ШАРНИРНАЯ ЦЕПЬ
HINGE CHAIN

Предложенное на рассмотрение изобретение относится к шарнирной цепи в соответствии с ограничительной частью п. 1 формулы изобретения.
Шарнирная цепь, в частности, втулочная цепь выполнена, в основном, из двух бесконечно расположенных в ряд друг за другом элементов. Эти элементы обозначаются также как внутреннее и наружное звено. Наружное звено состоит, как правило, из двух наружных пластин, которые посредством двух болтов прочно соединены друг с другом. Внутреннее звено составляется, как правило, из двух внутренних пластин и двух втулок, которые вместе с болтами соседних наружных звеньев образуют каждый по цепному шарниру. Эти шарниры позволяют шарнирной цепи, к примеру, обхватывать находящиеся в трансмиссии цепные колёса.
Важным критерием использования шарнирной цепи является её переносное растягивающее усилие. В принципе, к примеру, посредством выбора материала, термообработки и толщины материала отдельных компонентов шарнирной цепи можно добиться соответствующего переносного растягивающего усилия. На выбор материала или на габариты накладываются, однако, ограничения, к примеру, за счёт имеющегося в распоряжении конструктивного пространства и, в конечном счёте, также за счёт допустимых расходов на шарнирную цепь.
В данном случае предложенное на рассмотрение изобретение ставит своей задачей предложить усовершенствованную шарнирную цепь ранее указанного типа, в частности, шарнирную цепь, которая может передавать увеличенное растягивающее усилие и/или улучшенную динамическую допустимую нагрузку, кроме того, при равных или аналогичных габаритах, в частности, при одинаковом весе.
В соответствии с изобретением эта задача решается посредством шарнирной цепи ранее указанного типа с отличительными признаками п. 1, или с отличительными признаками п.6, или с отличительными признаками п. 10 формулы изобретения.
В соответствии с п. 1 формулы изобретения предусмотрено, что между наружной пластиной и внутренней пластиной предусмотрено лабиринтное уплотнение, которое содержит, по меньшей мере, один выступ и, по меньшей мере, один паз, причём, по меньшей мере, один выступ и, по меньшей мере, один паз осуществлены длиной или глубиной в диапазоне от 10% до 50% соответствующей средней толщины пластины, предпочтительно в диапазоне от 20% до 40% соответствующей средней толщины пластины, причём лабиринтное уплотнение осуществлено таким образом, что при перегрузке шарнирной цепи силовой поток внутри шарнирной цепи частично проводится через образованные, по меньшей мере, одним выступом и, по меньшей мере, одним пазом лабиринтные поверхности. За счёт этой меры, по меньшей мере, один выступ и паз лабиринтного уплотнения на пластинах осуществлены таким образом, что выявляется достаточное, в предпочтительном варианте максимально возможное, перекрытие в направлении цепной тяги, которое опять же обеспечивает возможность осуществления лабиринтного уплотнения в качестве уплотнения для передачи соответствующих растягивающих усилий.
Проникновение загрязнений в зону шарнира цепи может быть задержано посредством лабиринтов. Эти лабиринты могут быть реализованы в форме дополнительных конструктивных элементов, к примеру, пластинчатого уплотнительного кольца или особым образом осуществлённых пластин, к примеру, пазов и выступов в зоне разделительных отверстий, в комбинации с выступающими втулками. Воздушный зазор внутри этих лабиринтов необходимо регулировать с учётом шарнирного зазора, а также возникающего износа конструктивных элементов цепи.
Если имеет место перегрузка цепи, при которой усилие цепной тяги больше рабочего усилия, то пластины в зоне поперечных сечений отверстий удлиняются. Как только это удлинение превысит воздушный зазор между лабиринтными поверхностями, силовой поток внутри цепи частично будет проводиться через лабиринтные поверхности. Это приводит к уменьшенной нагрузке уже деформированных зон конструктивных элементов (болта, втулки, зон головки внутренних и наружных пластин). Таким образом, разрушающее усилие цепи может быть оптимизировано. Регулировка воздушного зазора внутри лабиринтов должна быть согласована при этом в предпочтительном варианте с учётом пластичности используемых материалов. За счёт использования высокопрочных и одновременно пластичных материалов, к примеру, 42CrMo4, возможности лабиринтов для передачи усилий могут быть использованы максимально.
