Цепная передача: понятие, принципы работы, преимущества и недостатки

Цепная передача: что это такое, принципы работы, преимущества и недостатки

Цепная передача — один из механизмов, передающих механическую энергию из одной точки в другую с помощью гибкой цепи. Например, от двигателя автомобиля к его колесам. Цепную передачу также называют цепным приводом или трансмиссией.

Из этой статьи вы узнаете, что такое цепная передача, способы её применения, как она устроена, познакомитесь с классификацией, принципом работы, преимуществами и недостатками цепного привода.

Что такое цепная передача

Цепной привод используется для передачи механической энергии на расстояние. Данный вид трансмиссии используют не только в средствах передвижения, но и для перемещения грузов, подъема и волочения тяжелых предметов.

Обычно цепную передачу применяют, когда вращательное движение нужно передать без проскальзывания на расстояние до 8 метров. КПД такой передачи очень высок и составляет до 96–98%. Мощность, в отличие от ременной или канатной передачи, не теряется, соотношение скоростей звездочек остается постоянным. С помощью цепных передач можно передать мощность до 5000 кВт со скоростью до 30 м/с, хотя чаще всего их используют при мощности двигателя до 120 кВт и не разгоняют цепь быстрее 15 м/с.

Где используют цепные передачи

Большие возможности цепных передач позволяют использовать их во многих областях и механизмах:

для подъема и транспортировки грузов;
в транспортных средствах, таких как автомобили, мотоциклы, велосипеды, грузовики и т. д.;
в сельскохозяйственной технике и оборудовании, станках;
на производствах, в горнорудной, нефтепромышленной, химической отрасли;
в механизмах со строгими ограничениями по габаритам.

Конструкция цепной передачи

Цепная передача состоит из бесконечной замкнутой цепи с подвижными звеньями, одной ведущей и одной или более ведомыми звездочками с зубьями. Диаметр ведущей звездочки будет меньше ведомой, если передача понижающая (увеличивается крутящий момент и снижается скорость), и наоборот, при повышающей передаче диаметр ведущей звездочки будет больше ведомой.

Зубья зацепляют отверстия в звеньях цепи, которая передает вращательное движение. Также в систему могут входить натяжные звездочки, ролики или колодки, демпферы-успокоители, смазочные устройства и защитный корпус.

Виды цепных передач и цепей для них

В зависимости от сферы применения цепные передачи делят на 3 категории:

грузоподъемные;
тяговые;
приводные.

Грузоподъемные передачи

Используются для подвешивания, подъема или опускания тяжелых грузов при погрузочно-разгрузочных работах. Механизм входит в состав грузоподъемного оборудования, перемещение происходит по вертикали на скорости не более 0,5 м/с.

Применение цепной передачи для подъема грузов очень популярно, т. к. цепи сгибаются во всех направлениях, не издают много шума, просты в изготовлении, могут работать со звездочками малого диаметра.

Для грузоподъемных работ используются цепи высокой прочности, способные выдержать большой вес груза:

Цепи с овальными звеньями. Простейшие цепи, состоящие из звеньев овальной формы, соединенных друг с другом. Двигаются на низких скоростях.
Цепи с промежуточными смычками. Такие цепи еще называют якорными. Их используются на судах для подъема и опускания якоря, на крановых подъемниках. Каждое звено такой цепи имеет посередине промежуточную смычку, которая предотвращает запутывание и обеспечивает большую прочность цепи.

Приводные передачи

Используются для передачи мощности от одного вала к другому в широком интервале скоростей, но с постоянным передаточным отношением. Для этого выбирают цепи с малым шагом, снижая нагрузки и увеличивая срок эксплуатации механизма.

