НАПРАВЛЯЮЩИЙ РОЛИК С БОЛЕЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИЕЙ ЦЕПИ
GUIDING ROLLER FACILITATING INCREASED SERVICE LIFE OF CHAIN

Так называемые круглозвенные цепи состоят из сцепленных друг с другом отдельных круглых звеньев. Каждое из соседних звеньев цепи повернуто друг к другу на 90° относительно продольной оси цепи. Каждое звено круглозвенной цепи состоит из изогнутого участка проволоки, свободные концы которого сварены встык друг с другом.
Если смотреть сверху на плоскую сторону, звено цепи состоит из двух прямых, параллельных друг к другу участков, переходящих на каждом конце в дуги полуокружности. Радиус обеих дуг полуокружности соответствует расстоянию между центрами прямых участков. Проекция такого плоскостного звена цепи круглозвенной цепи на плоскости, параллельной к плоской стороне звена цепи, ограничивается двумя линиями, одна из которых является внешним контуром, а другая - внутренним контуром. Поэтому внешний контур состоит из двух прямых участков, параллельных друг к другу, и двух дуг полуокружности, диаметры которых соответствуют расстоянию между прямыми участками. Внутренний контур проходит во всех местах на одинаковом расстоянии от внешнего контура, в соответствии с диаметром проволоки.
Такие круглозвенные цепи используют для перемещения деталей или захватов. Ими могут быть, например, паллеты, транспортируемые вдоль пути их транспортирования, или же они могут использоваться в качестве грузозахватного средства: так называемых цепных тяг. В двухветвевых или многоветвевых цепных тягах цепь следует проводить через направляющие ролики. Направляющие ролики взаимодействуют путем кинематического замыкания со звеньями цепи. При обороте цепи вокруг направляющего ролика различают вертикальные звенья цепи и горизонтальные звенья цепи. Это различие возникает относительно положения к направляющему ролику. Под горизонтальным (лежащим) звеном цепи понимают звено цепи, повернутое плоской стороной к оси вращения направляющего ролика. Вертикальное (стоящее) звено цепи - это такое звено цепи, плоские стороны которого расположены перпендикулярно оси вращения направляющего ролика.
В известных до настоящего времени направляющих роликах горизонтальные звенья цепи используются только для создания соединения с направляющим роликом путем кинематического замыкания. Вследствие неизбежного свободного хода между горизонтальными звеньями цепи значительно нагружается вертикальное звено цепи, расположенное на вершине по отношению к направлению движения цепи вокруг направляющего ролика.
Из ЕР 0269557 A1 известно предназначенное для привода цепное зубчатое колесо, приспособленное для изменения шага цепи вследствие износа.
При обороте находящейся под нагрузкой цепи через цепное зубчатое колесо между соседними звеньями цепи возникает движение. Движение возникает, поскольку сама по себе натянутая цепь под нагрузкой вынуждена вращаться посредством направляющего ролика по круговой траектории.
Относительное движение между звеньями цепи вызывает в этом случае износ вследствие механического истирания и как результат - уменьшение в соответствующих местах толщины звена цепи. Под толщиной звена цепи специалист понимает диаметр, который проволока имеет в соответствующем месте.
Вследствие изменения толщины звена цепи цепь становится длиннее, то есть ее периодичность больше не совпадает с делением направляющего ролика. Чтобы это учитывать, выемки для цепи в известных направляющих роликах имеют специальную форму для вертикальных звеньев цепи.
Выемки для вертикальных звеньев цепи образуют проходящий в направлении периметра цепного зубчатого колеса желобок, проходящий через выемки для горизонтальных звеньев цепи. Дно этого желобка описывает в широком смысле правильный n-угольник, причем n равно количеству выемок для горизонтальных звеньев цепи. Стороны этого правильного n-угольника соответственно являются отрезками дуг с постоянным радиусом кривизны, очень большим, по сравнению с радиусом кривизны внешнего контура отдельного звена цепи. Дно выемки не имеет изменения кривизны вдоль своего хода. Только в конце оно переходит в закругленный угол n-угольника, у которого начинается следующее дно выемки соседней выемки для вертикального звена цепи. Этот угол понимают в широком смысле также как зуб. Вершина зуба расположена посередине, то есть по центру в выемке для горизонтального звена цепи. Она четко заканчивается ниже плоскости, определенной осью вращения соседней плоской стороны звена цепи.