Другие предпочтительные варианты осуществления предложенного изобретения выявляются, в частности, из признаков зависимых пунктов формулы изобретения. Предметы или признаки различных пунктов формулы изобретения могут быть, в принципе, любым образом скомбинированы друг с другом.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено, что ширина, по меньшей мере, одного выступа и/или паза осуществлена с толщиной в диапазоне от 80% до 120% длины выступа или глубины паза.
В следующем предпочтительном варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено, что углы и кромки, по меньшей мере, одного выступа и/или паза осуществлены, соответственно, с идентичными радиусами или фасками, по меньшей мере, однако, примерно идентичными радиусами и фасками. За счёт этого несущая зона может быть увеличена.
В следующем предпочтительном варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено, что радиальный зазор между, по меньшей мере, одним пазом и выступом в лабиринте составляет от 0,6 до 2,25 мм. Относительно обычного зазора в цепном шарнире в диапазоне от 0,4 до 1,5 мм, в зависимости от условий окружающей среды, зазор между пазом и выступом в лабиринте должен быть осуществлён примерно на 50% больше. Таким образом гарантируется, что не произойдёт никакого соприкосновения лабиринтов при нормальном рабочем усилии. Аксиальный зазор может быть отрегулирован идентичным образом.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено, что лабиринтное уплотнение осуществлено с поднутрением, в частности, что, по меньшей мере, один паз и выступ осуществлены в форме ласточкиного хвоста. За счёт усилия цепной тяги и неизбежного прогиба болта возникает компонента силы, которая нагружает наружную пластину аксиально к болту. Это может привести к тому, что наружная пластина вытягивается болтом. За счёт вышеупомянутой меры лабиринты могут при соответствующем осуществлении оптимизировать аксиальную фиксацию болта.
В соответствии с п.6 формулы изобретения предусмотрено, что наружная пластина имеет смещённый к середине цепи участок, причём смещённый участок в средней зоне наружной пластины расположен между цепными шарнирами.
За счёт усилия цепной тяги участвующие в силовом потоке компоненты шарнирной цепи до момента достижения определённого усилия упруго деформируются. Эта деформация оказывает воздействие на контакт между втулкой шарнира и болтом цепи. За счёт прогиба болта перемещается контакт в наружной зоне отверстия втулки. Этот эффект усиливается при увеличивающемся усилии цепной тяги. В расчётах можно приблизительно исходить из точечного соприкосновения между втулкой и болтом.
Вследствие прессового соединения между болтом и наружными пластинами, наружная пластина за счёт прогиба болта также деформируется. Следствие этого является прогиб наружной пластины к центру цепи. Результатом этого являются в наружной пластине растягивающие напряжения на обращённой к середине цепи стороне и напряжения сжатия на стороне, обращённой вовне. Эти напряжения перекрываются растягивающими напряжениями внутри пластины, которые являются следствием усилий цепной тяги.
Как упомянуто выше, может быть предусмотрено, что изгибные напряжения в наружных пластинах уменьшаются за счёт того, что наружная пластины имеет смещённый к середине цепи участок. Вследствие этих мер, средняя ось участка может проходить через ожидаемую при растягивающей нагрузке шарнирной цепи точку передачи усилия между втулкой и болтом. В результате перекрываемые изгибные напряжения на описываемом участке вообще не возникают или снижены до минимума.
Может быть предусмотрено, что наружная пластина и/или внутренняя пластина осуществлены с сужением в средней части.
Обычно пластины имеют различные поперечные сечения перпендикулярно направлению тяги цепи. В зоне отверстий выявляются явно уменьшенные поверхности поперечных сечений. Средняя зона пластины имеет, напротив, существенно бóльшую поверхность поперечного сечения. Целью является согласование поверхностей поперечного сечения таким образом, чтобы выявлялись примерно одинаковые распределения напряжений.
Для этого предлагается, соответственно, сузить пластину в средней части таким образом, чтобы поверхности поперечного сечения перпендикулярно направлению тяги цепи на больших зонах пластины сближались друг с другом. Благодаря этому, напряжения в средней зоне пластины распределяются более равномерно по всему поперечному сечению.
В соответствии с п.10 формулы изобретения предусмотрено, что внутренняя пластина и/или наружная пластина оснащены, по меньшей мере, одним усилением, причём на каждой из головок внутренней пластины и/или наружной пластины расположены два находящихся на расстоянии друг от друга и от продольной оси внутренней пластины и/или наружной пластины усиления. В частности, при этом усиление может быть осуществлено как утолщение стенки пластины на обращённой от середины пластины стороне отверстия.
