МНОГОРЯДНАЯ ПРИВОДНАЯ РОЛИКОВАЯ ЦЕПЬ Российский патент 2021 года по МПК F16G13/04 

Известна многорядная приводная роликовая цепь по ГОСТ 13568-97 [ГОСТ 13568-97. Цепи приводные роликовые и втулочные. Общие технические условия]. ГОСТ 13568-97 разработаны двух, трех и четырехрядные цепи.

Основным недостатком данной цепи является низкая долговечность, сложность изготовления ввиду большого количества различных пластин и, по меньшей мере, двух посадок с натягом, увеличение шага только наружных звеньев за счет смещения втулок на валиках от износа. Шаг внутренних звеньев не изменяется, поскольку втулки жестко связаны с внутренними пластинами. Разношаговость возрастает по мере износа шарниров. В результате существенно ухудшаются условия работы цепи и звездочек и снижается срок их службы.

Известна многорядная приводная пластинчатая цепь, состоящая из полых или сплошных валиков, у которой все пластины, установленные подвижно на валики и образующие с ними индивидуальные шарниры, рассредоточены с помощью дистанционных втулок на укрупненные группы индивидуальных шарниров из разнонаправленных пластин, причем количество этих укрупненных шарниров всегда на один больше, чем число рядов цепи [2. Патент на изобретение RU 2635433, МПК F16G 13/06, F16H 7/06. Многорядная приводная пластинчатая цепь/ Усов А.С. 13.11.2017. Бюл. №32].

Основным недостатком известной цепи [2] является низкая долговечность ввиду большого износа шарниров, которыми являются проушины пластин, установленных подвижно на валики, приводящего к сильному удлинению цепи и потере ее зацепления со звездочкой.

Основным требованием, предъявляемым к деталям шарниров, является высокая износостойкость рабочих поверхностей. Поэтому детали шарниров (в стандартной цепи это валики и втулки) изготовляют из цементируемых сталей. После цементации их закаливают до твердости рабочих поверхностей не ниже 59…65 HRC_э. Пластины же цепей должны обладать высоким сопротивлением усталости. Их изготовляют из среднеуглеродистых качественных и легированных сталей. Твердость их поверхности после термообработки -объемной закалки с низким отпуском, составляет 40…50 HRC_э [3. Андриенко Л.А., Байков Б.А., Захаров М.Н. и др. Детали машин: учебник для вузов; под ред. Ряховского О.А., - 4-е изд., перераб и доп. - Москва: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. - 465]. Этой твердости недостаточно, чтобы использовать пластины в качестве шарниров.

Недостаточная также и длина шарниров, которая в известной цепи [2] равна удвоенной толщине пластин, что также увеличивает их износ, снижая долговечность цепи.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении долговечности цепи.

Технический результат достигается тем, в многорядной приводной роликовой цепи, содержащей сплошные валики, одинаковые пластины, в отверстия каждой пластины с одной стороны неподвижно установлены две одинаковые втулки, которые выступающими из разнонаправленных пластин концами навстречу друг другу подвижно установлены на валиках и образуют с ними шарниры, а между пластинами на каждые две соседние втулки установлен подвижно ролик, который закрывает шарниры и является дистанционным элементом, при этом пластины расположены симметрично относительно общей оси цепи, количество разнонаправленных пластин одинаково и равно числу рядов у цепи с четным числом рядов, и на единицу меньше числа рядов у цепи с нечетным числом рядов, у которой в центральном ряду, между однонаправленными пластинами, на валике установлена втулка и ролик, причем диаметр шарниров ограничен диапазоном

где d_ш - диаметр валика в зоне шарнира, мм;

D_c - диаметр впадины между зубьями звездочки соответствующего шага, мм;

F - сила натяжения ведущей ветви цепи, Н;

- длина втулки в зоне шарнира, мм;

m - количество однонаправленных пластин;

d_вт - наружный диаметр втулки, мм;

d_p - наружный диаметр ролика, мм;

[σ_в] - допускаемое напряжение при растяжении материала валика, МПа;

[σ_р] - допускаемое напряжение при растяжении материала ролика, МПа.

На фиг. 1 и фиг. 2 изображен фрагмент предлагаемой двухрядной приводной роликовой цепи, на фиг. 2 - трехрядной, на фиг. 3 - четырехрядной и на фиг. 4 - пятирядной.

На фрагментах цепей обозначены: 1 - пластины, 2 - втулки, 3 - валики. 4 - ролики, 5 -шплинты.

