Роликовая цепь

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Роликовая цепь со звёздочкой
Эскиз роликовой цепи Леонардо да Винчи

Ро́ликовая це́пь (уст. цепь Галля от англ. Galls chain) — тип приводной цепи. Применяется в основном для передачи механической мощности в различных механизмах, транспортных и сельскохозяйственных машинах, в том числе в мотоциклах, автомобилях, велосипедах, конвейерах, погрузчиках, типографских машинах и многих других. Это простое, надёжное средство передачи мощности, обладающее высоким КПД[1]. Данный тип приводной цепи наиболее широко распространён, производится во всём мире в больших количествах, в том числе крупными узкоспециализированными предприятиями[2][3][4]. Конструкция и типоразмеры цепей стандартизированы.

Официально считается, что роликовую цепь изобрёл Ганс Ренольд (англ.) в 1880 году, но есть мнение, что авторство принадлежит Леонардо да Винчи, на эскизах которого уже в XVI веке была показана цепь, использующая элементы, подобные современным роликам.[5]

Конструкция цепи[править | править вики-текст]

Конструкция:
1. Наружная пластина
2. Внутренняя пластина
3. Валик (пин)
4. Втулка
5. Ролик
Chainpin.jpg
Замок цепи

Цепь состоит из чередующихся звеньев двух видов. Первый — внутреннее звено, имеющее две пластины, удерживаемые вместе двумя жестко закреплёнными втулками с надетыми на них свободно вращающимися роликами. Второй — внешнее звено, состоит из двух внешних пластин, удерживаемых вместе запрессованными валиками (в англоязычной терминологии — пинами), проходящими через втулки внутренних звеньев. При касании цепью звёздочки ролик перекатывается по зубу, заменяя трение скольжения в этой открытой паре трением качения, что в целом улучшает КПД и уменьшает износ передачи.

Внутреннее звено может иметь также «безвтулочную» (англ. bushless) конструкцию, в которой роль втулки выполняют точно выполненные глубокие пуклёвки отверстий внутренних пластин, обращённые друг к другу. Такая цепь заметно дешевле в производстве, но менее стойка из-за малой толщины стенок пуклёвок, неоптимального их материала и взаимной подвижности пластин внутреннего звена.

Для соединения/разъединения цепи используются специальные инструменты — «выжимки», представляющие собой небольшую жёсткую струбцину с удлинённым наконечником винта из твёрдой стали, диаметром чуть меньше валика цепи. Также часто применяются разборные внешние звенья («замки»). Их легко приобрести отдельно для любых распространённых типоразмеров цепей, но из-за большей ширины они могут мешать прохождению цепи в механизме.

Известен вид цепи с изогнутыми пластинами, в которой передняя (условно) часть звена аналогична внутренней, а задняя — после изгиба — внешней (цепь имеет вид «ёлочки»). Преимущества конструкции в том, что, во-первых, все звенья одинаковы и возможно извлекать одно звено из собранной цепи, а во-вторых — цепь более упруга и лучше противостоит ударным нагрузкам. Недостаток — повышенное упругое растяжение под нагрузкой влияет на точность кинематики передачи. Одно такое звено может быть вставлено в обычную цепь, чтобы получить нечётное количество звеньев в контуре.

Для передачи больших усилий цепи изготовляются многорядными — по нескольку рядов звеньев на каждом валике (согласно отечественному ГОСТ — до 4-х рядов), работающими по цельным многовенцовым звёздочкам.

Стандарты и маркировка[править | править вики-текст]

Первые роликовые цепи и стандарты на них создавались в британской дюймовой системе мер, поэтому до настоящего времени шаг и другие размеры выпускаемых цепей кратны целым долям дюйма, а в миллиметрах указываются с точностью до 2-го — 3-го знака после запятой.

В России конструкция, сортамент и маркировка роликовых цепей определяются ГОСТ 13568-97 — советским стандартом, приведенным в некоторое соответствие с международным ISO 606-94. В США действует стандарт ANSI B29.1-2011.

Принятая в отечественном ГОСТ система обозначений довольно сложна (отдельные маркировки содержат до 15 знаков), сортамент не полностью совпадает с зарубежным. В настоящее время в потребительском секторе советская система практически не используется, уступив место простой международной маркировке из 3-х цифр, обозначающих основные размеры цепи в восьмых долях дюйма: первая цифра — шаг (например, для 525-й цепи 5*(25,4/8)=15,875мм), две последние — расстояние между внутренними пластинами десятичной дробью с шагом 0,5(для 525-й цепи 2,5*(25,4/8)=7,9375мм)[6]. Встречаются промежуточные значения (цепи 428, 532 и др) — их проще определить по таблице. Такая маркировка часто выбита прямо на внешних пластинах цепи.