Усиление предпочтительно в диапазоне угла от 20° до 50°, далее предпочтительно в диапазоне от 25° до 40°, относительно продольной оси пластины и центра отверстия расположено в сегменте головки пластины или на нём. Усиление может быть осуществлено как простое утолщение или усиления материала. Иными словами, головка пластины осуществлена в диапазоне от 20° до 50°, далее предпочтительно в диапазоне от 25° до 40°, толще, чем в обычных диапазонах от 0° до 20° или от 50° до 90°. В качестве угла 0° при этом должна приниматься продольная ось пластины.
В отношении размера усиления поперечное сечение пластины при переходе от сегмента головки пластины к внутренней пластине может быть использовано таким образом, что поперечное сечение утолщения, измеренное на поверхности поперечного сечения с бóльшим радиусом через усиленную зону, должно быть на 5%-25%, предпочтительно на 10%-18% больше, чем поперечное сечение стенки отверстия соответствующего сегмента головки пластины. Иными словами, выявляющееся при разрезе усиления поперечное сечение на месте бóльшего радиуса от центра отверстия до наружной кромки пластины, в частности, усиленного сегмента головки пластины, должно быть на 5%-25%, предпочтительно на 10%-18% больше, чем поперечное сечение стенки отверстия усиленного сегмента головки пластины.
Эти обоснования можно перенести, разумеется, и на усиление других сегментов головки пластины.
Поверхности поперечного сечения пластин, вследствие наличия необходимых отверстий для введения втулок и болтов, в зоне головок пластин неизбежным образом ослабляются. За счёт переноса усилий цепной тяги в этом критическом поперечном сечении, а также в зоне головки пластин выявляются повышенные концентрации напряжений.
Посредством локального усиления этой зоны пластин разрушающее усилие при установленных габаритах цепи (диаметр втулки, диаметр болта, высота пластины, толщина пластины, длина пластины, шаг …) может быть увеличено.
Может быть предусмотрено, что поперечное сечение перпендикулярно продольной оси, по меньшей мере, одной внутренней пластины и/или, по меньшей мере, одной наружной пластины вдоль продольной оси пластины менее, чем на 20%, предпочтительно менее, чем на 10%, отличаются друг от друга, и далее предпочтительно идентичны друг другу.
Во время работы, из-за возникновения неисправностей, ситуаций перегрузок или других воздействий, могут быть необходимы удлинения цепи. Эти изменения длины распределяются внутри цепи на те зоны, которые имеют наименьшую жёсткость. При повторном появлении такой нагрузки в этих положениях возникает опасность усталости материала.
Вследствие наличия больших отверстий в зоне головки пластин (для приёма втулок и болтов), в этой зоне можно обнаружить минимальные поперечные сечения и, тем самым, минимальную жёсткость пластин.
Усталости материала можно противостоять посредством вышеуказанных мер. Для обычных пластин должны быть выбраны поперечные сечения, которые соответствуют поперечным сечениям в критической зоне, т.е. в зоне в центре отверстия пластины. Желаемые отклонения между отдельными поверхностями поперечного сечения составляют примерно 20%. В предпочтительном варианте отклонения должны удерживаться в пределах менее 10%, далее предпочтительно отдельные поверхности поперечного сечения должны быть идентичными. Участки с идентичными или с примерно идентичными поперечными сечениями необходимо осуществлять максимально проходными.
Конструктивные элементы цепи, в частности, внутренние пластины и/или наружные пластины, могут быть, таким образом, в плане жёсткости осуществлены максимально однородными. Эта распределяет необходимые изменения длины во время работы на бóльшие зоны цепи и уменьшает, таким образом, опасность усталости материала.
Ввиду конструктивных и геометрических данных цепи, следует рассматривать, прежде всего, пластины цепи. За счёт уже описанных сужений в средней части поперечное сечение пластины в средней зоне может быть существенно уменьшено и приближено к поперечному сечению в зоне отверстий, в частности, может быть даже меньше него.
Кроме того, при помощи отверстий в средних зонах пластин может быть согласована жёсткость. Этот вариант осуществления следует использовать, прежде всего, тогда, когда в силу определённых условий жёстко задан наружный контур пластин. Это может являться результатом, к примеру, плавного снятия усилий через пластины.
Все выше предложенные меры могут быть осуществлены на шарнирной цепи по отдельности или в любой комбинации. Они пригодны также для внутренней пластины и/или для наружной пластины шарнирной цепи.