Заявляемая многорядная приводная роликовая цепь состоит из одинаковых пластин 1. В отверстия каждой пластины 1, с одной стороны, неподвижно установлены две одинаковые втулки 2. Втулки 2 выступающими из разнонаправленных пластин концами навстречу друг другу подвижно установлены на валиках 3 и образуют с ними шарниры. Между пластинами 1 на каждые две соседние втулки 2 установлен подвижно ролик 4, который закрывает два соседних шарнира и является дистанционным элементом, регламентирующим расстояния между пластинами 1. Для ограничения осевого перемещения валиков их концы могут быть расклепаны. В предлагаемой цепи с этой целью на концах валиков установлены шплинты 5. Втулки 2 могут быть установлены в отверстия пластин 1 с натягом или в составе профильного соединения. Валики 3, для уменьшения их диаметра и упрощения технологии изготовления, выполнены сплошными.

Заявляемая многорядная приводная роликовая цепь любой рядности соответствующего шага может быть составлена из одних и тех же элементов: одинаковых пластин с запрессованными, с одной стороны, в ее отверстия одинаковыми втулками и одинаковых роликов. Различной будет только длина валиков. При этом компоновка цепи с четным и нечетным числом рядов разная. Однако, пластины всегда расположены симметрично относительно общей оси цепи, а количество разнонаправленных пластин одинаково и равно числу рядов у цепи с четным числом рядов, и на единицу меньше числа рядов у цепи с нечетным числом рядов. Причем у цепи с нечетным числом рядов в центральном ряду между однонаправленными пластинами на валике установлена втулка и ролик.

Длина всех роликов на трехрядной цепи одинакова. Очевидно, что длина втулки этой цепи где s - толщина пластины, меньше длины ролика Поэтому длину втулки в центральном ряду желательно увеличить до его длины (см. фиг 2). Длина ролика в центральном ряду пятирядной цепи, а также любой цепи с числом рядов большим трех, из условия постоянства расстояния между осями рядов цепи, Поэтому вместо одной удлиненной втулки там можно поставить две обычных. Этот вариант показан на фиг. 4.

В предлагаемой цепи валик в зоне расположения шарниров имеет достаточный диаметр, который может быть определен по формуле (1). Формула (1) позволяет выбрать необходимый диапазон диаметров шарнира из условия прочности валика на изгиб, ролика на срез и размещения ролика между зубьями звездочки. Диаметр валика из условия его прочности на изгиб определяется по формуле (2), из условия прочности ролика на срез, при известном соотношении диаметров шарнира, втулки и ролика, по формуле (3). Необходимое соотношение диаметров шарнира, втулки и ролика задается формулой (4). В формуле (4) можно, в частности, принять k₁=k₂=1,45. В формуле (1) используется максимальное значение диаметра валика, полученного по формулам (2) и (3). Проверка шарниров на смятие не требуется. Расчеты показывают, что длина шарниров заявляемой цепи, при одинаковой длине валиков, примерно равна длине шарниров стандартной цепи.

Предлагается компоновка заявляемой цепи, при которой у цепи большой рядности с четным числом рядов внутренние и промежуточные пластины сдвоены (см. фиг. 3), а у цепи с нечетным числом рядов сдвоены только внутренние пластины (см. фиг. 4). Такая компоновка выбрана с целью уменьшения изгибающего момента в валиках и их диаметра. В этом случае диаметр шарниров из условия необходимой прочности валика на изгиб для всех цепей одинаковый и определяется по формуле (2). При другой компоновке, например, при последовательном расположении внутренних и промежуточных пластин, у цепи большой рядности сильно возрастет диаметр шарниров. Так для четырехрядной и пятирядной цепи он будет в 1,26 раза больше значения, определяемого по формуле (2), для шестирядной и семирядной - больше в 1,44 раза, для восьмирядной - больше в 1,59 раза.

Преимущество предлагаемой многорядной приводной роликовой цепи по сравнению с известной цепью [2] состоит в том, что в качестве шарниров в ней используются не проушины пластин, а втулки, запрессованные в них. При этом длина шарниров увеличивается, они могут быть изготовлены из необходимого материала, и их рабочие поверхности соответствующим образом термически обработаны. В заявляемой цепи суммарная длина шарниров, за исключением цепей с нечетным числом рядов, выполнена максимально возможной и равна длине валика. В результате долговечность предлагаемой цепи может быть значительно увеличена.

