ЦЕПНАЯ ПЕРЕДАЧА (ВАРИАНТЫ) И СОСТАВЛЯЮЩИЕ ЕЕ ЭЛЕМЕНТЫ Российский патент 2012 года по МПК F16H7/06 F16G9/00 F16G11/00 F16H55/30 

Изобретение относится к области деталей машин, в частности - к передачам для сообщения вращательного движения посредством бесконечных гибких элементов, в т.ч. с переменной скоростью или реверсированием, а также к элементам с зубьями или фрикционными поверхностями для сообщения движения.

Известны цепные передачи, применяемые для сообщения вращающего момента между валами, расположенными на значительном расстоянии, при необходимости сохранения точного передаточного отношения. Цепные передачи состоят из цепи и двух звездочек - ведущей и ведомой, которые имеют зубья с головкой и ножкой (см. книгу: Детали машин / К.И.Заблонский. - К.: Вища шк., 1985. с.153). При этом гибким передаточным элементом, связывающим звездочки, являются цепи, которые могут быть втулочными - имеющими внутренние (с парой внутренних пластин и запрессованными в них втулками) и наружные (с парой наружных пластин и двумя запрессованными в них расклепанными валиками) звенья, или роликовыми, которые отличаются от втулочных цепей наличием ролика, надеваемого на втулки и служащего для уменьшения износа между втулками и зубьями звездочек, при этом цепи могут быть однорядными и многорядными (см. книгу: Готовцев А.А., Котенок И.П. Проектирование цепных передач. - М.: Машиностроение, 1982. с.8-9).

Недостатками данных передач, цепей и звездочек являются: низкая долговечность цепи из-за наличия у нее большого количества элементов, ведущих к повышенному износу в местах их сопряжений; вытягивание цепи вследствие износа шарниров, ведущее к увеличению ее длины и шага, нарушению зацепления, росту динамических нагрузок и необходимости применения натяжных устройств; невозможность компенсации увеличения шага цепи; невозможность компенсации износа зубьев звездочек; высокая чувствительность передачи к точности монтажа (к перекосу осей и несовпадению плоскости звездочек с плоскостью передачи) и обслуживанию при эксплуатации; малая демпфирующая способность (неспособность цепей и звездочек смягчать дополнительные динамические нагрузки и удары в момент пуска и торможения); колебания передаточного отношения; невозможность передачи движения в нескольких плоскостях; неравномерность распределения нагрузок по длине зубьев звездочек и невозможность компенсации износа их зубьев по толщине.

Известны также пластмассовые цепи, состоящие из пластмассовых шариков, прочно закрепленных на плетенном кордовом пластмассовом шнуре, что предохраняет шарики от винтового движения по шнуру, при этом плетенный соединительный шнур изготавливается из полиэфирных жилок, шарики - из полистирола, а звездочки имеют конические или литые зубья, впадины между которыми выполняют сферическими (см. книгу: Миловидов С.С. Детали машин и приборов. - М.: Высш. шк., 1971. с.260-261). При этом шарики входят в межзубые впадины звездочек, вогнутая форма профиля зубьев которых адекватна профилю шариков и расстоянию между ними, а наружная поверхность и зубья звездочек могут иметь кольцевую канавку, адекватную диаметру шнура, либо звездочки со сферическим профилем впадин могут быть установлены в паре по обе стороны шариков и шнура.

Недостатками данных передач, цепей и звездочек являются: изготовление цепей из пластмассовых элементов - шариков и шнура, что снижает их ресурс, скорость работы, нагрузочную способность, износостойкость и теплостойкость, увеличение шага шариков из-за вытяжки шнура и невозможность его компенсации, что ведет к нарушению зацепления, росту динамических нагрузок и необходимости минимизации расстояния между шариками, а также колебания передаточного отношения. При смещении шариков на плетенном шнуре цепь становится непригодной для эксплуатации, работа шариков во впадинах звездочек сопровождается значительным трением скольжения, что увеличивает их износ, компенсация которого невозможна, что снижает ремонтопригодность цепей и звездочек. Недостатками звездочек являются сложность конструкции и изготовления, малая демпфирующая способность, неравномерность распределения нагрузок по поверхности зубьев звездочек и невозможность компенсации износа их зубьев по толщине.

Задачей предлагаемой заявки на изобретение является устранение указанных недостатков - увеличения ресурса цепей и звездочек, повышение теплостойкости, уменьшение трения, компенсация увеличения шага цепи при вытяжке каната, повышение стабильности передаточного отношения передачи, уменьшение чувствительности цепей к перекосу осей, упрощение конструкции звездочек, улучшение демпфирующей способности цепи и зубьев звездочек, компенсация износа зубьев звездочек по толщине, увеличение равномерности распределения нагрузки по длине зубьев звездочек.