На фиг.2 этой публикации согласно уровню техники показаны отношения между вертикальным звеном цепи и соответствующей ему выемкой при эксплуатации неиспользованной круглозвенной цепи. Соседние горизонтальные звенья цепи фиксируют вертикальное звено цепи с расстоянием до дна выемки для соответствующего вертикального звена цепи. Только при растяжении цепи, вследствие износа, возникает незначительный перекос вертикального звена цепи, и, как результат, звено цепи своей передней частью, направленной в направлении нагрузки, прилегает ко дну выемки.
Касательная к месту касания между дном выемки и внешним контуром звена цепи проходит под очень острым углом к продольной оси вертикального звена цепи, что практически делает невозможным приложение силы от направляющего ролика на круглозвенную цепь или, наоборот, через место касания в виде точки.
Исходя из этого задачей изобретения является создание направляющего ролика, менее нагружающего цепь и допускающего при этом более высокую нагрузку звеньевых цепей из заданного материала, по сравнению с комбинацией этой звеньевой цепи с направляющим роликом согласно уровню техники.
Конструкторы заявителя обнаружили, что более высокая нагрузка или более продолжительная эксплуатация цепи становится возможной, если при повороте вертикальное звено цепи, начиная с определенной нагрузки, поддерживается направляющим роликом - в продольном направлении. Для достижения этого следует особым образом конфигурировать смежные боковые стороны зуба, к которым прилегает своей передней частью находящееся под нагрузкой вертикальное звено цепи.
Новый направляющий ролик предусмотрен так же, как и направляющий ролик, согласно уровню техники для изменения направления звеньевых цепей, в частности круглозвенных цепей или цепей из профильной стали цепных тяг. Каждое звено звеньевой цепи состоит из гнутого участка проволоки и имеет плоскую фигуру. Фигура состоит из двух параллельных друг к другу участков и двух дуг полуокружностей.
Согласно изобретению направляющий ролик имеет базовое тело качения с поверхностью по внешнему периметру и расположенной центрально к поверхности внешнего периметра осью вращения.
Базовое тело качения содержит выемки для цепи, выполненные на поверхности по внешнему периметру с возможностью размещения горизонтальных звеньев цепи, чтобы они не изгибались при повороте через поперечную сторону или плоскую сторону.
Кроме того, направляющий ролик содержит выемки для цепи, также выполненные на поверхности по внешнему периметру с возможностью размещения вертикальных звеньев цепи. Количество выемок для вертикальных звеньев цепи соответствует количеству выемок для горизонтальных звеньев цепи. Каждая выемка для вертикальных звеньев цепи имеет опорные участки, на которые может опираться соответствующее звено цепи, по меньшей мере, прилегающее к дуге частью своего прямого участка. Выемки для вертикальных звеньев цепи расположены соответственно между соседними выемками для горизонтальных звеньев цепи и пересекаются с ними.
Между соседними выемками для вертикальных звеньев цепи выступают радиальные зубья, выполненные с возможностью вмещения вертикального звена цепи в продольном направлении. Каждый из зубов ограничен двумя указывающими в направлении периферии боковыми сторонами зуба.
Каждая боковая сторона зуба определяет линию кривизны боковой стороны зуба, расположенную в плоскости симметрии, проходящую через выемку для вертикальных звеньев цепи и расположенную перпендикулярно оси вращения. Эта плоскость симметрии совпадает с плоскостью симметрии вертикального звена цепи и проходит между обеими, находящимися по бокам боковыми поверхностями, определенными вертикальным звеном цепи. Под боковыми поверхностями следует понимать при этом такую плоскость, которая тангенциально касается звена цепи на соответствующей стороне.
Положение боковой стороны зуба рассчитано таким образом, что линия кривизны боковой стороны зуба имеет в плоскости симметрии расстояние от указывающего в направлении нагрузки внешнего контура дуги полуокружности, относящегося к звену цепи, расположенного в выемке для цепи. Это расстояние имеется в случае, если оба соседних горизонтальных звена цепи центрированы и расположены в своих соответствующих выемках для цепи без воздействия внешней силы.
