ЦЕПЬ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦЕПИ
CIRCUIT AND METHOD OF PRODUCING CIRCUIT

Настоящее изобретение относится к конструкции цепи, в особенности технической цепи, предпочтительно одномерной подвижной цепи (шарнирной цепи) или шарнирной или роликовой цепи в соответствии с ограничительной частью формулы изобретения по п.1. Вышеперечисленные цепи могут использоваться в качестве конвейерных цепей. Кроме того, настоящее изобретение касается способа изготовления цепи в соответствии с п.10 формулы изобретения.
В конвейерной цепи, в особенности из-за деформации валиков цепи, может возникать значительное изгибающее напряжение на накладку цепи. Это высокое изгибающее напряжение необходимо учитывать при конструировании, так как оно неизбежно влечет за собой использование более тяжелых накладок цепи и, соответственно, увеличение веса всей цепи. Ранее упомянутые валики, а также втулки в форме полых цилиндров, описываемые далее, рассматриваются как элементы звена цепи.
Задачей настоящего изобретения в соответствии со всем вышеперечисленным является создание усовершенствованной цепи, на изготовление которой при сравнимой нагрузке, в особенности тяговой нагрузке, расходуется меньшее количество материала.
Поставленная задача в соответствии с заявляемым изобретением решается с помощью признаков п.1 формулы изобретения. А именно: цепь содержит, по крайней мере, одно звено, выполненное с предварительным натягом, а именно с отрицательным (негативным) предварительным натягом элемента звена цепи, например болтом с отрицательным предварительным натягом или накладкой, что позволит уменьшить изгибающее напряжение, возникающее вследствие эксплуатационной нагрузки и воздействующее на звено цепи, в частности на накладку или болты.
В результате этого на изготовление цепи расходуется меньшее количество материала, чем изготовление аналогичной цепи, выполненной в соответствии с актуальными положениями современной науки и техники, в особенности благодаря использованию более тонких накладок или болтов.
Разработка имеет ряд преимуществ, описанных в пунктах формулы изобретения, - цепь в соответствии с настоящим изобретением. В основном, все признаки, описанные в пунктах формулы изобретения, могут комбинироваться друг с другом в произвольном порядке.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, например, может быть предусмотрено, что под элементом звена цепи подразумевается накладка, при этом у этой накладки есть продольная ось и отверстия в накладке с осью отверстия, предназначенное для размещения конца болта или втулки, при этом ось отверстия направлена не перпендикулярно, а наклонно к продольной оси или направлению протяженности цепи. При «наклонном» направлении отверстий в накладке существует возможность придать цепи или звену цепи необходимый предварительный натяг, что является преимуществом. Наиболее предпочтительно в этом варианте, чтобы накладки и болты имели прямое удлинение, что позволяет сделать их производство более экономичным, а предварительный натяг, особенно отрицательный предварительный натяг, создается за счет экономичных в изготовлении наклонно ориентированных отверстий в накладках и сборкой звена цепи или всей цепи целиком.
Заявляемая разработка с рядом преимуществ цепи в соответствии с настоящим изобретением предусматривает тот факт, что одно звено цепи образуют, по крайней мере, два болта или втулки и две накладки, где болты или втулки в состоянии цепи, свободном от нагрузки, имеют изгиб, обращенный к другому болту или втулке, а накладки, особенно в свободном от воздействия тяги состоянии цепи, имеют изгиб, обращенный в сторону, противоположную другой накладке, при этом у накладок в свободном от воздействия тяги состоянии цепи продольные оси параллельны друг другу, при этом продольные оси болтов или втулок при воздействии на цепь нагрузки параллельны друг другу. К ранее описанной конструкции цепи или звена цепи должен быть применен целый комплекс мер, для того чтобы обеспечить предварительный натяг. Форма описанных выше элементов звена цепи в ненагруженном состоянии цепи предусматривает, что накладки при воздействии на них тяговой нагрузки должны изгибаться внутрь, а болты или втулки - наружу. В результате этого звено цепи для цепи в соответствии с настоящим изобретением будет вытягиваться прямо, также как и элемент звена цепи в соответствии с современным состоянием науки и техники в ненагруженном при тяге положении.