Решение поставленной задачи обеспечивается путем замены материала шариков и материала каната, закреплением на нем в различных вариантах шариков, втулок и роликов, выполнением в них продольных резьбовых или гладких отверстий с введением в них пробок, служащих для натяжения каната, установкой в средней части и на консольных участках втулок, роликов и защищающих канат шайб, установкой на втулках внешних шайб для фиксации роликов, применением двух и более канатов, выполнением передаточных элементов трехрядным при наличии двух канатов, а втулок - консольными, выполнением замкнутого контура каната за счет ввода его концов с двух сторон в продольные выемки и/или отверстия замыкающего шарика или втулки и закрепления их завальцовкой, сваркой, пайкой или иным способом, при этом канат перед заделкой может быть предварительно сварен или соединен встык другим методом, а место стыка затем обработано до диаметра выемок или отверстий, закреплением концов каната в замыкающих шариках или втулках, в т.ч. разъемных, установкой шариков или втулок своими отверстиями на канате с возможностью движения при расположении вплотную друг с другом, увеличением высоты и изменением формы втулок для улучшения их зацепления с зубьями звездочек, выполнением звездочек с упругими зубьями, у которых вдоль оси симметрии профиля со стороны вершин на всей длине зубьев, или по их краям, или со стороны их торцевых поверхностей, или по впадинам или в различных их комбинациях, могут быть выполнены прорези в радиальном направлении, а в прорези могут быть введены самотормозящие клинья, компенсирующие износ зубьев.

Конструкции предлагаемых передач и составляющих их элементов показаны на чертежах.

На фиг.1.а…ж показана цепная передача, содержащая звездочки 1 и 2 и гибкий передаточный элемент, состоящий из каната 3, например, металлического, и закрепленных на нем шариков 4 с шагом t. Канат введен в продольные выемки 5 (а) шариков и завальцован, и/или заварен, и/или запаян в них, а место заделки после этого может быть обработано. Для получения замкнутого контура каната его концы 6 могут быть введены с двух сторон в продольные выемки шарика и завальцованы и/или заварены в них, при этом канат перед заделкой может быть предварительно сварен встык, например, методом электрошлаковой сварки, и/или другим методом, а место стыка затем обработано до диаметра выемок. Шарики 4 могут быть выполнены с отверстиями 7 (б), в которых канат может быть закреплен по любому из приведенных выше вариантов, или с помощью замыкающего шарика 8 (в), имеющего поперечное резьбовое отверстие 9 и пробку 10, или с помощью разъемного замыкающего шарика, соединенного винтами (г), и/или заклепками, и/или сваркой, и/или пайкой и/или склеенных, или соединенных иным способом, состоящего из двух половинок 11 с разъемом вдоль каната (д), или из двух половинок 12 с разъемом поперек каната (е), при этом концы каната могут иметь утолщения 13 (д, е), полученные наваркой и/или деформированием, или иным способом. Для равномерного распределения износа наружной и внутренней поверхностей шариков они могут быть свободно установлены отверстием 7 на канате с возможностью продольного перемещения и поперечного вращения по нему (ж), а для сохранения постоянного шага, шарики расположены вплотную друг с другом, при этом для компенсации увеличения шага на криволинейных участках цепи должен быть обеспечен суммарный зазор по средней линии каната, зависящий от произведения диаметра каната на сумму тангенсов угловых шагов звездочек, умноженных на число зубьев, входящих между втулками, и/или эта компенсация может быть обеспечена за счет выборки зазора между канатом и отверстиями шариков, при этом концы 6 каната сварены встык, а место стыка обработано до диаметра отверстий и закрыто сборным замыкающим шариком (г).

Однако в данной цепи невозможна компенсация вытяжки каната, что ведет к увеличению ее шага, которое устраняется в дальнейшей конструкции.

На фиг.2. показана цепная передача, содержащая звездочки 1 и 2 и гибкий передаточный элемент, состоящий из каната 3, например, металлического, и закрепленных на нем шариков 8 с шагом t. Канат введен в продольные отверстия 7 шариков, а для компенсации увеличения шага в результате вытяжки каната в шарике выполнены перпендикулярные к продольным отверстиям 7 поперечные резьбовые отверстия 9, разделяющие продольные отверстия на правую и левую части, куда введены пробки 10, например, резьбовые, с вершинами, имеющими сферическую, коническую или иную форму, и пятками со шлицем под прямую или крестовидную отвертку, или с выемкой под шестигранный, квадратный, треугольный или иной внутренний гаечный ключ, служащие для фиксации шариков на канате и компенсации увеличения шага в результате вытяжки каната. Для увеличения силы трения резьбы пробка может быть выполнена конической, например, на величину зазора в резьбовом соединении. Для повышения надежности фиксации шага установленных на канате шариков введенный в продольное отверстие шарика канат может быть в одной из частей этого отверстия заварен, и/или запаян, и/или соединен иным способом, например деформированием шарика и/или завальцовкой. Получение замкнутого контура каната возможно по вариантам, приведенным на фиг.1.в…е.

Однако для данной цепи требуется значительное увеличение размеров шариков при увеличении передаваемых ими усилий, а также высока сложность исполнения межзубых впадин звездочек, что устраняется в дальнейших конструкциях.