Другие признаки и преимущества предложенного на рассмотрение изобретения становятся очевидны на основании последующего описания предпочтительных примеров осуществления, со ссылкой на приложенные чертежи, на которых представлено следующее:
фиг. 1 - традиционная шарнирная цепь с обозначением равномерно распределённой нагрузки между болтом и втулкой;
фиг. 1а - традиционная шарнирная цепь с высокой растягивающей нагрузкой и точечной передачей усилия между болтом и втулкой;
фиг. 1b - шарнирная цепь в соответствии с изобретением со смещённым к середине цепи участком;
фиг. 2 - традиционная наружная пластина шарнирной цепи;
фиг. 2а - имеющая сужение в средней части наружная пластина шарнирной цепи в соответствии с изобретением;
фиг. 2b - поперечное сечение BMQ в соответствии с разрезом Х-Х;
фиг. 2с - поперечное сечение LMQ в соответствии с разрезом Y-Y;
фиг. 3 - пластина в соответствии с изобретением с усиленным контуром в зоне головок пластины;
фиг. 4 - изображение поперечного сечения шарнирной цепи с лабиринтным уплотнением между наружной пластиной и внутренней пластиной;
фиг. 4а - увеличенное изображение в соответствии с фиг. 4;
фиг. 4b - изображение поперечного сечения шарнирной цепи с лабиринтным уплотнением между наружной пластиной и внутренней пластиной со вставленным кольцом в качестве выступа;
фиг. 4с - варианты паза и выступа в лабиринтном уплотнении;
фиг. 5 - осуществлённая максимально однородной в плане своей жёсткости шарнирная цепь;
фиг. 5а - изображение поперечных сечений цепи в соответствии с фиг. 5;
фиг. 6 - шарнирная цепь в соответствии с изобретением в перспективном изображении.
Конструкция шарнирной цепи специалисту в достаточной степени известна. Шарнирная цепь, в частности, втулочная цепь, образована, в основном, из двух расположенных в ряд друг за другом элементов. Эти элементы обозначаются также как внутренние и наружные звенья. Наружное звено состоит, как правило, из двух наружных пластин 2, которые посредством двух болтов 4 соединены друг с другом. Внутреннее звено состоит, как правило, из двух внутренних пластин 1, которые посредством двух втулок 3 соединены друг с другом.
Соответственно, втулка 3 и смежные со вставленным во втулку болтом 4 звенья цепи образуют цепной шарнир. Эти шарниры обеспечивают возможность, к примеру, обхвата шарнирной цепью находящихся в трансмиссии цепных колёс. Указанный вариант осуществления образует простую шарнирную цепь. Разумеется, возможно также и бóльшее количество пластин на внутреннем и наружном звеньях. Возможно также меньшее количество пластин на звено цепи, к примеру, у блокирующей пластины или у блокирующей пластинчатой цепи.
Для ориентации некоторые зоны пластин или шарнирной цепи должны быть определены более точно. Последующие оси определяют геометрические взаимосвязи.
Шарнирная цепь имеет расположенную в продольном направлении шарнирной цепи середину KM цепи, которая может быть определена как средняя ось цепи.
Внутренняя пластина 1 и/или наружная пластина 2 имеют, соответственно, по меньшей мере, два отверстия 5, 5а для приёма втулок 3 или болтов 4.
Внутренняя пластина 1 и/или наружная пластина 2 имеют, соответственно, продольную ось L пластины, которая располагается по середине в продольном направлении пластины.
Внутренняя пластина 1 и/или наружная пластина 2 имеют среднюю ось LM пластины, которая расположена в предпочтительном варианте по середине между отверстиями 5 и, 5а и ориентирована перпендикулярно продольной оси L пластины.
1
2
1
2
Внутренняя пластина 1 и/или наружная пластина 2 и, соответственно, их отверстия 5 или 5а, имеют, соответственно, средние оси BM или BM отверстий, которые проходят через центр отверстий и ориентированы перпендикулярно продольной оси L пластины. Центр отверстия 5 или 5а обозначается ссылочной позицией B или B.
Вдоль определённых таким образом осей выявляются некоторые поперечные сечения или зоны, которые далее описаны более детально.
1
2
1
2
Средняя ось LM пластины определяет поперечное сечение LMQ средней оси пластины. В зависимости от того, снабжена ли пластина по середине отверстием, выявляются, при необходимости, первое поперечное сечение LMQ средней оси пластины и второе поперечное сечение LMQ средней оси пластины. LMQ это сумма LMQ и LMQ или последующих частичных поперечных сечений.
