Цепные передачи: плюсы и недостатки

Цепная передача – это узел, предназначенный для передачи вращательного движения между расположенными параллельно относительно друг друга валами посредством бесконечной цепи, установленной на звёзды. Последние, в свою очередь, закреплены на валах. Такие передачи широко используются в различных механизмах и машинах бытового и промышленного назначения.

Такой способ передачи энергии является одним из самых распространённых благодаря экономичности, простоте и универсальности. Конструкция относится к категории передач, работающих при гибкой связи валов. Но, как и другие виды подобных узлов, обладает своими преимуществами и недостатками.

Особенности и разновидности

Основными конструктивными элементами узла являются:

Параллельно установленные валы.
Звёздочки, зафиксированные на валах.
Бесконечная цепь.

В отличие от ременной передачи, в данной конструкции изгиб цепи возможен лишь в одной плоскости. Соответственно реализация технологии возможна только при параллельном расположении ведущего и ведомого валов. При этом отсутствует необходимость в жёсткой выдержке угла между валами, что обеспечивает более широкий спектр применения.

Расстояние между осями может варьироваться в значительном диапазоне. Эффективность сохраняется как при малых, так и больших расстояниях. Есть возможность передачи мощности одновременно на несколько ведомых валов. Кроме того, обеспечивается возможность понижения или повышения оборотов вращения.

По способу применения и функциональному назначению цепи можно классифицировать на несколько видов:

Грузовые. Применяются для подвески и перемещения всевозможных грузов. Механизм обычно является неотъемлемым элементом грузоподъёмного оборудования. Скорость перемещения может отличаться, обычно в вертикальной плоскости она не превышает 0,5 м/с.
Приводные. Предназначены для снижения нагрузки и продления срока эксплуатации изделия. Зачастую в таких механизмах применяются цепи с малым шагом. К примеру, подобные узлы применяются в автотранспортной трансмиссии. Технология позволяет передавать энергию на разных скоростях. При этом передаточное отношение всегда является постоянным.
Тяговые. Применяются для быстрого перемещения грузов. Скорость перемещения обычно варьируется в диапазоне 2-4 м/с. Как правило, транспортировка производится в горизонтальной плоскости. Такие узлы используются в таких машинах как эскалаторы, транспортёры, элеваторы и подобные.

Цепные передачи чаще всего строятся на приводных цепях. Такие механизмы также можно классифицировать по следующим характеристикам:

Тип цепи: втулочные, зубчатые, роликовые.
Количество рядов: однорядные и многорядные.
Расположение звёзд: вертикально, горизонтально, под наклоном.
Конструкция: закрытая или открытая.
Число ведомых валов (звёзд): двухзвёздные или многозвёздные.
Способ регулирования провисания цепи: с отдельным натяжителем или с натяжением звездой.

Механизмы получили набольшее распространение в производстве различных транспортных средств: автомобили, мотоциклы, грузовые ТС, велосипеды. Также применяются во всевозможной сельскохозяйственной технике. Специализированные виды таких узлов используются в машинах, применяющихся в нефтяной и химической отраслях промышленности.

Преимущества цепных передач

К ключевым достоинствам передач на основе звёздочно-цепного механизма можно отнести:

Можно передавать высокие нагрузки, сохраняя постоянное передаточное число. Благодаря этому оптимально подходят для тяговых механизмов, эксплуатирующихся в условиях повышенной нагрузки.
Сравнительная компактность. Достигается благодаря возможности сокращения межосевого расстояния.
Одну цепь можно использовать для передачи крутящего момента на несколько звёзд (валов). Это позволяет повысить функциональность и снизить размеры узла. К примеру, данный принцип реализован в большинстве видов коробок переключения передач для транспортных средств.
Передавать движение можно на расстоянии до 8 м. Это невозможно реализовать другими видами передач, такими как зубчатые или ременные.
Вал подвергается сравнительно низкой радиальной нагрузке в процессе эксплуатации. Благодаря этому продлевается срок службы всего агрегата.
Посредством цепи можно передавать высокие мощности, вплоть до 5000 кВт.
Исключение эффекта проскальзывания. Это обусловлено наличием зубьев у звёзд и пазов у цепей.
Высокий КПД (коэффициент полезного действия) – от 90% до 98%.
Простота обслуживания и ремонта. При необходимости можно легко заменить звёзды и цепь. К примеру, в бытовой технике (мотоциклы, велосипеды) можно заменить детали в домашних условиях.

Минусы цепных передач

Несмотря на большое количество положительных характеристик, такие механизмы обладают и рядом недостатков:

Сравнительно высокая стоимость цепей и звёзд. Для изготовления применяются специальные сплавы и оборудование, что удорожает стоимость готовых изделий.
Зачастую монтаж должен производиться с помощью картеров. Это негативно сказывается на удобстве обслуживания, что особенно актуально для спецтехники и автомобилей. Требование наличия картера значительно повышает стоимость готового изделия.
Передаточное отношение может колебаться в незначительном диапазоне. Это может оказывать негативное влияние на эксплуатационные характеристики агрегата, что особенно важно для спецтехники. Обычно такое явление наблюдается при использовании звёзд с небольшим количеством зубьев.
Значительный износ деталей, поскольку в конструкции шарниров не всегда применяется принцип жидкостного трения. Постоянная подача смазки на цепь и звёзды возможна только при наличии дополнительных смазочных узлов, что повышает итоговую стоимость.
Высокая шумность в процессе работы.
Режим реверса (обратного вращения) нельзя включить без полной остановки передачи.
Валы могут располагаться исключительно параллельно.
Необходимость частого обслуживания. Открытые цепи следует регулярно смазывать, а в картерах закрытых механизмов периодически нужно менять масло.

Заключение

Цепные передачи являются одними из самых распространённых и эффективных. Применяются в широком спектре бытового и промышленного оборудования. Позволяют обеспечить высокий КПД при относительно низких затратах. Чаще всего используются в машиностроении. При этом важно грамотно эксплуатировать такие передачи.

Несвоевременное обслуживание часто приводит к преждевременному износу конструктивных элементов, стоимость замены которых может быть достаточно высокой в зависимости от типа агрегата. Поэтому важно строго соблюдать указания производителя по обслуживанию, которые всегда указываются в технической документации.