Вследствие расстояния между линией кривизны боковой поверхности зуба и внешнего контура дуги полуокружности, расположенных в одной и той же плоскости, пересекающей ось вращения под прямым углом, между соответствующей передней частью звена цепи и соседней боковой стороной зуба возникает дугообразно выгнутая и клиновидная щель, ширина которой увеличивается по направлению к вершине зуба. Эта щель рассчитана таким образом, чтобы она смыкалась при превышении заданной силы, действующей в круглозвенной цепи. Это смыкание происходит вследствие упругой деформации соответствующей дуги полуокружности звена цепи.
Для получения наиболее хорошей опоры для вертикального звена цепи зуб должен бы иметь наибольшую радиальную высоту. Однако радиальная высота ограничивается так, чтобы не препятствовать тангенциальному разматыванию звеньевой цепи с направляющего ролика. Оптимальные отношения получают при высоте зуба, составляющей от 0,16 до 0,75 от толщины звена цепи, над поверхностью, определенной соседней к оси вращения боковой поверхностью горизонтального звена цепи, в которую выдается зуб.
Высота зуба, как сразу становится понятно, зависит от толщины используемой для звеньев цепи проволоки.
Хорошую опору звена цепи боковой стороны зуба достигают, если боковая сторона зуба имеет кривизну по двум осям. Вследствие этого получают оптимальное распределение силы из-за большой поверхности прилегания как на боковую сторону зуба, так и на переднюю часть звена цепи.
Под "кривизной по двум осям" следует понимать искривление, соответствующий центр кривизны которого расположен на линии, проходящей параллельно линии кривизны боковой стороны зуба на соответствующем расстоянии. Измеренный относительно этой линии радиус кривизны предпочтительно не меньше половины диаметра проволоки, из которой изготовлено звено цепи.
Расстояние между соответствующей передней частью звена цепи и боковой стороной зуба или между внешним контуром и линией кривизны боковой стороны зуба можно рассчитать аппроксимацией посредством двух соприкасающихся окружностей. Одна соприкасающаяся окружность является аппроксимацией внешнего контура дуги вертикального звена цепи, вложенного в направляющий ролик. Таким образом, определяют центр соприкасающейся окружности.
Вторая аппроксимация - это окружность, аппроксимирующая линию кривизны боковой стороны зуба и определяющая, таким образом, другой центр. Центр соприкасающейся окружности боковой стороны зуба смещен в направлении нагрузки относительно центра соприкасающейся окружности звена цепи. Величина смещения опять же зависит от толщины проволоки для звена цепи и длины звена цепи.
Целесообразно, если оба центра соприкасающихся окружностей расположены на прямой линии, проходящей параллельно к прямым участкам вертикального звена цепи.
В зависимости от вида звена цепи может быть также предпочтительной остроугольная форма.
,
Линия кривизны боковой стороны зуба может строго иметь круглую формуупрощающую изготовление направляющего ролика. Линия кривизны боковой стороны зуба может иметь также такое же очертание, какое определяет внешний контур, если звено цепи подвержено определенной, например, номинальной нагрузке. Тогда как при более пристальном рассмотрении форма ближе к форме параболы, что, тем не менее, по-прежнему означает, что также и в данном случае через отрезок линии кривизны боковой стороны зуба может определяться соприкасающаяся окружность. Соприкасающаяся окружность определена в данном случае как такая линия окружности, в которой расстояния до линии кривизны боковой стороны зуба минимальные, то есть линия окружности является линией регрессии. Расстояния измерены при этом на соответствующих радиусах соприкасающейся окружности.
Для достижения наибольшего срока службы направляющего ролика, предпочтительно, если он состоит из закаленной стали, предпочтительно цементированной, для получения определенной гибкости и приспосабливаемости, в то время как, с другой стороны, сохраняющей высокую износостойкость.
Через направляющий ролик предпочтительно проходит насквозь осевое отверстие, с помощью которого его можно насаживать на вал или ось.
Выемки для горизонтальных звеньев цепи выполнены в форме ванны.
Выемки для вертикальных звеньев цепи ограничены обоими повернутыми друг к другу боковыми сторонами зуба и дном выемки.
Дно выемки может также иметь кривизну, причем ось кривизны находится под прямым углом к оси вращения. Другая возможность состоит в том, чтобы использовать дно выемки, которое выполнено плоским и переходит в примыкающем к боковым сторонам зуба участке в соответствующую кривизну, как оно было определено выше.
