внутри звеньев 7 и 8, а дополнительные зубья 12 и 13 контактируют с внешней поверхностью звеньев.

Работу механизма рассмотрим на примере его использования в качестве подвижного блока грузоподъемного механизма. При движении одного конца цепи вверх под действием силы тяги F при закрепленном втором конце цепь будет зацепляться каждым своим звеном 7 и 8 с зубьями 6 звездочки 1 в области между точками В и С. При этом область зацепления находится внутри каждого звена. Звездочка 1 повернется вокруг оси 2 и поднимет груз, подвешенный в петле 3. Механизм на фиг.3 работает аналогичным образом, только кроме основных зубьев 11, с каждым звеном цепи зацепляются также дополнительные зубья 12 и 13. Очевидно, что предлагаемый механизм может работать и в составе других машин и механизмов, например в режиме с ведущей звездочкой.

Таким образом, предлагаемый механизм имеет простую по форме и конструкции звездочку, которая может работать в паре с такой же простой, но высоконагрузочной круглозвенной тяговой цепью с зацеплением и нагрузкой каждого ее звена. Это позволяет при одинаковых нагрузочных характеристиках уменьшить размеры звездочки при том же количестве зубьев, или при тех же размерах звездочки увеличить количество зубьев, находящихся в зацеплении, что увеличивает нагрузочную способность механизма. Внутреннее зацепление зуба звездочки со звеньями цепи более надежно и менее чувствительно к износу, чем зацепление в прототипе. Комбинация простых элементов в механизме обеспечивает более низкую стоимость, что является очень привлекательным при использовании таких зацеплений в ручных грузоподъемных механизмах массового спроса, например лебедок для автотранспорта и т.п.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к круглозвенным цепным механизмам, и может найти применение в грузоподъемных машинах и механизмах. Звездочка для круглозвенной цепи с косолежащими звеньями выполнена с плоским зубчатым венцом, зубья которого свободно проходят в сквозные отверстия, образованные косолежащими звеньями круглозвенной цепи, при этом звездочка снабжена дополнительными зубьями, наклонными к зубьям плоского зубчатого венца. Соседние дополнительные зубья наклонены в разные стороны от плоского зубчатого венца. Технический результат заключается в увеличении несущей способности механизма. 3 ил.

Звездочка для круглозвенной цепи с косолежащими звеньями, выполненная с плоским зубчатым венцом, зубья которого свободно проходят в сквозные отверстия, образованные косолежащими звеньями круглозвенной цепи, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными зубьями, наклонными к зубьям плоского зубчатого венца, причем соседние дополнительные зубья наклонены в разные стороны от плоского зубчатого венца.