На фиг.3.а…м показана цепная передача, содержащая звездочки 1 и 2 и гибкий передаточный элемент, состоящий из каната 3, например, металлического, и закрепленных на нем втулок 14 с шагом t, при этом межзубые впадины звездочек по всей их ширине имеют линейчатую форму, более простую в изготовлении. Канат введен в поперечные выемки 15 (а) или в отверстия 16 (б) втулок и завальцован и/или заварен, и/или запаян в них, а место заделки после этого может быть обработано. Для получения замкнутого контура каната его концы 6 могут быть введены с двух сторон в продольные выемки 15 или в отверстия 16 втулки и завальцованы, и/или заварены в них, при этом канат перед заделкой может быть предварительно сварен встык, а место стыка затем обработано до диаметра выемок или отверстий. Для исключения потребности обработки втулок после соединения с канатом они могут быть выполнены со сквозным продольным отверстием 17, через которое канат может быть звальцован, и/или заварен, и/или запаян, или соединен иным способом со стенками отверстия (в), или с глухим продольным отверстием 18 (г), в котором он может быть присоединен указанными выше способами (в) к его стенкам и дну. Получение замкнутого контура каната может быть выполнено по любому из приведенных выше вариантов (а, б), или втулки 19, 20, 21, закрывающие стык каната, могут быть выполнены сборным из двух половинок с продольным (д, е) и поперечным канату разъемом (ж), соединенных винтами (д), и/или заклепками, и/или сваркой, и/или пайкой или иным способом, при этом концы 6 каната могут быть предварительно сварены между собой встык, например, методом электрошлаковой сварки, и/или другим методом, а место стыка затем обработано до диаметра отверстий (д), или иметь утолщения 13 (е, ж), полученные наваркой и/или деформированием, или иным способом. Втулки могут быть свободно установлены отверстием 7 на канате с возможностью продольного перемещения по нему (з), а для сохранения постоянного шага втулки расположены вплотную друг с другом, при этом для компенсации увеличения шага на криволинейных участках цепи между втулками должен быть суммарный зазор по средней линии каната, зависящий от произведения диаметра каната на сумму тангенсов угловых шагов звездочек, умноженных на число зубьев, входящих между втулками, и/или эта компенсация может быть обеспечена за счет выборки зазора между канатом и отверстиями втулок, либо на втулках могут быть выполнены вогнутые участки, адекватные выпуклым (и), либо между втулками 22 могут быть установлены втулки 23 с адекватными им симметрично вогнутыми участками (к). Для улучшения условий зацепления с зубьями звездочки за счет увеличения их высоты, втулки 22 или 23 (л) могут быть выполнены увеличенного диаметра, и/или втулки могут быть выполнены ступенчатыми, с уменьшенными диаметрами, зазор между которыми увеличивает ввод зубьев звездочек (м), при этом концы 6 каната сварены встык, а место стыка обработано до диаметра отверстий, и закрыто сборной замыкающей втулкой, например 19.

Однако у данных конструкций цепей невозможна компенсация вытяжки каната, которая ведет к увеличению шага цепи, что устраняется в дальнейших ее конструкциях.

На фиг.4.а…е показана цепная передача, содержащая звездочки 1 и 2 и гибкий передаточный элемент, состоящий из каната 3, например, металлического, и закрепленных на нем втулок 24 с шагом t. Канат введен в поперечные отверстия 16 втулок, а в перпендикулярные к нему резьбовые продольные отверстия 25, разделяющие поперечные отверстия на правую и левую части, введены служащие для фиксации втулок на канате и компенсации вытяжки каната резьбовые пробки 10 со шлицем под прямую или крестовидную отвертку, или с выемкой под шестигранный, квадратный, треугольный или иной внутренний гаечный ключ (а), или винты 26 с шестигранной или иной головкой (б), а для исключения самоотвинчивания пробок и винтов они могут быть снабжены контргайками 27 (в, г). Для упрощения конструкции втулка 28 может быть выполнена с гладким продольным отверстием 29, а резьбовая пробка 30 имеет для ввода каната ушко 31 с лысками или фасками и зажата гайкой 27 для натяжки каната (д), а для исключения ее самоотвинчивания между гайкой и торцом втулки может быть установлена стопорная шайба, например гроверная. Для повышения надежности фиксации шага установленных на канате втулок он может быть завальцован с одной из частей этого отверстия, и/или заварен, и/или запаян в ней, или присоединен в ней каким-либо иным способом. Для получения замкнутого контура каната его концы 6 могут быть введены с двух сторон в поперечные отверстия 16 втулки и закреплены в них пробками 10 (е), или винтами 26, в т.ч. с контргайками 27, или по любому из приведенных выше вариантов (Фиг.3.д, е), с разъемными втулками 19, 20, 21, закрывающими стык каната с утолщениями 13, полученными наваркой, и/или деформированием, или иным способом. Канат перед заделкой может быть предварительно сварен встык, например, методом электрошлаковой сварки, и/или другим методом, а место стыка затем обработано до диаметра отверстий 16.