1
2
Средние оси BM и BM отверстий отделяют среднюю зону IL пластины от головок LK1 или LK2 пластины.
Продольная ось L пластины разделяет головки LK1 или LK2 пластины, соответственно, на два сегмента головки пластины, в частности, т.е., первую головку LK1 пластины на сегменты S1 и S2, а также вторую головку LK2 пластины на сегменты S3 и S4.
1
2
3
4
1
2
1
1
2
3
4
Соответствующие сегменты головки пластины посредством поперечных сечений стенок отверстий, соответственно, S1 посредством BMQ, S2 посредством BMQ, S3 посредством BMQ и S4 посредством BMQ, соединены со средней или внутренней зоной IL пластины. Соответствующая средняя ось BM или BM отверстия проходят через соответствующие поперечные сечения, т.е. BM через BMQ и BMQ, и, соответственно, BM2 через BMQ и BMQ.
Для шарнирной цепи предлагаются меры для увеличения усилия цепной тяги или, по меньшей мере, такого же усилия цепной тяги при сниженном весе, в частности, при сохранении или дальнейшем сохранении прочих расчётных параметров шарнирной цепи. Это повышает рентабельность цепи и сберегает ресурсы.
Первая мера представляет собой смещение участка 12 пластины или пластин, предпочтительно среднего участка, в частности, наружной пластины, в направлении середины KM цепи.
Исходная ситуация характеризуется следующим образом. Традиционная шарнирная цепь представлена на фиг. 1.
Теоретически и без учёта пластической деформации передача тягового усилия между болтом и втулкой осуществляется как чисто равномерно распределённая нагрузка. Это представлено посредством стрелок S на фиг. 1. Также пояснено посредством стрелки Z направление тяги.
За счёт усилия цепной тяги участвующие в силовом потоке компоненты шарнирной цепи, однако, до достижения определённого усилия упруго деформируются. Эта деформация оказывает воздействие на контакт между шарнирной втулкой и болтом цепи. За счёт прогиба болта контакт смещается в наружную зону отверстия втулки. Этот эффект усиливается при увеличивающемся усилии цепной тяги. В расчётах можно исходить из точечного соприкосновения между втулкой и болтом. Выявляющееся положение или точка передачи усилия обозначены на фиг. 1а точкой со ссылочной позицией 11.
Вследствие прессового соединения между болтом и наружной пластиной, наружная пластина, за счёт прогиба болта, также деформируется. Следствием является прогиб наружной пластины к середине KM цепи. Вследствие этого, в наружной пластине имеют место растягивающие напряжения на обращённой к середине KM цепи стороне, а также сжимающие напряжения на стороне, обращённой вовне. Эти напряжения перекрываются с растягивающими напряжениями внутри пластины, которые образуются вследствие усилий цепной тяги.
В соответствии с изобретением предусмотрено, что участок 12 наружной пластины смещён в направлении средней оси KM цепи. Такая шарнирная цепь в соответствии с изобретением представлена на фиг. 1b.
Благодаря этому, в частности, изгибное напряжения в наружной пластине 2 может быть уменьшено. Это повышает усилие цепной тяги или рентабельность шарнирной цепи и сберегает ресурсы. Смещённый участок 12 имеет среднюю линию 13 участка, которая проходит параллельно средней оси KM цепи. Далее посредством точки 11 обозначена линия 14, которая также должна проходить параллельно средней линии 13 участка или средней линии KM цепи. Перпендикулярный зазор между линией 14 и средней линией 13 участка обозначен ссылочной позицией Y.
Значение, на которое должно быть осуществлено вышеуказанное смещение, может быть определено на основании средней линии 13 смещённого участка 12 относительно уже отмеченной выше точки 11 передачи усилия в случае упругой деформации. Эффект уменьшения изгибных напряжений в наружной пластине тем больше, чем точнее средняя линия 13 смещённого участка 12 проходит через точку 11 передачи усилия или, иными словами, чем меньше зазор Y, тем сильнее эффект уменьшения изгибных напряжений в наружной пластине.
Иными словами, в предпочтительном варианте средняя линия 13 участка проходит точно через точку 11 передачи усилия или, по меньшей мере, поблизости.
Эффект уменьшения далее тем больше, чем ближе смещённый участок может быть перемещён к цепному шарниру, причём смещение, естественно, в зоне головок пластины, в силу геометрии, не может быть реализовано.