Для предотвращения повышенной нагрузки звена цепи на участке места сварки дно выемки может содержать углубление для свободного размещения сварного шва звена цепи.
Радиус соприкасающейся окружности линии кривизны боковой стороны зуба может быть одинаковым или больше радиуса соприкасающейся окружности внешнего контура дуги полуокружности. Расположение центров относительно друг друга следует выбирать таким образом, чтобы дно выемки входило без излома по касательной в боковую сторону зуба. Соотношение обоих радиусов опять же зависит от диаметра проволоки или размера звена цепи и может находиться в пределах коэффициента 1,0 и 1,2.
Для более лучшего набегания вертикального звена цепи на боковую сторону зуба и схода боковая сторона зуба предпочтительно переходит рядом с головкой зуба в поверхность фаски. Поверхность фаски может иметь кривизну или быть ровной поверхностью. Высота поверхности фаски, измеренная в радиальном направлении зуба, может составлять предпочтительно от 0,1 мм до 2 мм, предпочтительно от 0,2 до 1,5 мм.
Нижеприведенное описание чертежей ограничивается описанием существенных аспектов изобретения. Понятно, что возможен ряд вариантов. О более мелких, неописанных деталях специалист, как обычно, может узнать из чертежей, дополняющих в этом отношении описание фигур.
На чертежах изображен пример выполнения предмета изобретения, на них показаны:
Фиг.1. Двухветвевая цепная тяга, довольно схематичное изображение, вид в перспективе;
Фиг.2. Звено цепи, вид сверху на боковую сторону звена цепи;
Фиг.3. Направляющий ролик согласно изобретению, вид в перспективе;
Фиг.4. Направляющий ролик, вид в разрезе вдоль плоскости симметрии выемок для цепи и перпендикулярно оси вращения;
Фиг.5. Взаимодействие круглозвенной цепи с направляющим роликом согласно изобретению при ненагруженной цепи, вид в разрезе направляющего ролика перпендикулярно оси вращения;
Фиг.6. Увеличенное изображение выреза по фиг.5;
Фиг.7. Увеличенное изображение выреза по фиг.5, с другой формой линии кривизны боковой стороны зуба; и
Фиг.8. Таблица оптимальных значений расчета размера направляющего ролика в зависимости от параметров цепей.
На фиг.1 показана в качестве примера применения изобретения двухветвевая цепная тяга 1 в упрощенном перспективном изображении. Цепная тяга 1 имеет по существу прямоугольный корпус 2 передаточного механизма, к одной из торцевых сторон которого прифланцован электродвигатель 3 в виде асинхронного электродвигателя. Как корпус 2 передаточного механизма, так и электродвигатель 3 снабжены ребрами охлаждения, как это видно на фигуре. На отстоящей от корпуса 2 передаточного механизма стороне на электромоторе 3 предусмотрена крышка 4, содержащая систему управления или основные элементы системы управления. Между крышкой 4 системы управления и противоположной торцевой стороной корпуса передаточного механизма находится корпус 5 цепного зубчатого колеса, из верхней стороны которого выступают серьги 6, служащие для подвешивания тяговой цепи 1. Внизу из корпуса 5 цепного зубчатого колеса выходит круглозвенная цепь 7 к направляющему ролику 8, установленному с возможностью свободного поворота в корпусе 9 крюка. К нижней стороне корпуса 9 крюка прикреплен крюк 10. После изменения направления круглозвенная цепь снова направляется вверх к корпусу 5 цепного зубчатого колеса, где зафиксирован ее свободный конец.
Как нетрудно понять из изображения на фиг.1, в обеих ветвях круглозвенной цепи 7 постоянно действует только вертикально направленная вниз сила. Направление силы не зависит от того, тянут ли подвешенный к крюку 10 груз наверх или нужно предотвратить его падение вниз. Даже при движении вниз сила действует в круглозвенной цепи 7 в том же направлении и, не считая пускового движения, имеет такую же величину, как при поднятии.