Однако у данной передачи возникает значительное трение втулок во впадине звездочек, что устраняется в дальнейших конструкциях.

На фиг.5.а…е показана втулочно-роликовая цепная передача, содержащая звездочки 1 и 2 и гибкий передаточный элемент, состоящий из каната 3, например, металлического, и закрепленных на нем втулок 32 с шагом t. Канат введен в поперечные выемки 15 (а) или отверстия 16 (б) втулок, в которых он может быть завальцован и/или заварен, и/или запаян, а место заделки после этого может быть обработано. На консольных участках втулки с двух сторон относительно каната установлены защищающие его внутренние шайбы 33 и ролики 34 с упором в буртик при ступенчатом исполнении втулки (а) или с опорой на канат при гладком исполнении втулки (б), а на концах втулки выполнены канавки под внешние шайбы 35, которые закреплены развальцовкой отверстий 36, либо могут быть закреплены штифтами 37 (в), или шплинтами 38 (г), либо пружинными шайбами 39, в т.ч. с фиксаторами 40 (д). При этом втулка с одной из сторон может быть выполнена с буртиком 41 (е), что уменьшает количество составляющих ее деталей и упрощает процесс развальцовки. Получение замкнутого контура каната и его закрепление в цельных и разъемных втулках может быть выполнено по любому из приведенных выше вариантов.

Однако у данной цепи невозможна компенсация вытяжки каната, которая ведет к увеличению шага цепи, что устраняется в дальнейшей ее конструкции.

На фиг.6.а, б показана новая втулочно-роликовая цепная передача, у которой на канате 3 могут быть неподвижно установлены втулки 42 с поперечным отверстием 16 для ввода каната и продольным резьбовым отверстием 25 под резьбовые пробки 10 (а) или винты для зажима и компенсации вытяжки каната по приведенным на фиг.4.а…г вариантам. На втулке с двух сторон относительно каната установлены защищающие его внутренние шайбы 33 с упором в буртик ступенчатой втулки, или в канат при гладкой втулке, а также ролики 34, а на концах втулки выполнены уступы под внешние шайбы 35, которые закреплены расклепкой ее торцов или развальцовкой отверстий 43 (а), или штифтами, шплинтами и шайбами по любому из приведенных выше вариантов на фиг.5.в…е, или иным способом. Для упрощения конструкции (б), втулка 44 может быть выполнена с гладким продольным отверстием 45 и буртиком 46 на одном из торцов, а резьбовая пробка 30 имеет для ввода каната ушко 31 с лысками или фасками и зажата гайкой 27 для натяжки каната, а для исключения ее самоотвинчивания между гайкой и торцом втулки может быть установлена стопорная шайба, например шайба Гровера. Получение замкнутого контура каната и его закрепление в цельных и разъемных втулках может быть выполнено по любому из приведенных ранее вариантов.

За счет кручения каната дополнительным преимуществом данных передач является возможность передачи движения в непараллельных плоскостях. Однако в ряде случаев кручение каната и роликов относительно его оси является недостатком, устранение которого предусмотрено в новых конструкциях.

На фиг.7.а…и показаны дальнейшие развития предыдущих конструкций передач за счет применения в гибком передаточном элементе двух и более канатов 47, например металлических, содержащих закрепленные на них гладкие втулки 48 с шагом t. При этом канаты введены в поперечные выемки 15 (а), или в поперечные отверстия 16 (б) втулок, в которых они могут быть завальцованы и/или заварены, и/или запаяны по любому из приведенных ранее вариантов. Для уменьшения трения втулок во впадине звездочек на втулке между канатами могут быть установлены ролики 34, а для уменьшения их трения о канаты, между ними и роликом могут быть установлены защитные шайбы 33 (в, г), при этом шайбы могут быть напрессованы или закреплены иным образом на ступенчатой втулке 49 (д, е). При выполнении консольных участков втулок 50 (ж, з) гибкий передаточный элемент является трехрядным при наличии двух канатов, что уменьшает его сложность и массу. Для втулочно-роликовых цепей установка и фиксация роликов на консольных участках может быть выполнена по любому из приведенных выше вариантов. Получение замкнутого контура каната и его закрепление в цельных и разъемных втулках может быть выполнено по любому из приведенных ранее вариантов. Втулки также могут быть свободно установлены отверстиями на двух канатах с возможностью продольного перемещения по ним и расположены вплотную друг с другом, с компенсацией увеличения шага по любому из приведенных ранее вариантов (фиг.3.з…м), или вместо выпуклых втулок на канатах установлены шарики 4 (и), из которых замыкающий может быть разъемным, выполненным по любому из приведенных ранее вариантов. Для повышения несущей способности гибкого элемента количество канатов и участков между ними может быть увеличено до трех и более.

Однако у данной цепи невозможна компенсация вытяжки каната, которая ведет к увеличению шага цепи, что устраняется в дальнейшей ее конструкции.

