Звездочки для приводных роликовых и втулочных цепей (цепные звездочки ГОСТ 591-69)

 Цепная передача – один из самых популярных благодаря своей практичности видов передачи механической энергии. Составляющими частями цепной передачи являются непосредственно сама цепь и две звездочки (ведущая и ведомая), охватываемые цепью. Благодаря зубьям звездочек обеспечивается довольное надежное сцепление между элементами конструкции, что делает цепную передачу по многих случаях оптимальным выбором для конструкторов. При необходимости количество ведомых звездочек можно увеличить. Помимо уже упомянутых звеньев и цепи в состав механизма цепной передачи включают еще и ограждения, натяжные и смазочные устройства.

  ГОСТ 591-69 является наиболее распространенным стандартом, на который ориентируются при производстве (профилировании) звездочек для цепи. Указанный стандарт предусматривает использование износоустойчивых профилей без смещения в кинематических тонных передачах, тогда как для всех остальных видов передач используются профили со смещением. В чем разница между ними? Все просто: в последнем случае впадину очерчивают сразу из двух центров, которые расположены со смещением на 0,03t (которое называют «e»).

  Звездочки для цепи находятся в сцепке с шарнирами звеньев этой цепи, которые в свою очередь находятся на линии, совпадающей с делительной окружностью самой звездочки для цепи. При определении диаметра данной окружности рассматривают треугольник, вершины которого разнесены в центр звездочки и середины пары смежных шарниров. В результате диаметр делительной окружности рассчитывается по следующей формуле:

Dд=t/(sin (1800/z))

  Что касается окружности выступов, то её диаметр несложно рассчитать, зная формулу: 

  De=t(0,5+ctg (1800/z))

Обратим свой внимание на устройство цепной звездочки, а именно на профили её зуба. Принято разбивать их на части: впадина – её выделяют, проводя условную линию радиусом, несколько превышающим радиус ролика d1 (равен r=0,5025d1+0,05 мм, где d – это диаметр нашего ролика);
дуга – выделяется по линии, очерчиваемой по радиусу [ r1=0,8d1+r ];
переходный участок, на котором отсутствуют изгибы;
головка – для её выделения сначала определяют радиусу r2, который должен быть подобран таким образом, чтобы ролик цепи плавно соприкасался с зубом цепной звездочки лишь в области дна впадины, не касаясь профиля зуба в других местах. По этому радиусу как раз и очерчивается головка профиля зуба. Таким образом, даже после определенного износа и увеличения шага приводной цепи профиль звездочки для цепи способен достаточно надежно сцепляться с этой цепью. Наиболее тесный контакт с роликами цепи в таком случае наблюдается на участках профиля зуба, которые находятся на наибольшем удалении от центра звездочки данной цепной передачи.

  Для цепных звездочек существует целый ряд ГОСТов, регламентирующих все их параметры. Так, уточняющее дополнение к ГОСТу 591—б9* определяет коэффициент высоты зуба звездочки цепной передачи при разных значениях шага и диаметра ролика цепи этой передачи в рамках от 0,48 до 0,565. Ширина зубчатого венца звездочки приводной цепи (одно-, двух- и трехрядной) рассчитывается по формуле [0,95Bвн—0,15], в которой Ввн определяется как расстояние от одной внутренней пластины до другой. Величины радиуса зуба звездочки для цепи при продольном сечении и параметр h (координата центра кривизны) принято фиксировать на уровне значений Rз=1,7d1 и h=0,8d1.

  Еще один стандарт – ГОСТ 592-81 – регламентирует использование упрощенного профиля приводной звездочки, закругленного у вершин, с дугообразной впадиной и прямым участком. Такой упрощенный профиль дает значительный выигрыш за счет сокращения комплекта необходимого для нарезки профиля инструмента, а необходимым условием его использования является скорость движения цепи, не превышающая 5 м/c.

  Существуют и более простые способы профилирования звездочек зубчатых цепей. ГОСТ 13576-81 позволяет строить зубчатую передачу с прямолинейными рабочими профилями зубьев по следующему принципу: несколько зубьев (от 3 до 7 – пропорционально размеру звездочки) используются для передачи полезной нагрузки, после чего делается переход, на котором зубья не несут нагрузки, а уж затем дело довершают пара-другая зубьев, работа в которых приходится на их тыльную часть. Что касается делительной окружности, то она рассчитывается аналогично.

  Для определения диаметра окружности выступов используется весьма простая и ёмкая формула:

De=t ctg (1800/z)

Чтобы определить высоту зуба делаются нехитрые расчеты: h2=h1+е, в качестве h1 мы принимаем промежуток между линией центров пластины и её основанием, ну а величина е — это радиальный зазор, который принимается равным 0,1t.

  Что происходит при продолжительной эксплуатации звездочки и приводных цепей? Если в начале эксплуатации звенья приводной цепи цепляются за рабочие грани обоих зубьев, то через некоторое время износ приводит к тому, что радиус цепи увеличивается и лишь одна грань несет полезную нагрузку. 
 Трудно переоценить широту использования чугуна при изготовлении звездочек и цепей. Там, где невысока вероятность ударных нагрузок и не требуется скорость передачи (не более 3 м/с), можно без проблем использовать звездочки с большим числом зубьев, изготовленные из прошедшего закалку чугуна марок СЧ20 или СЧ 30. Если же условия не самые благоприятные, то вместо обычного чугуна для изготовления звездочек и цепей можно использовать высокопрочный или антифрикционный чугун с закалкой. 

  Чаще всего цепные звездочки изготавливают из стали (как правило, легированной или среднеуглеродистой, марок 45, 40Х, 50Г2, 35ХГСА, 40ХН), однако иногда проходится при изготовлении цепей и звездочек применять индивидуальный подход к ситуации, делая тщательный анализ условий эксплуатации цепных звездочек. Если одним из важных моментов работы передачи является её бесшумность, то венцы звездочек изготавливают из пластмассы. Таким образом, достигается двойной эффект: уменьшается уровень шума и увеличивается срок службы. Конечно, у такого подхода есть и минусы, главный из которых - низкая прочность пластмасс. Чтобы избежать такой проблемы, специалисты наловчились изготавливать звездочки приводных цепей из металлопластмассы, таким образом сочетая лучшие черты обоих материалов. Значительно облегчает процесс производства звездочек для цепей их конструктивное сходство с зубчатыми колесами. Так достигается взаимопроникновение опыта механиков и конструкторов из смежных, но всё же довольно узко специализированных сфер. 

  Замена звездочки приводной цепи как правило не занимает много времени и усилий, однако бывают случаи, когда разбор вала со звездочкой невозможен. И именно для таких ситуаций были разработаны разъемные звездочки, которые легко можно установить даже в самые труднодоступные места.

  Как видите, изготовление звездочек приводных цепей – это не такое уж и простое дело. Оно требует высокой квалификации, профессионализма и глубоких познаний в целой серии научных дисциплин.
 

Звездочки для приводных цепей поставляются в трех вариантах:

• «под расточку» с удлиненной ступицей
• с замком на вал (смотри раздел «конические втулки»)
• пластинчатые

Основные параметры звездочек:

• b – ширина ролика;
• t – шаг цепи;
• PD – наружный диаметр;
• z – количество зубьев;
• L –ширина звездочки

Таблица параметров звездочек