Еще одна из задач настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ производства усовершенствованной цепи, в особенности способ производства цепи, которая при соизмеримой нагрузке, в особенности тяговой нагрузке, может быть изготовлена с меньшим расходом материалов.
В соответствии с настоящим изобретением данная задача решается в соответствии с п.10 формулы изобретения. Описанная в пункте 10 формулы изобретения разработка может комбинироваться как угодно. Главное - это то, при изготовлении звена цепи был использован, по крайней мере, один способ для обеспечения предварительного натяга. Полученное в итоге звено цепи натянуто.
Практика показывает, что отрицательный предварительный натяг создается за счет:
- изогнутых болтов и прямых отверстий в накладках (изогнутые болты придают предварительный натяг накладкам и болтам);
- наклонных отверстий в накладках и прямых болтов (предварительный натяг создается за счет наклонности отверстий в накладках);
- изогнутых накладок и прямых отверстий в накладках (предварительный натяг накладкам и болтам придается при помощи изогнутых накладок и прямых отверстий в накладках).
Возможны также и другие варианты. Предпочтительно, чтобы предварительный натяг определенному числу элементов звена цепи придавался ранее описанным способом.
Это предложение/концепция может применяться также и к внутренним звеньям.
В этом случае предварительный натяг создается за счет, например,
- изогнутых болтов и прямых отверстий в накладках (изогнутые болты придают предварительный натяг накладкам и болтам);
- наклонных отверстий в накладках и прямых болтов (предварительный натяг создается за счет наклонности отверстий в накладках);
- изогнутых накладок и прямых отверстий в накладках (предварительный натяг накладкам и болтам предается при помощи изогнутых накладок и прямых отверстий в накладках).
Основные признаки и преимущества заявляемого изобретения показаны с помощью дальнейшего описания, наиболее предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения описываются при помощи прилагаемых изображений. А именно:
Фиг.1 два болта и две накладки цепи в соответствии с современным уровнем развития науки и техники без тяговой нагрузки (F);
Фиг.2 два болта и две накладки цепи в соответствии с современным уровнем развития науки и техники с тяговой нагрузкой (F);
Фиг.3 цепь в соответствии с настоящим изобретением, в частности два болта и две накладки без тяговой нагрузки (F);
Фиг.4 цепь в соответствии с настоящим изобретением, в частности два болта и две накладки с тяговой нагрузкой (F);
Фиг.5-11 изображение звеньев цепи в разобранном виде перед сборкой в одно звено цепи или цепь в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.10а звено цепи, собранное из отдельных элементов в соответствии с фиг. 5 по 11;
Фиг.12 цепь в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.13 цепь в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.14 накладка для формирования боковой поверхности, передней поверхности и болтов.
В изображениях используются следующие ссылочные обозначения:
В болт (современный уровень развития науки и техники)
L накладка (современный уровень развития науки и техники)
F тяговая сила /возможные направления движения
1 болт
2 накладка
3 отверстие в накладке
4 втулка
5 продольная ось болта или втулки в неопределенном положении
6 продольная ось накладки в неопределенном положении
7 ось отверстия в накладке
8 боковая поверхность
9 передняя поверхность
5' продольная ось болта или втулки в определенном положении
6' продольная ось накладки в определенном положении
В первую очередь рассмотрим фиг.1.
Изображение деформации на всех изображениях утрировано для большей наглядности.
На фиг.1 представлено множество элементов звена цепи для цепи, соответствующей современному уровню развития науки и техники, а именно два болта В и две накладки L в ненагруженном положении, прежде всего без воздействия тяговой силы F. Видно, что элементы звена цепи при отсутствии нагрузки на цепь, в особенности болты и накладки, идеально прямые.
На фиг.2 представлено множество элементов звена цепи для цепи, соответствующей современному уровню развития науки и техники, а именно два болта В и две накладки L в нагруженном положении, прежде всего под воздействием тяговой силы F. Видно, что элементы звена цепи при воздействии на цепь нагрузки, в особенности болты и накладки, деформируются, а именно отклоняются от идеально прямой формы. Это обусловлено натяжением, возникающим вследствие воздействия тяговой силы.