На фиг.8.а…з показаны дальнейшие развития предыдущих конструкций передач с двумя канатами за счет компенсации увеличения их шага, для чего канаты введены в поперечные отверстия 16, выполненные по краям втулок 51, а со стороны торцов втулок могут быть выполнены продольные резьбовые отверстия 25, куда введены резьбовые пробки 10 (а) или винты 26 (б), в т.ч. с контргайками 27 (в, г), служащими для компенсации увеличения шага в результате вытяжки каната по любому из приведенных ранее вариантов. Для уменьшения веса втулок они могут быть выполнены полыми (трубчатыми) в любом из приведенных вариантов, а для упрощения их конструкции продольное отверстие может быть выполнено гладким, а резьбовая пробка 30 имеет для ввода каната ушко 31 с лысками или фасками и зажата гайкой 27 для натяжки каната (д), а для исключения ее самоотвинчивания между гайкой и торцом втулки может быть установлена стопорная шайба, например шайба Гровера. Для улучшения фиксации втулок на канатах поперечные отверстия с одной стороны могут быть завальцованы и/или канат в нем заварен, и/или запаян по любому из приведенных выше вариантов. Получение замкнутого контура каната и его закрепление в цельных и разъемных втулках может быть выполнено по любому из приведенных ранее вариантов. Для уменьшения трения втулок во впадине звездочек на втулке между канатами могут быть установлены ролики 34, а для уменьшения их трения о канаты между ними и роликом могут быть установлены защитные шайбы 33 (е), при этом шайбы могут быть напрессованы или закреплены иным образом на ступенчатой втулке 52 (ж). При выполнении консольных участков 53 втулок (з) гибкий передаточный элемент становится трехрядным при использовании двух канатов, что уменьшает его сложность и массу. Установка и фиксация роликов на консольных участках может быть выполнена по любому из приведенных выше вариантов. Для экономии материалов и облегчения втулок они могут быть выполнены трубчатыми.

В отличие от прототипа и предыдущих исполнений цепных передач, в предлагаемых вариантах использован трос с размещенными на нем шариками и роликами, что повышает прочность, долговечность и стабильность передаточного отношения передачи, в т.ч. за счет установки звездочек с двух сторон троса. При этом повышается удобство выполнения передачи и упрощается ее изготовление и эксплуатация. Однако задача повышения прочности, долговечности и плавности работы звездочек не решена в базовых вариантах их конструкций.

Новые конструкции звездочек, повышающих прочность, долговечность и плавность их работы, показаны на чертежах.

На фиг.9. показана звездочка 1 или 2, имеющая упругие зубья 54 с головками 55 и ножками 56, вершины которых принадлежат наружной поверхности звездочки, а вдоль оси симметрии профиля зубьев, со стороны их вершин, на всей длине зубьев, или их торцевых поверхностей, выполнены в радиальном направлении прорези 57.

При введении в зацепление зубьев с прорезями по вершинам возникает возможность смягчения дополнительных динамических нагрузок (ударов) во время пуска и торможения, увеличение равномерности распределения нагрузки по длине зубьев, уменьшение чувствительности к перекосу осей

На фиг.10. показана звездочка 1 или 2, имеющая упругие зубья 54 с головками 55 и ножками 56, у которых по впадинам, вдоль оси симметрии их профиля на всей длине впадин, или их торцевых поверхностей, выполнены в радиальном направлении прорези 58.

При введении в зацепление зубьев с прорезями по впадинам возникает возможность смягчения дополнительных динамических нагрузок (ударов) во время пуска и торможения, увеличение равномерности распределения нагрузки по длине зубьев, уменьшение чувствительности к перекосу осей.

На фиг.11. показана звездочка 1 или 2, имеющая упругие зубья 54 с головками 55 и ножками 56, вершины которых принадлежат наружной поверхности звездочки, а вдоль оси симметрии профиля зубьев, со стороны их вершин и впадин, на всей длине зубьев, или их торцевых поверхностей, выполнены в радиальном направлении прорези 57 и 58.

Выполнение зубьев с прорезями на головке и впадинам расширяет возможности их упругой деформации.

Для уменьшения действия гармонических колебаний прорези могут быть выполнены в различном количестве (фиг.12) и в разных комбинациях, например в шахматном порядке (фиг.13).

На фиг.14 показана звездочка 1 или 2, имеющая упругие зубья 54 с головками 55 и ножками 56, вершины которых принадлежат наружной поверхности звездочки, а вдоль оси симметрии профиля зубьев, со стороны их вершин, на всей длине зубьев, или их торцевых поверхностей, выполнены в радиальном направлении прорези 57, в которые введены самотормозящие клинья 59, обеспечивающие компенсацию износа зубьев по толщине или уменьшение зазора в зацеплении. При этом боковые стороны зубьев после введения в прорези клиньев могут быть доработаны до образования начальной формы и толщины зубьев, а выступающие по наружному диаметра участки клиньев могут быть обработаны до начальной величины наружного диаметра звездочки.

Введение клиньев в зубья компенсирует их износ по толщине и увеличивает ресурс работы звездочек.

