Основные механические детали: Исчерпывающее руководство
Вам интересно узнать о невидимых силах, благодаря которым наш мир работает бесперебойно? Механические детали играют важнейшую роль в...
I. Обзор
Звездочки могут быть изготовлены с использованием различных методов и материалов. Метод изготовления и материал следует выбирать исходя из требуемой точности профиля зубьев и шероховатости поверхности в сочетании с другими процессами, такими как термообработка, для достижения необходимой несущей способности, рабочей скорости и срока службы звездочки.
По принципу контакта и работы с цепью звездочки в основном делятся на две категории - прецизионные и полупрецизионные. Эти категории могут быть дополнительно разделены по материалу и методу изготовления, а также по другим факторам классификации, включая экономическую эффективность и требования к точности звездочек для цепей, с которыми они сопряжены.
Роликовые и зубчатые цепные звездочки обычно изготавливаются из стали или чугуна с обработанными зубьями, причем рабочие поверхности зубьев обычно требуют очень точной обработки. Звездочки цепей из машиностроительной стали обычно изготавливаются из стали или чугуна с зубьями, вырезанными методом пламенной резки или литья.
Звездочки для цепей с плоским верхом могут быть изготовлены из стали, чугуна или пластика. Стальные или чугунные звездочки обычно подвергаются механической обработке, в то время как пластмассовые звездочки часто отливаются. Это общие случаи. Исключения нередки, особенно для цепных звездочек из конструкционной стали. Однако, независимо от способа обработки зубьев, наиболее важным аспектом является совместимость конструкций цепи и звездочки для совместной работы.
Звездочки с обработанными зубьями работают более плавно и с меньшим шумом при вращении, и обычно используются для средне- и высокоскоростных передач. Звездочки с литыми или пламенными зубьями недороги и имеют достаточный срок службы для низкоскоростных передач и транспортировки. Производители предлагают следующие типы звездочек.
II. Звездочки роликовой цепи
1. Однорядные прецизионные роликовые цепные звездочки
Стандарт ASME B29.1 определяет стандартные размеры звездочек роликовых цепей, допуски и профили зубьев, которые рассматриваются в соответствующих конструкциях.
Стандарт ASME B29.1 предусматривает четыре типа звездочек:
- Тип A - это пластинчатая звездочка без ступицы.
- Звездочки типа B имеют ступицу только с одной стороны.
- Звездочки типа C имеют втулки с обеих сторон.
- Звездочки типа D имеют съемные ступицы.
Звездочки роликовой цепи типов A, B и C показаны на рисунке 1; звездочки роликовой цепи типа D показаны на рисунке 2.
Другая конструкция съемной ступичной звездочки показана на рисунке 3. Она представляет собой комбинацию звездочки с коническим отверстием и разрезной конической втулки. Такая конструкция позволяет использовать готовую звездочку со стандартным отверстием, которое можно совместить с барабаном для зажима вала. Звездочки типов B и C также могут быть изготовлены таким образом.
Спицы между ступицей и ободом бывают разных форм в зависимости от размера: маленькие звездочки обычно цельные, за исключением центрального отверстия, из-за их малого веса; звездочки среднего размера обычно отливаются с перфорированными пластинами спиц между ступицей и ободом (рис. 4) для уменьшения веса; большие звездочки обычно отливаются в виде спиц (рис. 5) для максимального уменьшения веса. Если звездочка должна быть установлена между двумя подшипниками, можно использовать разъемные звездочки (рис. 6 и 7), их установка и снятие не требуют разборки вала.
Некоторые звездочки типа D состоят из цельной ступицы и съемного корпуса звездочки (Рисунок 2). У других и ступица, и корпус звездочки выполнены в виде секций (Рисунок 7). Любая съемная звездочка должна быть тщательно изготовлена, чтобы предотвратить изменение шага в месте соединения, и звездочка, показанная на рис. 7, специально разработана с фиксирующими штифтами для этой цели.
Звездочка с предохранительным штифтом и скользящей муфтой может предотвратить повреждение передаточных устройств или другого оборудования при перегрузках и превышении скорости. Звездочка с предохранительным штифтом состоит из ступицы и корпуса звездочки, причем ступица соединена с валом шпонкой. Когда предохранительный штифт ломается (см. рис. 8), звездочка может свободно вращаться относительно вала и ступицы.
Предохранительный штифт изготавливается из материала с известной прочностью на сдвиг, обеспечивая определенное значение сдвига путем обработки канавки с расчетным диаметром на плоскости сдвига. После ножницыВставьте новую булавку и верните ее в рабочее состояние.