На фиг.3 представлено множество элементов звена цепи для цепи в соответствии с настоящим изобретением, а именно два болта 1 и две накладки 2 в ненагруженном положении, прежде всего без воздействия тяговой силы F. Видно, что элементы звена цепи при отсутствии нагрузки на цепь, в особенности болты и накладки, непрямые. Настоящее изображение утрировано. Элементы звена цепи, в частности болты и накладки, закреплены с предварительным натягом.
На фиг.4 представлено множество элементов звена цепи для цепи в соответствии с настоящим изобретением, а именно два болта 1 и две накладки 2 в нагруженном положении, прежде всего под воздействием тяговой силы F. Видно, что элементы звена цепи при воздействии на цепь нагрузки, в особенности болты и накладки, идеально прямые. Причина этого заключается в том, что нагрузке, возникающей вследствие воздействия тяговой силы, противодействует предварительный натяг. В идеале эти нагрузки полностью компенсируют друг друга. Грубо говоря, цепь под воздействием нагрузки в соответствии с настоящим изобретением внешне соответствует цепи в соответствии с современным уровнем развития науки и техники в ненагруженном состоянии.
Указанное выполнение приводит к такому эффекту, что элементы звена цепи только под воздействием на цепь ее регулярной нагрузки, в особенности тяговой силы по направлению протяженности цепи, становятся прямыми, в особенности накладки, болты и/или втулки. Другими словами, цепь с предложенными элементами звена цепи под воздействием нагрузки выпрямляется, то есть под воздействием тяговой силы приобретает форму, соответствующую форме цепи при современном уровне развитии науки и техники, в отсутствие на нее нагрузки. Таким образом можно обезопасить цепь под воздействием тянущей нагрузки, улучшить зацепление зубцов шестеренки или вращение отдельных элементов цепи, грубо говоря, улучшить движение цепи, не прибегая при этом к использованию большого количества или использованию дорогостоящих материалов.
Слегка изогнутые или остающиеся прямыми под воздействием нагрузки болты - еще одно преимущество настоящего изобретения. Площадь контакта между втулками и болтами увеличивается, так называемое давление на грани уменьшается. Втулки и болты находятся в оптимальном положении по отношению друг к другу, что подразумевает под собой уменьшение износа.
Цепь в соответствии с настоящим изобретением включает в себя множество звеньев цепи. Каждое звено цепи включает в себя несколько элементов звена цепи, а именно: накладок 2 с отверстиями в накладках 3, болты и/или втулки 4. Накладки 2 могут быть, например, наружными накладками. В этом случае предпочтительно, чтобы звено цепи состояло из накладок 2 и болтов 1. Кроме того, накладки могут быть внутренними. В таком случае желательно, чтобы звено цепи состояло из накладок и втулок 4. В цепи болты 1 чередуются со втулками 4 и таким образом создается определенное количество звеньев цепи. Приведенный ранее вариант осуществления настоящего изобретения - максимально простая цепь. Возможно также использование более двух накладок на одно звено цепи, использование промежуточной накладки также возможно.
На фиг. с 5 по 11 представлены отдельные элементы звена цепи до сборки в звено цепи или всю цепь. Основная задача фигур с 5 по 11 - более подробно показать различные возможности для создания предварительного натяга внутри звеньев цепи. У отдельных элементов звена цепи в разобранном виде есть продольная ось, а именно: у накладки 2 - продольная ось 6, у болта 1 - продольная ось 5 и у втулки 4 - продольная ось 5. При этом исходят из того, что используется такая накладка, у которой есть две боковые поверхности 8 и одна торцевая поверхность 9, при этом, по крайней мере, одна боковая поверхность 8 обращена к болту 1 или втулке 4.
Например, накладка, болт и втулка представлены в перспективе на фиг.14.
У отверстий в накладках 3 есть оси отверстий 7. Поскольку под отверстиями в накладках 3 понимают округлые отверстия, то можно говорить не об оси отверстия, а об оси предварительно просверленного отверстия или центральной оси. В принципе, возможны различные формы отверстий в накладках.