Круглозвенная цепь 7 состоит из множества идентичных звеньев 11 цепи, одно из которых показано в качестве примера на фиг.2 на виде сверху на плоскую сторону. Звено 11 цепи состоит из согнутого овально участка 12 круглой проволоки подходящего диаметра. Участок проволоки сложен своими концами встык и сварен в точке 13. В зависимости от вида гиба звена цепи возникают два параллельных друг другу участка 14 и 15, а также две дуги 16 и 17 полуокружности. Обе дуги 16 и 17 полуокружности переходят на пунктирных линиях 18 и 19 в прямые участки 14 и 15. Внешний профиль звена 11 цепи определяет обегающий звено цепи внешний контур 20. Вследствие этой формы внешний контур 20 описывает на участке обеих дуг 16 и 17 полуокружности, центр которой расположен на пунктирной линии 18 или 19 и посередине между обоими прямыми участками 14 и 15. Центры обозначены на фиг.2 как 21 и 22.
Соседние звенья цепи, если бы они были сцеплены с показанным звеном 11 цепи, располагались бы перпендикулярно своими плоскими сторонами к плоскости чертежа.
На фиг.3 и фиг.4 показан направляющий ролик 8 при его расположении в корпусе 9 крюка. Посредством этого направляющего ролика 8, взаимодействующего с круглозвенной цепью 7 путем кинематического замыкания, сила, исходящая от крюка 10, прикладывается к обеим ветвям цепи 7 и, соответственно, изменяет направление цепи 7. При этом вертикальные звенья цепи подвергаются особенной нагрузке, так как продольные усилия воздействуют не на продольную ось звена 11 цепи, а точки приложения силы на дугах 16, 17 полуокружности несколько смещены в направлении к одному из обоих прямых участков 14 или 15.
Направляющий ролик 8 имеет базовое тело 24 качения в форме укороченного цилиндра, ограниченного двумя параллельными друг к другу торцевыми поверхностями 25, одна из которых видна на изображении. Между торцевыми поверхностями 25 проходит цилиндрическая поверхность 26, расположенная по периметру. Соосно с поверхностью 26, расположенной по периметру, предусмотрено сквозное отверстие 27, проходящее через направляющий ролик 8 насквозь от одной торцевой поверхности 25 до другой. С помощью отверстия 27 направляющий ролик 8 установлен на оси.
На поверхности 26 по внешнему периметру предусмотрены находящиеся одна за другой, в общей сложности, четыре выемки 28 для цепи, в частности для горизонтальных звеньев цепи. Выемки 28 для цепи распределены по периметру равноудаленно соосно со сквозным отверстием 27. Их расстояние друг от друга соответствует расстоянию, которое заняли бы в выемках 28 для цепи горизонтальные звенья 11 цепи, когда соответствующая круглозвенная цепь 7 натягивается, однако укладывается без напряжения.
Под горизонтальными звеньями цепи специалист понимает звено цепи, направленное так, что плоская сторона, обращенная к наблюдателю на фиг.2, направлена к оси вращения, то есть к центральной оси сквозного отверстия 27.
Выемки 28 для цепи имеют между собой одинаковую форму. Они имеют форму ванны и ограничены ровным дном 29 выемки, а также стенкой 31. Стенка 31 заканчивается на высоте поверхности 26 по внешнему периметру.
Очертание стенки 31 соответствует очертанию внешнего контура 20 находящегося в нем звена 11 цепи. Поперечно направлению периметра стенка 31 образует прилегающие или торцевые поверхности 32 и 33, к которым при нагрузке может прилегать соответствующее звено 11 цепи внешней стороной дуги 16 или 17 полуокружности.
Дно 29 выемки плоское, соответствующее ровной плоской стороне горизонтальных звеньев 11 цепи.
Вследствие перекрещивающегося расположения звеньев круглозвенной цепи звенья цепи, соединяющие два горизонтальных звена цепи, должны неизбежно располагаться стоя (вертикально), то есть их боковая поверхность, параллельная к плоскости чертежа согласно фиг.2, расположена перпендикулярно оси вращения направляющего ролика 8. Для размещения вертикальных звеньев 11 цепи направляющий ролик 8 содержит другие выемки 35, совпадающие по количеству с выемками 28 для горизонтальных звеньев цепи. Выемки 35 для цепи расположены так, как это можно видеть на фигуре, что они перекрываются выемками 28 в направлении окружности. Абстрактно можно составить выемки 35 из проходящего в направлении периметра паза шириной, соответствующей толщине звена 11 цепи, причем из паза на соответствующих расстояниях радиально выступают зубья 36. Таким образом, выемки 35 также имеют форму почти ванны и ограничены двумя параллельными друг к другу ровными боковыми поверхностями 37, только одну из которых можно видеть на изображении по фиг. 3 или фиг.4. Расстояние между боковыми поверхностями 37 несколько больше, чем толщина звена 11 цепи.