Маркировка и размеры некоторых распространённых цепей, мм:

   Цепь     Шаг цепи  Ширина ролика Диаметр ролика
415 12.70 4.88 7.75
420 12.70 6.35 7.75
428 12.70 7.75 8.51
520 15.88 6.35 10.16
525 15.88 7.85 10.16
530 15.88 9.53 10.16
532 15.88 9.53 11.10
630 19.05 9.53 11.91
632 19.05 9.66 12.68

Смазка и защита цепи[править | править вики-текст]

Роликовая цепь представляет собой набор открытых пар трения, небольшой износ каждой из которых складывается в значительное растяжение всей цепи. Для надёжной работы открытая передача должна регулярно очищаться и смазываться.

Применение консистентных смазокruen требует их предварительного расплавления («проварка» снятой цепи) или растворения (современные специальные смазки для цепей, в том числе аэрозольные), чтобы масло проникло во все внутренние зазоры. После остывания цепи или испарения растворителя густая смазка надёжно удерживается в зазорах; снаружи цепь должна быть вытерта насухо. В специальные консистентные цепные смазки могут добавляться также липкие вещества, уменьшающие сброс смазки при движении цепи, и твёрдые противозадирные и антифрикционные компоненты — например, порошок графита.

Незащищённой цепи (например, велосипедной) желательна периодическая полная промывка от грязи и остатков старой смазки. Используются растворители типа керосина, горячая вода с моющими средствами и т. п. Для велосипедистов выпускаются «машинки для чистки цепи» без снятия с велосипеда — накладные ванночки с роликами, в которых цепь проходит несколько изгибов. После мойки цепь необходимо быстро высушить и заново смазать.

Высококачественные цепи — в частности, современных мотоциклов — могут снабжаться сальниками, закладываемыми между звеньями при сборке вместе со смазкой — резиновыми колечками круглого (O-ring) или фасонного (X-ring) сечения. Срок стабильной работы такой цепи определяется сроком истирания сальников и увеличивается в несколько раз по сравнению с обычной. Недостатки — бóльшая потеря мощности на изгиб цепи, до нескольких лс в задней передаче мотоцикла, чуть большая цена и габаритная ширина.

Применяются также многочисленные варианты кожухов приводов — от простых противопыльных до жёстких с масляной ванной. Кожух намного продляет срок жизни цепи, но в то же время затрудняет её контроль, а из-за биений цепи должен быть достаточно просторным. В жёстком кожухе при разрыве цепи может быть заблокирована одна из звёздочек, в худшем случае — ведущего колеса. Поэтому на мотоциклах от жёстких кожухов отказались, не ставя их вовсе или используя легкоразрушаемые конструкции.

Открытые цепи стационарных механизмов могут смазываться жидким маслом капельными маслёнками-лубрикаторами.

Сравнение с другими видами приводных цепей[править | править вики-текст]

Мотоциклетная и велосипедная цепь.

Роликовая цепь имеет меньшие силы трения в сравнении с более простыми конструкциями, в частности втулочной цепью без вращающихся роликов. Благодаря этому повышается КПД и снижается износ при работе с большими нагрузками и в условиях загрязнения. Однако сравнительно большая масса роликов и возможность их раскалывания при ударах о зубья передачи ограничивают быстроходность роликовых цепей. В то же время втулочная цепь, работающая в масляной ванне при оптимальных условиях, достаточно долговечна, менее шумна и незначительно ухудшает КПД всего механизма. Поэтому в быстроходных машинах, например в ГРМ и моторных передачах ДВС, применяются другие виды цепей — втулочная или пластинчатая цепь Рейнольдса.

Интересные факты[править | править вики-текст]

Из-за своеобразной формы пластин в просторечии их иногда называют «косточками» (имеется ввиду сходство с костями, которые едят собаки).

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. При наиболее благоприятных условиях КПД может достигать 98 %, согласно Kidd, Matt D.; N. E. Loch, R. L. Reuben. Bicycle Chain Efficiency. The Engineering of Sport conference. Heriot Watt University (1998). Проверено 16 мая 2006. Архивировано из первоисточника 6 февраля 2006.
  2. http://kzpc.tiu.ru/ Кировский завод приводных цепей
  3. http://www.dpr.lv/index.php?lang=ru&id=home Даугавпилсский завод приводных цепей
  4. http://chainsk.ru/prod.htm Новосибирский завод приводных цепей
  5. В 16-м веке, Леонардо да Винчи сделал эскизы, на которых была показана первая стальная цепь. Эти цепи были разработаны, вероятно, для передачи силы тяги, но не вращения, что вытекает из изображённой на рисунках конструкции.The Complete Guide to Chain / Tsubakimoto Chain Co.. — Kogyo Chosaki Publishing Co., Ltd., 1997. — P. 240. — ISBN p. 2110-9658932-0-0.
  6. http://motorbike34.ru/index.php?route=product/category&path=112_61 «Цепной привод — обслуживание и замена»

Литература[править | править вики-текст]

  • Green, Robert E. et al. (eds) (1996), Machinery’s Handbook (25 ed.), New York, NY, USA: Industrial Press, ISBN 978-0-8311-2575-2.