На фиг.15. показана звездочка 1 или 2, имеющая упругие зубья 54 с головками 55 и ножками 56, вершины которых принадлежат наружной поверхности звездочки, а вдоль оси симметрии профиля зубьев, со стороны их вершин и впадин, на всей длине зубьев, или с их торцевых поверхностей, выполнены в радиальном направлении прорези 57 и 58, при этом в прорези 57 введены самотормозящие клинья 59, обеспечивающие компенсацию износа зубьев по толщине или уменьшение зазора в зацеплении, а боковые стороны зубьев, после введения клиньев, могут быть доработаны до образования начальной формы и толщины зубьев, а выступающие по наружному диаметра участки клиньев могут быть обработаны до начальной величины наружного диаметра звездочки.

При выполнении прорезей по впадинам зубьев и введении клиньев в прорези на головке зубьев обеспечивается компенсация износа зубьев по толщине и остается возможность смягчения дополнительных динамических нагрузок (ударов) во время пуска и торможения, увеличение равномерности распределения нагрузок по длине зубьев, а также уменьшение чувствительности к перекосу осей.

Выполнение предлагаемых цепных передач в виде замкнутого цепного контура, состоящего из каната, с закрепленными на нем в различных вариантах шариками, втулками и роликами, а также выполнение упругих зубьев звездочек с продольными прорезями по их головкам и по впадинам в радиальном направлении и введение в них самотормозящих клиньев, обеспечивающих компенсацию износа зубьев по толщине или уменьшение зазора в зацеплении, характеризуют предложенные передачи как технические решения, которые являются новыми и неочевидным из базового уровня техники, поскольку не вытекают автоматически из известных технических решений. Их воплощение возможно в условиях реального производства, т.к. предлагаемые передачи отличаются от базовых лишь выполнением замкнутого цепного контура, состоящего из каната с закрепленными на нем шариками, втулками и роликами, а звездочек - выполнением прорезей на головках и ножках зубьев или в их комбинации. При этом обеспечивается новый положительный эффект, заключающийся в упрощении изготовления цепи, в упрощении ее обслуживания при эксплуатации, а также в увеличении ее прочности и надежности, в обеспечении возможности смягчения цепью и звездочками дополнительных динамических нагрузок (ударов) во время пуска и торможения, а также в увеличении равномерности распределения нагрузки по длине зубьев и в уменьшении их чувствительности к перекосу осей, что повышает несущую способность цепной передачи и увеличивает ресурс цепных агрегатов.

Конкретное исполнение предлагаемых технических решений приведено на примере втулочно-роликовой цепи с шагом 15,875 мм и звездочки с 14 зубьями. При этом применение двух канатов ЛК-Р 6×19 диаметром 4,1 мм при идентичных размерных и более высоких прочностных параметрах передачи обеспечивает повышение их долговечности на 50%, а выполнение прорезей шириной 0,5…1,0 мм на звездочках обеспечивают упругость, достаточную для работы с номинальной нагрузкой в 70…80% от нагрузки передачи с цельными зубьями, что при возможности изгиба зубьев на 0,5…1,0 мм компенсирует дополнительные нагрузки в 2…3 раза большие, чем у цельных зубьев.

Экономический эффект от предложенного технического решения заключается в упрощении процесса изготовления цепи, снижении ее стоимости, в уменьшении случаев поломок зубьев, а также в увеличении ресурса цепей и звездочек, и определяется разностью расходов на приобретение новой цепи и звездочки и расходов на выполнение прорезей, изготовление клиньев и введение их в прорези и, если возникнет потребность, доработки боковых сторон зубьев и внешней поверхности звездочек до начальных параметров.

Например, для цепных передач комбайнов, общая стоимость цепей и звездочек которого составляет около 1500 у.е., выполнение новых цепей и прорезей на звездочках составляет 1000 у.е., при этом увеличение ресурса цепей и сохранение от поломок звездочек в 2…3 раза увеличивает эффективность их применения. При общей потребности подобных цепей и звездочек для страны около 25 тыс. шт. в год, суммарный эффект составит:

Э_Σ=(1500-1000)×(2…3)×25 тыс.шт.≈25…37,5 млн. у.е.

Совокупность приведенных данных свидетельствует о целесообразности широкого внедрения предложенных цепей и звездочек.

В настоящее время выполняется подготовка к внедрению данных цепей и звездочек в механизмах комбайнов Комбайнового завода г.Херсона.