Выемки 35 для цепи ограничиваются, кроме того, дном 38 выемки и двумя боковыми сторонами 39 и 41 зуба.
Согласно изобретению вертикальные звенья цепи также должны вмещаться или поддерживаться в направлении нагрузки.
Для полноты картины следует также указать, что дно 28 выемки может содержать углубления 42, вмещающие сварной шов 13. Таким образом, ограничение каждой выемки 35 для цепи, за исключением углубления 42, состоит из плоского дна 38 выемки, плавно переходящего в обоих концах в боковые стороны 39 и 41 зуба. Дно 38 выемки образует с двух сторон углубления 42 прямые участки, то есть участки, расположенные по касательной. В данном случае "прямой" не обязательно обозначает то же, что и "плоский". Дно 38 выемки может иметь так же, как боковые стороны 39 и 41 зуба, кривизну относительно оси, расположенной на плоскости чертежа по фиг.4. Другими словами, дно 38 выемки может представлять собой также лунку, радиус кривизны которой незначительно больше радиуса кривизны проволоки, из которой выполнено звено 11 цепи.
Взаимодействие круглозвенной цепи 7 с направляющим роликом 8 показано на фиг.5.
Расположенная перпендикулярно оси вращения направляющего ролика 8 плоскость симметрии выемок 28 одновременно является плоскостью симметрии выемок 35, а также плоскостью симметрии звеньев 11 цепи, если они расположены в выемках 28 или 35 для цепи.
На фиг.5 показан вид в разрезе направляющего ролика 8 вдоль этой плоскости симметрии, как это проиллюстрировано на фиг.4. Горизонтальные звенья 11 цепи также показаны в разрезе по этой плоскости симметрии, то есть в плоскости, расположенной перпендикулярно плоскости чертежа по фиг.2 и проходящей через центры 21 и 22.
На фиг.5 звенья цепи обозначены под ссылочным обозначением 11 и дополнительно строчной буквой, чтобы можно было лучше отличать их друг от друга. Для всех имеет силу описание, относящееся к фиг.2.
Как показано на фиг.5, круглозвенная цепь проходит справа и слева вверх по касательной от направляющего ролика 8, причем для дальнейшего рассмотрения является несущественным, какая ветвь проходит до места фиксации, а какая ветвь соединена с приводящим в движение цепным зубчатым колесом; согласно изобретению отношения, насколько они относятся к изобретению, симметричные. В показанном положении возникает максимальная нагрузка вертикального звена 11d цепи. Звено 11d цепи расположено на вершине хода цепи.
На фиг.6 показано в увеличенном изображении выреза взаимодействие при зацеплении между передней частью вертикального звена цепи, например звена 11d цепи, и боковой стороной 39 зуба соседнего зуба 36. В изображении на фиг.6 опущены все детали, не имеющие значения для описания условий зацепления. Кроме того, соотношения величин очень сильно преувеличены для лучшего понимания сущности. Разрез направляющего ролика 8 расположен в плоскости симметрии, находящейся перпендикулярно оси вращения направляющего ролика. Это упомянутая ранее плоскость симметрии, проходящая центрально между обеими боковыми поверхностями 37 выемки 35 для цепи. К тому же она проходит также, не принимая во внимание зазор для отклонения, посередине между обоими параллельными относительно друг друга боковыми поверхностями звена 11d цепи. Эти поверхности определены касательной плоскостью, проходящей звено 11d цепи на обеих сторонах параллельно плоскости чертежа по фиг.2 или 6. На этой видимой плоскости сечения принимающая нагрузку боковая поверхность 39 образует линию 45 кривизны боковой стороны зуба, противостоящей контуру или линии 20 внешнего контура непосредственно в направлении периметра (опять же, не учитывая зазор для отклонений).