Цепи для передачи мощности производят из стали и подвергают термической обработке для повышения прочности. Цепи этой категории отличаются высокой точностью и легко прокатываются по зубьям звездочек:

Роликовые цепи. Состоят из двух пластин, прикрепленных жесткими втулками к вращающимся роликам или удерживаемых между собой запрессованными валиками. Ролики прокатываются по зубьям звездочки, практически не теряя энергии, т. к. трение скольжения заменяется трением качения.
Зубчатые цепи. Состоят из пластин двух видов: одни плоской поверхностью контактируют с зубцами звездочек, другие контролируют центровку цепи относительно звездочек с помощью канавки. Зубчатые цепи работают достаточно тихо даже на повышенных скоростях, отличаются высокой надежностью и плавностью хода, но стоят дороже и весят больше роликовых.
Втулочные цепи. Похожи по конструкции с роликовыми, но имеют более широкие шарниры и не оборудованы роликами. Бывают однорядными и двухрядными. Отлично работают в условиях повышенной загрязненности, переносят запыление, воздействие агрессивной среды. Стоят дешевле благодаря простой конструкции и малому весу, но не могут работать на больших скоростях.

Тяговые передачи

Применяются для непрерывной транспортировки грузов методом скольжения или вытягивания в элеваторах, эскалаторах, транспортерах, конвейерах и аналогичных устройствах. Двигаются преимущественно по горизонтали и могут достигать скорости 4 м/с.

В тяговых передачах используют цепи правильной формы с высокой несущей способностью, чтобы цепь могла выдерживать повышенные нагрузки без разрыва или деформации:

Роликовые цепи, оборудованные подшипниками. Обеспечивают минимальное трение качения. При увеличении нагрузки на ролики с такой цепью КПД не уменьшается.
Цепи с плоскими звеньями для перемещения листовой стали и на конвейерах по сборке автомобилей.
Цепи с боковыми роликами. Используют для транспортировки грузов со смещенным центром тяжести.
Цепи с лопастями. Универсальные приспособления для перемещения угля, щебня, песка и других сыпучих грузов.
Цепи для шлаков и отходов. Производятся из нержавеющей стали или покрываются антикоррозийными составами для защиты от агрессивной среды.

Принцип работы цепной передачи

Лучше один раз увидеть, как работает механизм, чем несколько раз прочитать об этом. Смотрите в видео, расположенных ниже, подробный разбор функционирования цепной передачи с роликовыми цепями (в первом видео в настройках можно выбрать субтитры на русском языке):

Преимущества цепной передачи

Дешевле в эксплуатации. Не требует частой замены цепи.
Отсутствует проскальзывание, за счет чего КПД достигает 90–98%.
Компактна по ширине, занимает мало места.
Позволяет приводить в движение несколько звездочек одной цепью.
Подходит для передачи механической энергии на средние и малые расстояния.
Не горит и не становится причиной возгорания.
Работает при любой температуре, в любых условиях окружающей среды, в том числе при повышенной влажности.
Легко монтируется, ремонтируется. Замена цепи или её звеньев не составляет труда.
Обеспечивает постоянное среднее передаточное значение.
Передает большие мощности на низких и высоких скоростях.
Не требует предварительного натяжения, поэтому не оказывает дополнительной нагрузки на подшипники и звездочки.

Недостатки цепной передачи

Требует частой и обильной смазки для защиты от коррозии.
Весит больше, увеличивает массу двигателя.
Создает шум и вибрацию.
Цепи стоят дороже ремней для ременных приводов.
Обеспечивает меньшую грузоподъемность, чем зубчатая передача.
Со временем цепь начинает провисать из-за растяжения и износа, ей требуется регулировка.
Не может обеспечить постоянную скорость движения, особенно если у звездочек небольшое количество зубьев.
Нельзя использовать, если звездочки установлены не параллельно друг другу.

Выводы

Цепная передача — одно из величайших изобретений человечества, т. к. она многофункциональна, удобна и эффективна. В этой статье мы рассмотрели преимущества и недостатки цепной передачи, описали её категории и виды цепей.

Если статья оказалась вам полезна, поделитесь ею в соцсетях.