Ранее описанные элементы звена цепи могут быть собраны в звено цепи. Звенья цепи в собранном виде представлены на фиг.10а. Для пояснения различий между ранее описанными элементами звена цепи в собранном и разобранном виде, в частности, относительно их продольной оси, продольные оси накладки, болта и втулки в собранном положении показаны пунктиром 5' и 6' соответственно. Изображение закруглений преувеличено, для большей наглядности этих закруглений. Для отдельных элементов звена цепи используются материалы, в особенности стали, которые делают подобную деформацию возможной и обладают достаточными характеристиками эластичности, в частности, для того, чтобы создать соответствующее напряжение внутри звеньев цепи.
Как уже было указано ранее, элементы звеньев цепи или отверстия в накладках могут быть разной формы. Приведенная ниже таблица показывает возможные варианты исполнения для создания необходимого предварительного натяга, в частности, отрицательного предварительного натяга внутри звена цепи или всей цепи целиком.
Вариант
Форма болта/втулки
Форма накладки
Отверстие в
1 (фиг.5)
прямая
прямая
накладке наклонно ориентированное
2 (фиг.6)
прямая
изогнутая
вертикальное
3 (фиг.7)
прямая
изогнутая
наклонно ориентированное
4 (фиг.8)
изогнутая
прямая
вертикальное
5 (фиг.9)
изогнутая
прямая
наклонно ориентированное
6 (фиг.10)
изогнутая
изогнутая
вертикальное
7 (фиг.11)
изогнутая
изогнутая
наклонно ориентированное
Первый вариант звена цепи представлен на фиг.5. В разобранном виде продольная ось 6 накладки 2 и продольная ось 5 болта 1 - прямые. Ось отверстия 7 для отверстий в накладке 3 в этом варианте расположена не вертикально к продольной оси 6 накладки 2, в соответствии с этим в накладках предусмотрены наклонно ориентированные отверстия. Это можно также характеризовать тем, что отверстия в накладках расположены наклонно по отношению к продольной оси цепи. Для создания звена цепи концы болтов вставлены в отверстия в накладках 3. Поскольку болты 1 и накладки 2 прямые, отверстия в накладках - наклонно ориентированные, то и накладки 2, и болты 1 под воздействием возникающего напряжения изгибаются таким образом, что получившееся в итоге звено цепи имеет форму, показанную на фиг.10a. Наклонные отверстия в накладках особенно выгодны с точки зрения их создания и делают производство звена цепи или всей цепи с отрицательным предварительным натягом очень выгодным с точки зрения затрат на производство. Продольная ось болта 5', равно как и продольная ось накладки 6' внутри звена цепи не прямые, а слегка изогнутые. Ось отверстия, в собранном состоянии обозначаемая как 7, - не является изогнутой, по крайней мере, как технически значимая величина. В принципе, здесь, равно как и в последующих вариантах, друг с другом соединены элементы звена цепи, не подходящие друг другу. Главным плюсом такого варианта является то, что накладки и болты могут быть изготовлены с небольшим прямым удлинением, а предварительный натяг, в особенности отрицательный предварительный натяг, возникает только на стадии сборки отдельных звеньев цепи или всей цепи полностью. Отличительная особенность звена цепи в соответствии с фиг.10а заключается в том, что накладки 2 изогнуты наружу, а болты 1 или втулки 4 -внутрь.
Во избежание повторов следует отметить, что принцип строения всех звеньев цепи можно объяснить при помощи фиг.10а. Незначительные отклонения объясняются наклонным направлением с отсутствием наклона отверстий в накладках.
Второй вариант звена цепи представлен на фиг.6. В разобранном состоянии продольная ось 6 накладки 2 изогнута, а продольная ось 5 болта 1 - прямая. Проще говоря, в этом варианте изогнутые накладки 2 соединены с прямыми болтами 1. Ось отверстия 7 отверстий в накладке 3 в этом варианте вертикальна по отношению к любому участку продольной оси 6 накладки или по отношению к протяженности цепи, то есть на любом участке предусмотрены прямые отверстия 3 в накладках 2. Для изготовления звена цепи концы болтов вставлены в отверстия в накладках 3. Поскольку сами болты 1 прямые, а накладки 2 все же изогнуты, то за счет возникающего напряжения болты 1 также изогнуты таким образом, что созданное в итоге звено цепи выглядит так, как это показано на фиг.10а. В итоге звено цепи, а в особенности его отдельные элементы находятся под нужным напряжением.