Рисунок 8 Втулка со звездочкой с предохранительным штифтом
2. Многозвездочные роликовые цепи
Многозвездочные роликовые цепи - это цельные звездочки с определенным шагом и выровненными зубьями. Типичная многорядная звездочка роликовой цепи показана на рисунке 9.
3. Звездочки роликовой цепи с двойным шагом
Существует два типа звездочек с двойным шагом роликовой цепи: один - однозубый (см. рис. 10), другой - двухзубый (см. рис. 11). Термин "эффективные зубья" означает количество зубьев, которые могут войти в зацепление с цепью за один оборот звездочки.
Эффективное число зубьев звездочки с одинарной нарезкой равно фактическому числу зубьев, а эффективное число зубьев звездочки с двойной нарезкой равно половине фактического числа зубьев. Для звездочек с двойной нарезкой и нечетным числом зубьев эффективное число зубьев будет дробным. Например, звездочка с 25 фактическими зубьями будет иметь 12 (1/2) эффективных зубьев.
Преимущество нечетного числа зубьев в том, что каждый зуб входит в зацепление с цепью только через каждые два оборота, что удваивает срок службы звездочки. Двойные звездочки с четным числом зубьев достигают того же эффекта, регулярно перемещая цепь вперед до первого зуба на звездочке. Обратите внимание, что звездочки, оснащенные роликами несущего типа (примечание переводчика: т. е. большими роликами), недостаточно эффективны.
По сравнению с одношаговыми цепными звездочками двухшаговые роликовые цепные звездочки имеют больший диаметр шага и диаметр корня. Однако, когда количество зубьев звездочки превышает 35, этой разницей можно пренебречь.
4. Обработка звездочек роликовой цепи
Звездочки меньшего размера обычно обрабатываются из стального прутка с полной точностью. Размер звездочек, обработанных из прутка, ограничен максимальным диаметром партии прутка. Звездочки из стали могут подвергаться термообработке для повышения ударопрочности и износостойкости поверхности зубьев. Для работы в условиях сильной коррозии могут использоваться такие материалы, как нержавеющая сталь или бронза, а также бакелит, нейлон и различные пластиковые материалы.
Иногда звездочки изготавливаются из кованой стали или кованого прутка. Точность обработки зависит от конкретных требований к применению. Многие звездочки изготавливаются путем приваривания стальных ступиц к пластинчатым колесам, и такие цельные звездочки можно подвергать термообработке только в том случае, если пропорции размеров соответствуют требованиям.
Большие звездочки роликовых цепей обычно изготавливаются из чугуна, и эти литые звездочки подвергаются механической обработке для нарезки зубьев, а обод, ступица, внешняя поверхность и отверстия также подвергаются механической обработке. Чугун часто используется для изготовления больших звездочек с относительно большим передаточным отношением, потому что зубья большой звездочки реже входят в зацепление с цепью в течение определенного периода времени. В суровых условиях лучше использовать звездочки из литой стали или стальных пластин.
III. Звездочки для зубчатых цепей
Стандарт ASME B29.2 определяет профиль зубьев звездочек для зубчатых цепей. Процесс обработки, материалы и ступицы для звездочек зубчатых цепей такие же, как и для роликовых цепей, но профили зубьев значительно отличаются, как показано на рис. 12.
Зубья звездочек для зубчатых цепей похожи на зубья шестеренок. Хотя внешне они похожи на шестерни, звездочки для зубчатых цепей обрабатываются специальными инструментами, которые отличаются от инструментов, используемых для обработки шестерен. Кроме того, профиль зубьев звездочки и размер шага цепи также различаются у разных типов зубчатых цепей.
В стандартных зубчатых цепях используются звездочки, предусмотренные стандартом ASME B29.2. Однако существуют и нестандартные зубчатые цепи, такие как высокопроизводительные, многозвенные и цепи с двусторонним зацеплением зубьев. Для таких нестандартных цепей часто требуются специально обработанные звездочки.
Очень важно, чтобы цепь и звездочка идеально подходили друг к другу, поэтому лучше всего проконсультироваться с производителем цепи по поводу конкретных технических требований к звездочке. Типичная звездочка многозвенной зубчатой цепи показана на рис. 13, а типичная звездочка зубчатой цепи с двухсторонним зацеплением - на рис. 14.
IV. Звездочки для цепей из машиностроительной стали
Звездочки для инженерных стальных цепей могут быть изготовлены из различных металлыЗвездочки выпускаются в различных стилях и имеют разнообразные формы для удовлетворения конкретных требований. Для большинства применений можно использовать стандартные звездочки.