Кроме того, предлагаемая цепь имеет достаточно простую конструкцию. Она состоит из одинаковых пластин с запрессованными в их отверстия двумя одинаковыми втулками, одинаковых роликов и валиков. Валики выполнены сплошными. По сравнению с цепью по ГОСТ 13568-97, все пластины одинаковые, а посадка с натягом всего одна. Кроме того, сокращено необходимое количество пластин цепи: для двухрядной и четырехрядной в два раза, а для трехрядной - в 3 раза. В предлагаемой цепи втулки жестко связаны со всеми пластинами: наружными, внутренними, промежуточными. Это устраняет разношаговость, улучшая условия работы цепи и звездочек и увеличивая их долговечность.

Другое преимущество заявляемой цепи по сравнению с известной цепью [2], а также с цепью по ГОСТ 13568-97 состоит в том, что ролики, подвижно установленные на две соседние втулки, выступающие из разнонаправленных пластин, препятствует их взаимному смещению в радиальном направлении. В результате удлинения цепи вследствие износа валиков и втулок происходить не будет. Удлинение цепи может происходить только за счет износа роликов и втулок. При этом срез роликов предотвращается соответствующим выбором соотношения между диаметрами валика, втулки и ролика, а также материала ролика. Вместо одного шарнира между валиками и втулками в заявляемой цепи появляется еще и другой шарнир, между втулками и роликами. Общая нагрузка распределяется теперь между этими двумя шарнирами. А поскольку удлинение цепи будет происходить только за счет износа одного из этих шарниров, то его величина будет меньше. Это позволяет увеличить долговечность заявляемой цепи по сравнению с известными.

Заявляемая приводная роликовая цепь может быть взаимозаменяема с приводными роликовыми цепями соответствующего типоразмера, например, по ГОСТ13568-97 или ГОСТ 21834-87 и может использоваться для приводов, оснащенных звездочками, имеющими конструкцию и основные размеры профиля зубьев согласно ГОСТ 591-89 и ГОСТ 592-91.

Изобретение относится к области машиностроения. Многорядная приводная роликовая цепь содержит сплошные валики, одинаковые пластины. В отверстия каждой пластины с одной стороны неподвижно установлены две одинаковые втулки, которые выступающими из разнонаправленных пластин концами навстречу друг другу подвижно установлены на валиках и образуют с ними шарниры. Между пластинами на каждые две соседние втулки установлен подвижно ролик, который закрывает шарниры и является дистанционным элементом. Пластины расположены симметрично относительно общей оси цепи. Количество разнонаправленных пластин одинаково и равно числу рядов у цепи с четным числом рядов и на единицу меньше числа рядов у цепи с нечетным числом рядов. Причем у цепи с нечетным числом рядов в центральном ряду, между однонаправленными пластинами, на валике установлены втулка и ролик. Диаметр шарниров находится из условия необходимой прочности валика на изгиб, ролика на срез и размещения ролика между зубьями звездочки. Обеспечивается увеличение долговечности цепи. 4 ил.

Многорядная приводная роликовая цепь, содержащая сплошные валики, одинаковые пластины, отличающаяся тем, что в отверстия каждой пластины с одной стороны неподвижно установлены две одинаковые втулки, которые выступающими из разнонаправленных пластин концами навстречу друг другу подвижно установлены на валиках и образуют с ними шарниры, а между пластинами на каждые две соседние втулки установлен подвижно ролик, который закрывает шарниры и является дистанционным элементом, при этом пластины расположены симметрично относительно общей оси цепи, количество разнонаправленных пластин одинаково и равно числу рядов у цепи с четным числом рядов и на единицу меньше числа рядов у цепи с нечетным числом рядов, у которой в центральном ряду, между однонаправленными пластинами, на валике установлены втулка и ролик, причем диаметр шарниров ограничен диапазоном

где d_ш - диаметр валика в зоне шарнира, мм;

D_c - диаметр впадины между зубьями звездочки соответствующего шага, мм;

F - сила натяжения ведущей ветви цепи, Н;

- длина втулки в зоне шарнира, мм;

m - количество однонаправленных пластин;

d_вт - наружный диаметр втулки, мм;

d_p - наружный диаметр ролика, мм;

[σ_в] - допускаемое напряжение при растяжении материала валика, МПа;

[σ_р] - допускаемое напряжение при растяжении материала ролика, МПа.