Изобретение относится к области деталей машин, в частности - к передачам для сообщения вращательного движения посредством бесконечных гибких элементов, в т.ч. с переменной скоростью или реверсированием, а также к элементам с зубьями или фрикционными поверхностями для сообщения движения. Цепная передача содержит звездочки (1, 2) и канат (3) с закрепленными на нем шариками (4). Канат введен в продольные пазы или отверстия шариков, а в перпендикулярные к ним резьбовые или гладкие отверстия введены пробки (10), служащие для натяжения каната. Во втором варианте цепной передачи канат выполнен с закрепленными на нем втулками. Для компенсации увеличения шага при вытяжке каната у втулок выполнены продольные резьбовые отверстия в которые введены резьбовые пробки или винты. В третьем варианте цепной передачи гибким передаточным элементом являются два и более каната, которые введены в поперечные выемки или отверстия втулок и закреплены в них. В четвертом варианте цепной передачи для получения замкнутого контура каната его концы введены с двух сторон в поперечные отверстия замыкающего шарика или втулки, которые выполнены сборными из двух половинок. В пятом варианте цепной передачи звездочки выполнены с упругими зубьями, у которых со стороны вершин и со стороны впадин на всей длине зубьев, или со стороны их торцевых поверхностей, или в шахматном порядке, или в различных комбинациях выполнены прорези в радиальном направлении. Изобретение позволяет увеличить ресурс цепей и звездочек, повысить теплостойкость, уменьшить трение, компенсировать увеличение шага цепи при вытяжке каната, повысить стабильность передаточного отношения, уменьшить чувствительность цепей к перекосу осей. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Цепная передача, содержащая звездочки и гибкий передаточный элемент, отличающаяся тем, что гибким передаточным элементом является канат с закрепленными на нем шариками, который введен в их продольные отверстия, а для компенсации увеличения шага шариков при вытяжке каната в них, перпендикулярно к их продольному отверстию, выполнено резьбовое отверстие, в которое введена пробка, служащая для натяжения каната.

2. Цепная передача по п.1, отличающаяся тем, что для повышения надежности фиксации шага установленных на канате шариков введенный в продольное отверстие шарика канат может быть в одной из частей этого отверстия закреплен деформированием и/или завальцовкой шарика, и/или заварен, и/или запаян, и/или заклеен, и/или закреплен иным образом.

3. Цепная передача по п.1, отличающаяся тем, что для упрощения конструкции гибкого передаточного элемента канат введен в продольные выемки и/или отверстия шариков и завальцован, и/или заварен, и/или запаян, и/или заклеен в них, после чего место заделки может быть обработано.

4. Цепная передача, содержащая звездочки и гибкий передаточный элемент, которым является канат и закрепленные на нем втулки, при этом канат введен в поперечные выемки или в отверстия в центральной части втулок, отличающаяся тем, что для компенсации увеличения шага при вытяжке введенного в поперечные отверстия втулок каната, у втулок выполнены продольные резьбовые отверстия, в которые введены резьбовые пробки или винты, для исключения самоотвинчивания пробок и винтов они могут быть снабжены контргайками, а для повышения надежности фиксации шага установленных на канате втулок введенный в поперечное отверстие втулки канат может быть в одной из частей этого отверстия закреплен деформированием и/или завальцовкой втулки, и/или заварен, и/или запаян, и/или заклеен, и/или закреплен иным образом.

5. Цепная передача по п.4, отличающаяся тем, что для компенсации увеличения шага при вытяжке введенного в поперечные отверстия втулок каната у втулок выполнено гладкое продольное отверстие, в которое введена резьбовая пробка с ушком и отверстием для ввода каната, для натяжения каната и фиксации установки пробки на ней установлена гайка с упором в торец втулки, а для повышения надежности фиксации шага установленных на канате втулок введенный в поперечное отверстие втулки канат может быть в одной из частей этого отверстия закреплен деформированием и/или завальцовкой втулки, и/или заварен, и/или запаян, и/или заклеен, и/или закреплен иным образом.

6. Цепная передача по п.4 или 5, отличающаяся тем, что для уменьшения трения втулок о зубья звездочек на консольных участках втулки установлены ролики, при этом с двух сторон относительно каната могут быть установлены защищающие его внутренние шайбы с упором в канат при гладкой втулке, или в буртик при ступенчатой втулке, на торцах втулки могут быть установлены внешние шайбы, для фиксации которых выполнены уступы, а для крепления внешних шайб выполнена расклепка торцов втулки, и/или развальцовка ее торцовых отверстий, и/или установлены штифты, и/или шплинты, и/или пружинные шайбы, в т.ч. с фиксаторами, или у одного из торцов гладкая втулка выполнена с буртиком.

7. Цепная передача, содержащая звездочки и гибкий передаточный элемент, которым являются два и более канатов, и закрепленные на нем втулки, в поперечные выемки или в поперечные отверстия которых введены канаты и закреплены в них деформированием и/или завальцовкой, и/или сваркой, и/или пайкой, и/или заклеиванием, и/или иным образом, отличающаяся тем, что для компенсации увеличения шага при вытяжке канатов, установленные на них втулки с двух торцовых сторон имеют продольные резьбовые отверстия, в которые введены резьбовые пробки или винты, для исключения самоотвинчивания пробок и винтов, они снабжены контргайками, а для повышения надежности фиксации шага установленных на канате втулок, введенные в поперечные отверстия втулки канаты могут быть в одной из частей этого отверстия закреплены деформированием и/или завальцовкой втулки, и/или заварены, и/или запаяны, и/или заклеены, и/или закреплены иным образом.