Существует множество цепей из конструкционной стали, которые не соответствуют стандартам ASME, и, соответственно, существует множество таких звездочек. Большинство из них очень похожи на стандартные звездочки, и когда стандартные звездочки не удовлетворяют требованиям, многие из этих звездочек могут использоваться со стандартными цепями.
Звездочки, перечисленные в этой главе, в основном используются со стандартными цепями или цепями, слегка измененными по сравнению со стандартными цепями, в то время как специальные звездочки, представленные в каталоге продукции производителя, несомненно, более многочисленны.
V. Материалы звездочек
Для изготовления звездочек для инженерных стальных цепей обычно используются следующие материалы:
- Чугун: Обычно используется в более мягких условиях и является самым экономичным.
- Охлажденный чугун: В этом типе звездочек для отливки зубьев используется охлажденный чугун. Зубья из охлажденного чугуна формируются путем быстрого охлаждения поверхности зубьев после литья, в результате чего получаются гладкие и твердые зубья с износостойким твердым слоем толщиной от 1/16 до 3/8 дюйма, в зависимости от размера звездочки.
- Чугун или конструкционная сталь: Чугунные звездочки имеют литые зубья, а звездочки из конструкционной стали - зубья, вырезанные пламенем. И те, и другие используются для передачи высокого крутящего момента и высоких ударных нагрузок. При работе в высокоабразивных средах зубья необходимо подвергать пламенной или индукционной закалке.
- Нержавеющая сталь: Используется в агрессивных средах.
Для удовлетворения особых потребностей могут использоваться и другие материалы, такие как ферросплавы, легированные стали, бронза и алюминий.
1. Типы чугунных звездочек
Отливка звездочек со ступицами в виде спиц (рис. 15) позволяет снизить вес и стоимость. Кроме того, их легче обрабатывать вручную. Звездочки из конструкционной стали также служат той же цели, если в полотне вырезать отверстия пламенем, как показано на рис. 16.
Если расстояние между спицами слишком мало, изготавливается цельная звездочка (рис. 17). Кроме того, цельные звездочки изготавливаются в тех случаях, когда натяжение цепи велико и есть опасения по поводу прочности спицевой звездочки, или когда диаметр ступицы очень велик.
Если звездочка должна быть установлена между двумя подшипниками, иногда изготавливают разъемную звездочку (рис. 18). Звездочку такого типа можно устанавливать и снимать, не затрагивая вал и другие детали машины.
Съемное зубчатое кольцо (рис. 19) крепится болтами, и такая конструкция звездочки позволяет устанавливать и снимать ее без демонтажа цепи, ступицы, подшипника или вала.
2. Фрикционное тяговое колесо
Если система часто наталкивается на препятствия или сильно перегружена, на головном валу однониточного цепного ковшового элеватора можно использовать фрикционное тяговое колесо (Рисунок 20). Однако фрикционные тяговые колеса всегда следует использовать с осторожностью. Трение между цепью и тяговым колесом должно быть достаточным для передачи движущей силы, необходимой рабочей системе при нормальной нагрузке. При использовании тяговых колес проконсультируйтесь с производителем стальной цепи.
Фрикционные тяговые колеса могут выделять тепло и искры при проскальзывании, поэтому их нельзя использовать в местах, где искры могут привести к взрыву.
3. Звездочки для цепей из конструкционной стали для конкретных применений
На рис. 21 показан набор специальных звездочек для конкретных применений, которые обычно изготавливаются из чугуна, а зубья часто имеют закаленную износостойкую поверхность.
a) Звездочка с предохранительным штифтом
b) Цилиндрическая фланцевая звездочка
c) Звездочка с буртиком
Чугунная звездочка с предохранительным штифтом в ступице, показанная на рис. 21a, похожа на звездочку роликовой цепи, показанную на рис. 8. Они широко используются в системах привода конвейеров.
Две звездочки, показанные на рис. 21b, используются для стальных сварных тяговых цепей в тяговых конвейерах, и обе являются приводными звездочками. Назначение фланцев звездочек, расширяющихся к широким краям или цилиндрическим формам, - предотвратить просыпание материала с боков при разгрузке с верхней части приводного вала конвейера.
Буртик на звездочке, показанный на рис. 21c, поддерживает пластины цепи в точке падения, продлевая срок службы цепи и звездочки. Они обычно используются на чистых конвейерах. Эти закаленные чугунные звездочки часто проектируются как "сменные зубья", функционирующие подобно звездочкам с двумя зубьями роликовых цепей (рис. 11).