Третий вариант звена цепи представлен на фиг.7. В разобранном состоянии продольная ось 6 накладки 2 изогнута, а продольная ось 5 болта 1 прямая. Проще говоря, в этом варианте изогнутые накладки 2 соединены с прямыми болтами 1. Ось отверстия 7 отверстий в накладке 3 в этом варианте наклонно ориентирована по отношению к любому участку продольной оси 6 накладки или направлению протяженности цепи, то есть на любом участке продольной оси предусмотрены наклонные отверстия 3 в накладках 2. Для изготовления звена цепи концы болтов вставлены в отверстия в накладках 3. Поскольку сами болты 1 прямые, накладки изогнуты, а отверстия в накладках 3 наклонно ориентированы, то за счет возникающего напряжения болты 1 также изгибаются таким образом, что созданное в итоге звено цепи и его отдельные элементы, в частности, находятся под необходимым напряжением. Описанный выше вариант более удачен с точки зрения способа изготовления, поскольку концы болтов и отверстия в накладках 3 в разобранном состоянии могут быть частично повернуты друг к другу.
Четвертый вариант звена цепи представлен на фиг.8. В разобранном состоянии продольная ось 6 накладки 2 прямая, а продольная ось 5 болта 1 изогнута. Проще говоря, в этом варианте изогнутые накладки соединены с прямыми болтами. Ось отверстия 7 отверстий в накладках 3 в данном случае вертикальна по отношению к продольной оси накладки или направлению протяженности цепи, то есть предусмотрены прямые отверстия 3 в накладках 2. Для создания звена цепи концы болтов вставлены в отверстия накладок 3. Поскольку болты 1 изогнуты, а отверстия в накладках вертикальные или прямые, то и сами накладки 2 изгибаются под воздействием возникающего напряжения таким образом, что созданное в итоге звено цепи выглядит так, как это показано на фиг.10а. В итоге звено цепи, а в особенности его отдельные элементы находятся под нужным напряжением.
Пятый вариант звена цепи представлен на фиг.9. В разобранном состоянии продольная ось 6 накладки 2 прямая, а продольная ось 5 болта 1 изогнута. Проще говоря, в этом варианте прямые накладки соединены с изогнутыми болтами. Ось отверстия 7 отверстий в накладках 3 в этом варианте наклонно ориентирована по отношению к продольной оси 6 накладки или направлению протяженности цепи, то есть в накладках 2 предусмотрены наклонные отверстия 3. Для создания звена цепи концы болтов вставляются в отверстия накладок 3. Поскольку сами болты 1 изогнуты, сами накладки 2 все же прямые, а отверстия в накладках 3 скошены, то накладки 2 изгибаются за счет воздействия возникающего напряжения таким образом, что созданное в итоге звено цепи выглядит так, как это показано на фиг.10а. В итоге звено цепи, а в особенности его отдельные элементы находятся под нужным напряжением. Выше описанный вариант более удачен с точки зрения способа изготовления, поскольку концы болтов и отверстия в накладках 3 в разобранном состоянии могут быть частично повернуты друг к другу.
Шестой вариант звена цепи представлен на фиг.10. В разобранном виде продольная ось 6 накладки 2 изогнута и продольная ось 5 болта 1 изогнута. Проще говоря, в этом варианте изогнутые накладки соединены с изогнутыми болтами. Ось отверстия 7 отверстий в накладках 3 в этом варианте вертикальна по отношению к любому из участков продольной оси накладки или направлению протяженности всей цепи, в накладках предусмотрены прямые отверстия. Для создания звена цепи концы болтов вставлены в отверстия накладок 3. Изгиб болтов 1 и накладки 2 может быть таким, что после их соединения, в звене цепи и особенно в элементах звена цепи возникает напряжение. Описанный выше вариант более удачен с точки зрения способа изготовления, поскольку концы болтов и отверстия в накладках 3 в разобранном состоянии могут быть частично повернуты друг к другу.