Линия 45 кривизны боковой стороны зуба является дугой окружности, достигающей вершины соседнего зуба 36 и входящей по касательной в дно 38 выемки. Центр этой окружности, определяющей линию 45 кривизны боковой стороны зуба, расположен в точке 46, то есть центр 46 немного смещен относительно центра 21 в направлении нагрузки параллельно дну 38 выемки. Степень смещения, то есть расстояние между обоими центрами 21 и 46, зависит от определения размеров звена 11 цепи. В приведенной далее таблице на фиг.8 указаны оптимальные величины для расстояния a центров в зависимости от определения размеров звена 11 цепи. Диаметр окружности, который описывает линия кривизны боковой стороны зуба, имеет такой же диаметр, как и дуга 16, 17 полуокружности.
Боковой стороне 41 зуба придана такая же форма, из-за чего для обозначения линии кривизны боковой стороны зуба используют такое же ссылочное обозначение 45. Линия 45 кривизны боковой стороны зуба боковой стороны 41 зуба противоположного зуба 36 также является дугой окружности, определяющей центр 47. Центр 47 находится от центра 22 на таком же расстоянии а, как и расстояние между центрами 21 и 46, если звено 11d цепи расположено в центре между звеньями 11c и 11e цепи.
При определении этого расстояния a исходят из того, что речь идет о не бывшей в эксплуатации круглозвенной цепи, не имеющей явлений износа. Она свободно лежит на направляющем ролике 8, то есть горизонтальные звенья 11c и 11e цепи расположены симметрично в своих выемках 28. Вертикальное звено 11d цепи также вложено симметрично между ними, так что таким образом сохраняется положение центра 21 в качестве центра кривизны линии 20 внешнего контура.
Как следует из таблицы, клин, получающийся вследствие смещения центров обеих соответственно соседних окружностей, очень небольшой. В конце концов, он рассчитан таким образом, что при нагрузке цепи номинальной нагрузкой в положении, показанном на фиг.5, расположенное на вершине вертикальное звено 11d цепи вытягивается в длину расположенными в плоскости звеньями 11c и 11e цепи при одновременной упругой деформации. Вследствие этой деформации вертикальное звено 11d цепи прилегает своей передней частью, в частности элементом дуги полуокружности, направленным в направлении нагрузки, к боковой стороне 39 зуба. То есть начиная с этой величины нагрузки исходящее от горизонтального звена цепи 11е усилие дополнительно передается через направляющий ролик на горизонтальное звено цепи 11c. Базовое тело 24 качения направляющего ролика 8 расположено в некотором роде байпасно (в обход) относительно звена 11d цепи.
Установлено, что посредством этой конфигурации при одинаковом качестве цепи можно эксплуатировать цепь с более высокими величинами нагрузки. Допустимо безопасное увеличение нагрузки до 25% относительно прочей номинальной нагрузки.
Кроме того, установлено, что этот новый направляющий ролик имеет более высокую надежность и меньше подвержен износу.
В предыдущем описании исходят из того, что цепь 8 является круглозвенной цепью, с выполненными, как неоднократно объяснялось, отдельными звеньями цепи из куска круглой проволоки. В соответствии с этим предпочтительно, если боковые стороны 39 и 41 зуба изогнуты по двум осям. Это означает, с одной стороны, что они изогнуты в соответствии с соприкасающейся окружностью, а с другой стороны, образующей принимающую нагрузку поверхностей боковых сторон 39 и 41 зуба является дуга окружности, с диаметром, несколько большим, чем диаметр проволоки, из которой изготовлена круглозвенная цепь. Вследствие этого уменьшается величина давления на поверхность.
По логике то же самое может происходить на участке дна выемки.
С целью увеличения нагрузки звеньевой цепи стремятся использовать для изготовления звеньев цепи профильную проволоку вместо круглой проволоки. Профильная проволока состоит из участка дуги и фрагмента квадрата. Или, выражаясь иначе, речь идет о квадратном поперечном сечении, в котором на одной стороне смежные друг с другом углы заменены четвертью круга.
Даже для этого типа цепей можно использовать предложенную конструкцию принимающей нагрузку боковой стороны 39 зуба. Принимающая нагрузку поверхность 39 в этом случае уже не изогнута по двум осям, как это упоминалось выше в отношении круглозвенной цепи, а образующей поверхность является прямая, проведенная вдоль линии кривизны боковой стороны зуба параллельно оси вращения.
Наконец, представляется возможным использовать в качестве направляющего ролика необработанную сталь достаточной прочности, не подверженную дополнительно термической обработке. Это значительно снижает издержки.