При проектировании таких звездочек шаг звездочки немного больше половины шага цепи, а сами звездочки отливаются с нечетным числом зубьев. После очередного оборота звена цепи зубья переходят в зацепление. Это означает, что каждый зуб звездочки входит в зацепление с цепью при каждом втором обороте, что увеличивает срок службы звездочки в два раза (впервые эта концепция была использована в деревянных зубчатых передачах в начале XIX века).
4. Звездочки приводной цепи из гнутой пластины инженерной стали
Звездочки для приводных цепей из гнутых стальных пластин обычно изготавливаются из чугуна или вырезаются из стальных пластин. Другие детали, такие как ступицы, обычно представляют собой сборные компоненты. Стандарт ASME B29.10 определяет стандартную форму зубьев звездочек.
Звездочка на рисунке 22 сопряжена с двухрядной цепью, соответствующей стандарту ASME B29.10 с шагом 6 дюймов для двухрядных приводных цепей. В этих звездочках используется профиль зубьев американского национального стандарта. Обработанные профили зубьев обеспечивают выравнивание двухрядных цепей повышенной прочности. Эти звездочки изготовлены из легированной стали и подвергнуты термообработке.
В звездочках с гнутыми пластинами не всегда используются обработанные зубья; во многих звездочках с гнутыми пластинами используются литые или вырезанные пламенем зубья. Существует множество типов форм зубьев. Для получения информации о необработанных зубьях, которые не соответствуют стандарту ASME B29.10, обратитесь к производителю цепи.
5. Другие виды цепных звездочек из машиностроительной стали
Из приведенного выше обсуждения мы знаем, что существует множество типов звездочек для различных цепей из машиностроительной стали. Кажется, что при условии соответствия формы и размера зубьев эти цепи могут работать на различных звездочках, но это не так.
В некоторых случаях определенные типы звездочек не могут использоваться с определенными типами цепей. Например, роликовые цепи не могут использовать тяговые колеса. Как правило, определенный тип звездочек всегда используется с определенными цепями. Все остальные типы звездочек также используются только в определенных условиях.
В таблице 1 перечислены наиболее часто используемые типы звездочек для цепей из конструкционной стали, описанных в этой книге. Эта таблица не является руководством по их использованию, а показывает общее применение.
Таблица 1 Типы звездочек для стандартных цепей
| Типы цепей | Стандартные роликовые цепи | Цепи со звездочками | ||||||||
| B29.1 Роликовые цепи | B29.1 Тяжелые или гнутые пластинчатые цепи | B29.1 многорядные роликовые цепи | B29.1 Цепи с двойным шагом | B29.1 Конвейерные цепи с двойным шагом | B29.1 Крупногабаритные роликовые конвейерные цепи с двойным шагом | Пластинчатые цепи | Все модели B29.2 | |||
| Типы звездочек | Нарезание зубьев шестерен, обработка контактных поверхностей | Запас бруса | ● | ● | ● | ● | ○ | □ | ● | ● |
| Композитные стальные детали | ● | ● | ○ | ● | ● | ● | □ | □ | ||
| Чугунные спицы или пластины | ● | ● | ● | ● | ● | ● | □ | ● | ||
| Чугун, разъемная конструкция | □ | □ | □ | □ | ○ | ○ | □ | □ | ||
| Зубья и контактные поверхности шестерен с огневой обработкой | Сборки из листовой стали | □ | □ | □ | □ | ○ | ○ | □ | - | |
| Съемное зубчатое кольцо, чугун или сборка | □ | □ | □ | □ | □ | □ | □ | - | ||
| Тяговое колесо с термообработкой | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
| Чугунные, цельные или спицевые, или с отверстиями для снижения веса в полотне | □ | □ | - | □ | □ | □ | - | |||
| Литые зубья шестерен и контактные поверхности (в большинстве случаев может использоваться разъемная конструкция) | Охлажденный твердый чугун, закаленные зубья шестерен | □ | □ | - | □ | □ | □ | - | ||
| Съемное зубчатое кольцо из охлажденного твердого чугуна, крепится болтами к чугуну или сборке | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
| Углеродистая или легированная сталь, термическая обработка | □ | □ | - | □ | □ | □ | - | |||
| Чугунное тяговое колесо | - | - | - | - | - | - | - | |||
| Цельное зубчатое кольцо, охлажденный твердый чугун или чугун, термообработанная легированная сталь | - | - | - | - | - | - | - | |||