Седьмой вариант звена цепи представлен на фиг.11. В разобранном виде продольная ось 6 накладки 2 изогнута и продольная ось 5 болта 1 изогнута. Проще говоря, в этом варианте изогнутые накладки соединены с изогнутыми болтами. Ось отверстия 7 отверстий в накладках 3 в этом варианте наклонно ориентирована по отношению к любому из участков продольной оси накладки или направлению протяженности всей цепи, в накладках предусмотрены наклонные отверстия. Для создания звена цепи концы болтов вставлены в отверстия накладок 3. Изгиб болтов 1 и накладки 2 может быть таким, что после их соединения в звене цепи и особенно в элементах звена цепи возникает напряжение. Описанный выше вариант более удачен с точки зрения способа изготовления, поскольку концы болтов и отверстия в накладках 3 в разобранном состоянии могут быть частично повернуты друг к другу.
Изображение вариантов, в которых вместо болтов 1 применяются втулки 4, опущено во избежание повторов. В ранее названных вариантах массивные болты 1 могут быть заменены на втулки 4, представляющие собой полые цилиндры. Внешний вид втулки или изогнутой втулки соответствует внешнему виду болтов в соответствующих вариантах.
Очевидно, что итогом создания звена цепи с применением, по крайней мере, одного схематично отображенного элемента звена цепи, как правило, является звено цепи с изогнутой накладкой и изогнутым болтом (в сравнении с фиг.10а). Изгибания накладок 2 и болтов 1 в собранном положении внутри одной цепи можно добиться различными способами, например выбором материала и/или определением степени изгиба перед сборкой. Так, например, может быть предусмотрено, что изгиб накладки очень незначителен или же что в собранном состоянии она останется прямой. Не в противоположность этому болт 1 может быть изогнут, а звенья или отдельные элементы звеньев цепи могут находиться под воздействием предварительного натяга. Этот вариант осуществления настоящего изобретения с максимально прямыми накладками особенно интересен с технической точки зрения, поскольку это позволяет избежать нежелательного контакта с соседними элементами звена цепи наиболее простым способом.
На фиг.12 показана цепь в соответствии с настоящим изобретением с двумя звеньями цепи. Левое звено цепи - это звено цепи с прямыми накладками 2, наклонными отверстиями в накладках 3 и прямыми болтами (в сравнении с вариантом в соответствии с фиг.5). В соответствии с технологией производства следует обратить внимание на то, что накладка 2 в собранном состоянии, уже являясь элементом звена цепи, должна оставаться прямой настолько, насколько это возможно. Болты 1 изогнуты. Второе, правое звено цепи - это звено цепи в соответствии с современным уровнем развития науки и техники с накладками 2 и втулками 4. Болт 1 первого звена цепи вставлен во втулку 4. Цепь представлена в положении без нагрузки, то есть на ее звенья не воздействует тяговая сила. Понятно, что цепь и, в частности, болты «выпрямляются», когда на цепь и на болты особенно начинает действовать тяговая сила. Болты 1 или втулки 4 при этом выпрямляются, становятся параллельны своим продольным осям 5, накладки 2 также выпрямляются и становятся параллельны своим продольным осям 6. Цепь, естественно, возможно удлинить за счет новых звеньев, причем для этого могут быть использованы как элементы звена цепи с предварительным натягом, так и элементы звена цепи, отвечающие современному уровню развития науки и техники, то есть без элементов с предварительным натягом.
На фиг.13 представлена цепь в соответствии с настоящим изобретением с двумя звеньями цепи. Левое звено цепи - это звено цепи с элементами звена цепи с предварительным натягом, возникающим за счет применения изогнутых накладок 2, вертикальных отверстий в накладках 3 и изогнутых болтов 1 (в сравнении с вариантом в соответствии с фиг.10). В качестве другого звена цепи повторно выступает звено цепи с втулками 4, выполненное в соответствии с современным уровнем развития науки и техники, где, естественно, также используется втулка 4 с предварительным натягом либо другой элемент звена цепи с предварительным натягом. В остальном можно сослаться на вариант осуществления в соответствии с фиг.12, при этом в настоящем варианте осуществления настоящего изобретения накладки должны быть «прямыми».
В данном случае более подробно были рассмотрены только две комбинации звеньев цепи для цепи в соответствии с настоящим изобретением. В принципе, возможно комбинировать все вышеперечисленные варианты звеньев цепи с болтами или втулками. Так, например, можно сочетать первый вариант с болтом со вторым вариантом со втулкой. Также возможно сочетать обычные звенья цепи со звеньями цепи в соответствии с настоящим изобретением.