Показанный направляющий ролик снабжен отверстиями для установки на ось. Также представляется возможным выполнение направляющего ролика с выходящим цельным валом. В зависимости от ситуации может быть выгодно, если радиус линии 45 кривизны боковой стороны зуба больше радиуса линии 20 внешнего контура. Центр 46 или 47 дополнительно смещен в этом случае вверх, как показано на чертеже. Степень смещения обеспечивает, что линия 45 кривизны боковой стороны зуба входит по касательной в дно 38 выемки.
На фиг.7 показан другой пример выполнения изобретения. Необходимого расстояния между линией 20 внешнего контура звена 11d цепи и соседней боковой стороной 39 или 41 зуба достигают в данном случае не посредством смещения соприкасающихся окружностей, как в приведенном выше примере выполнения согласно фиг.6. В данном случае расстояние получают при определении линией 45 кривизны боковой стороны зуба соприкасающейся окружности, радиус которой, например, согласно таблице 8, увеличен по сравнению с радиусом линии 20 внешнего контура на участке дуг полуокружности.
Поскольку на участке выемки 35 для цепи следует избегать мест излома, которые в противном случае могли бы приводить к вмятинам на внешней стороне звена 11 цепи, центр 46 на разделительной прямой 19 или 18 смещен в сторону от дна 38 выемки. Вследствие этого дно 38 выемки входит своим прямым участком непосредственно по касательной в линию 45 кривизны боковой стороны зуба, не испытывая при этом продольного изгиба. Тем самым центры 21 и 46 расположены на разделительной прямой 19, отделяющей дугу 17 полуокружности от прямых участков 14, 15, в то время как центр 47 кривизны расположен на разделительной прямой 18, отделяющей прямые участки 14, 15 от дуги 16 полуокружности. Расстояние между центрами 21, 46 или 22, 47 друг от друга соответствует разнице радиусов.
В остальном взаимодействие соответствует подробно описанному выше.
2
Наконец, представляется дополнительная возможность рассчитывать линию кривизны боковой стороны зуба не как отрезок дуги окружности, а придавать ее форму, которую принимает на этом участке линия 20 внешнего контура под нагрузкой. Также и в этом случае можно определять соприкасающиеся окружности, смещенные относительно друг друга, согласно фиг.6 и вышеназванной таблице, как для линии 45 кривизны боковой стороны зуба, так и для линии 20 внешнего контура. Эти соприкасающиеся окружности представляют собой кривые аппроксимации, определяемые, например, посредством своего рода регрессионного анализа с точки зрения самых малых квадратичных погрешностей. При этом измерение расстояния и пригонка к соприкасающейся окружности происходят исходя из радиуса соответственно имеющейся в виду окружности. Таблица рассчитана и протестирована для механического напряжения 160 Н/мм.
Высота каждого зуба 36 колеблется в поле напряжений между хорошими антифрикционными свойствами цепи 8 и максимизацией пути поворота, вдоль которого передается усилие между направляющим роликом и вертикальным звеном цепи. Оптимальные величины высоты зуба 36 составляют от 0,16 до 0,75 от толщины проволоки, из которой выполнено звено 10 цепи. Высота измеряется как расстояние между плоскостью и вершиной зуба. Основной плоскостью является касательная плоскость к нижней боковой поверхности горизонтального звена цепи, через которое выступает зуб 36.
Условия набегания и схода можно усовершенствовать, если зуб 36 снабжен фаской на своей вершине зуба. Высота или ширина фаски находится в пределах между 0,1 и 1,5 мм.
Направляющий ролик для звеньевых цепей, например круглозвенных цепей или цепей из профильной стали, имеет по окружности выемки для горизонтальных звеньев цепи. Кроме того, предусмотрены выемки для цепи для вертикальных звеньев цепи. Выемки для цепи для вертикальных звеньев цепи отделены друг от друга зубами. Боковые поверхности боковых сторон зуба зубьев, к которым прилегает вертикальное звено цепи под действием нагрузки, рассчитаны и профилированы особым способом. Расчет производят таким образом, что до определенной нагрузки цепи вертикальное звено цепи не прилегает своей передней частью к боковой стороне зуба. Контакт между поверхностью боковой стороны зуба и передней частью соответствующего вертикального звена цепи происходит, только начиная с определенной нагрузки цепи.