| Типы цепей | Безроликовая прямая пластинчатая цепь | Роликовая цепь | Цепь из негнущихся пластин | Конвейер большой ролик согнутая цепь пластины | Стальная сварная инженерная цепь | Сварная стальная тяговая цепь | Стальная цепь с зубчатым венцом | Цепочка блоков | B29.10 Усиленная приводная гнутая пластинчатая цепь | ||
| Типы звездочек | Нарезание зубьев шестерен, обработка контактных поверхностей | Запас бруса | - | □ | □ | □ | □ | - | □ | □ | - |
| Композитные стальные детали | - | □ | □ | □ | □ | - | □ | ○ | □ | ||
| Чугунные спицы или пластины | - | □ | □ | □ | □ | - | □ | ○ | □ | ||
| Чугун, разъемная конструкция | - | □ | □ | □ | - | □ | □ | □ | |||
| Зубья и контактные поверхности шестерен с огневой обработкой | Сборки из листовой стали | ● | ● | ● | ● | ● | ○ | ○ | ● | ● | |
| Съемное зубчатое кольцо, чугун или сборка | ○ | ○ | ○ | ○ | □ | □ | □ | ○ | □ | ||
| Тяговое колесо с термообработкой | ○ | - | ○ | - | □ | □ | □ | - | - | ||
| Чугунные, цельные или спицевые, или с отверстиями для снижения веса в полотне | ○ | ● | ○ | ● | ○ | ● | ● | ○ | ○ | ||
| Литые зубья шестерен и контактные поверхности (в большинстве случаев может использоваться разъемная конструкция) | Охлажденный твердый чугун, закаленные зубья шестерен | ● | ● | ● | ● | ○ | ○ | ○ | ● | ||
| Съемное зубчатое кольцо из охлажденного твердого чугуна, крепится болтами к чугуну или сборке | ○ | ○ | ○ | ○ | □ | □ | □ | □ | □ | ||
| Углеродистая или легированная сталь, термическая обработка | ○ | ○ | ○ | ○ | □ | □ | □ | □ | ○ | ||
| Чугунное тяговое колесо | ○ | - | ○ | - | □ | □ | □ | - | - | ||
| Цельное зубчатое кольцо, охлажденный твердый чугун или чугун, термообработанная легированная сталь | ○ | - | ○ | - | - | - | - | - | - | ||
Примечание: ● - часто используется; ○ - часто используется; □ - иногда используется; тире (-) - не должно использоваться.
И круглые, и квадратные символы обозначают удобство использования, но между ними есть различия. Круглый символ означает, что данный тип звездочки является абсолютно стандартным для перечисленных цепей, и эти стандартные звездочки часто перечислены в каталоге продукции производителя. В данном случае "часто используемый" и "часто используемый" часто связаны с ценой и качеством.
Символ квадрата означает, что данная звездочка используется лишь иногда или не подходит для перечисленных цепей. Основной причиной "иногда используется" обычно является стоимость, а основной причиной "не следует использовать" обычно являются технические факторы. Любая пара цепей и звездочек, обозначенная квадратным символом, должна устанавливаться только после консультации с производителем соответствующей цепи.
VI. Звездочки для цепей с плоским верхом
Профиль зубьев цепных звездочек с плоской вершиной указан в стандарте ASME B29.17 и будет рассмотрен далее в разделе "Конструкция" этой главы. В данном разделе рассматриваются только стандартные звездочки с плоской вершиной, описанные в этой книге. Поскольку единственная цепь с плоской вершиной, упомянутая в книге, имеет шаг 1 (1/2) дюйма, стили звездочек, обсуждаемые здесь, весьма ограничены.
На рис. 23 показаны три типа звездочек, широко используемых для цепей с плоским верхом. На рис. 23а показана цельная звездочка, которая обычно имеет меньшее количество зубьев (13-21 зуб) и может быть изготовлена из чугуна, стали или нержавеющей стали, как правило, с обработанными зубьями.
a) Встроенная звездочка
b) Чугунная звездочка со спицами
c) Термопластичная разъемная звездочка
На рис. 23b показана чугунная звездочка со спицами, которая обычно имеет больше зубьев (19-41 зуб) и обычно подвергается механической обработке.
На рис. 23c показана термопластичная разъемная звездочка, которая обычно имеет среднее количество зубьев (21-29 зубьев) и стандартные формованные зубья. Преимущество этого типа звездочек заключается в том, что их можно разобрать без перемещения вала и подшипников. Литые термопластичные звездочки могут быть выполнены в разъемном или цельном исполнении и в основном используются во влажной или умеренно агрессивной среде.
Русский 
English 
العربية 
Bahasa Indonesia 
Deutsch 
Español 
Français 
Italiano 
日本語 
한국어 
Nederlands 
Português 
Português do Brasil 
Polski 
Türkçe