8. Цепная передача по п.7, отличающаяся тем, что для компенсации увеличения шага при вытяжке введенных в поперечные отверстия втулок канатов, втулки выполнены полыми, или с гладкими продольными отверстиями с двух торцов, в которые введены резьбовые пробки с ушком и отверстием для ввода каната, для натяжения канатов и фиксации пробок, на последних установлены гайки с упором в торец втулки, а для повышения надежности фиксации шага установленных на канате втулок, введенные в поперечные отверстия втулки канаты могут быть в одной из частей этого отверстия закреплены деформированием и/или завальцовкой втулки, и/или заварены, и/или запаяны, и/или заклеены, и/или закреплены иным способом.

9. Цепная передача по п.7 или 8, отличающаяся тем, что для уменьшения трения втулок о зубья звездочек, на втулке установлены ролики, между ними и канатами установлены защищающие канат шайбы с упором в канат при гладкой втулке, или в буртик ступенчатой втулки.

10. Цепная передача по п.7, отличающаяся тем, что для повышения нагрузочной способности гибкий передаточный элемент выполнен трехрядным при наличии двух канатов, втулки выполнены консольными, а для уменьшения трения звездочек с втулками, в центральной части и на консольных участках втулки установлены ролики, между ними и канатами установлены защищающие канат шайбы с упором в канат при гладкой втулке, или в буртик ступенчатой втулки, а на консольных участках втулки установлены внешние шайбы, для фиксации которых на торцах втулки выполнены уступы, а для крепления внешних шайб выполнена расклепка торцов втулки, и/или развальцовка ее торцовых отверстий, и/или установлены штифты, и/или шплинты, и/или пружинные шайбы, в т.ч. с фиксаторами, или у одного из торцов гладкая втулка выполнена с буртиком.

11. Цепная передача по п.7, отличающаяся тем, что для получения замкнутого контура каната, его концы введены с двух сторон в выемки и/или отверстия замыкающего шарика или втулки, и завальцованы, и/или заварены, и/или запаяны, или закреплены в них иным способом, при этом канат перед заделкой может быть предварительно сварен или соединен встык другим методом, а место стыка затем обработано до диаметра выемок или отверстий.

12. Цепная передача, содержащая звездочки и гибкий передаточный элемент, которым является канат с закрепленными на нем шариками или втулками, а для получения замкнутого контура каната его концы введены с двух сторон в поперечное отверстие замыкающего шарика или втулки, имеющих продольное отверстие и закреплены в них резьбовой пробкой, отличающаяся тем, что замыкающие шарики или втулки выполнены сборными из двух половинок с продольным или поперечным к канату разъемом и соединены винтами, и/или заклепками, и/или сваркой, и/или пайкой и/или склеены, а концы каната в них завальцованы, и/или заварены, и/или запаяны, при этом канат перед заделкой может быть предварительно сварен или соединен встык другим методом, а место стыка затем обработано до диаметра выемок или отверстий.

13. Цепная передача по п.12, отличающаяся тем, что замыкающие шарики или втулки выполнены сборными из двух половинок с продольным или поперечным к канату разъемом и соединены винтами, и/или заклепками, и/или сваркой, и/или пайкой и/или склеены, а концы каната в них имеют утолщения, полученные наваркой, и/или деформированием, или иным образом.

14. Цепная передача по п.7 или 12, отличающаяся тем, что шарики или втулки установлены своими отверстиями на канате с возможностью продольного движения, а для сохранения постоянного шага они расположены вплотную друг с другом, при этом концы каната сварены встык и обработаны до диаметра отверстий шариков или втулок, а замыкающие стык шарики или втулки выполнены сборными из двух частей, соединенных винтами, и/или заклепками, и/или сваркой, и/или пайкой и/или склеенных, или соединенных иным способом в продольной или поперечной к канату плоскости разъема, а для компенсации увеличения расстояния между шариками или втулками на криволинейных участках цепи между ними выполнен суммарный зазор по средней линии каната, зависящий от произведения диаметра каната на сумму тангенсов угловых шагов звездочек, умноженных на число зубьев, входящих между шариками или втулками.

15. Цепная передача по п.14, отличающаяся тем, что для улучшения условий зацепления с звездочками за счет увеличения высоты их зубьев, шарики и втулки чередуются с шариками и втулками увеличенного диаметра, или втулки выполнены ступенчатыми с зазорами между друг другом, предназначенными для ввода в них зубьев звездочек, или между втулками установлены шарики.

16. Цепная передача, содержащая звездочки и гибкий передаточный элемент, отличающаяся тем, что звездочки выполнены с упругими зубьями, у которых со стороны вершин и со стороны впадин на всей длине зубьев, или со стороны их торцевых поверхностей, или в шахматном порядке, или в различных комбинациях выполнены прорези в радиальном направлении.

17. Цепная передача по п.16, отличающаяся тем, что в прорези на головках введены самотормозящие клинья, компенсирующие износ зубьев по толщине.