Усилие цепной тяги шарнирной цепи может быть увеличено также за счёт последующих мер, в частности, при сохранении или дальнейшем сохранении прочих расчётных параметров шарнирной цепи или же могут быть достигнуты, по меньшей мере, одинаковые усилия цепной тяги при уменьшенном весе.
Форма обычной пластины представлена на фиг. 2. Различные поперечные сечения перпендикулярно направлению тяги цепи также отмечены. В зоне отверстий 5 выявляются явно уменьшенные поверхности BMQ поперечного сечения. Средняя зона пластины имеет, напротив, существенно бóльшую поверхность LMQ поперечного сечения. Целью является согласование поверхностей BMQ и LMQ поперечного сечения таким образом, чтобы имели место примерно одинаковые распределения напряжений.
1
2
1
2
Для этого предлагается следующая мера. За счёт выбора подходящих способов изготовления (ковка, лазер, резка водной струёй), контур пластины может быть изготовлен любым. За счёт удаления зон с минимальными напряжениями выявляется форма пластины с сужением в средней части. На чертежах контур сужения в средней части обозначен ссылочной позицией 21, а посредством пунктирной линии 22 обозначены удалённые зоны. Сужение в средней части осуществляется таким образом, что поверхности поперечного сечения сближаются перпендикулярно направлению тяги цепи на больших участках пластины. На фиг. 2a схематично на виде сверху представлена наружная пластина с сужением в средней части. На фиг. 2b представлено поперечное сечение BMQ и BMQ в соответствии с разрезом X-X, а на фиг. 2с, соответственно, поперечное сечение LMQ в соответствии с разрезом Y-Y. В предпочтительном варианте должно быть так, чтобы BMQ + BMQ были равны или приблизительно равны LMQ. Или же, иными словами, Q(L), с L в продольном направлении пластины должно быть постоянным или примерно постоянным.
Кривая напряжения внутри пластины окружает отверстия в пластине. В средней зоне пластины напряжения распределяются более равномерно по всему поперечному сечению.
Усилие цепной тяги шарнирной цепи может быть увеличено также за счёт следующей меры, в частности, при сохранении или дальнейшем сохранении прочих расчётных параметров шарнирной цепи или же может быть достигнуто, по меньшей мере, одинаковое усилия цепной тяги при уменьшенном весе.
Основанием для этого является то, что поверхности поперечного сечения пластин за счёт наличия необходимых отверстий для введения втулок и болтов в зоне головок пластины неизбежным образом ослабляются. За счёт передачи усилий цепной тяги в этих поперечных сечениях, обозначаемых как критические поперечные сечения, в зоне головок пластин выявляются повышенные концентрации напряжений.
За счёт локального усиления головок LK1 или LK2 внутренних и/или наружных пластин разрушающее усилие при установленных габаритах цепи (диаметр втулки, диаметр болта, высота планки, толщина планки, длина планки, шаг …) повышается. Оптимизированная таким образом внутренняя пластина может иметь, к примеру, представленный на фиг. 3 контур. Зона усиления обозначена ссылочной позицией 31. Радиус зоны головки такой пластины может быть определён как функция вокруг центра отверстия через угол α в качестве текущей координаты.
Следует учесть, что наружная пластина и/или внутренняя пластина оснащены, по меньшей мере, одним усилением 31, в частности, что каждый сегмент S1-S4 головки пластины оснащён, соответственно, одним усилением 31-31с.
Положение и габарит усиления могут быть описаны более детально на примере первого усиления 31 на первом сегменте S1 головки пластины.
1
Усиление 31 расположено в предпочтительном варианте в диапазоне угла α от 20° до 50°, далее предпочтительно в диапазоне от 25° до 40°, относительно продольной оси L пластины и центра В отверстия 5 в пластине или на ней, в частности, на наружной стороне сегмента S1 головки пластины. Продольная ось L пластины определяет, соответственно, угол 0°.
1
1
1
r(α1)
1
Что касается габарита усиления 31 в качестве утолщения сегмента S1 головки пластины, то можно использовать поперечное сечение BMQстенки отверстия между внутренней пластиной IL и первым сегментом S1 головки пластины. Как уже представлено выше, поперечное сечение BMQстенкиотверстия должно быть расположено по центру и перпендикулярно над отверстием. Исходя из этого поперечного сечения, в предпочтительном варианте предусмотрено, что поперечное сечение усиленной зоны, соответственно, в радиальном направлении от соответствующего центра В отверстия, должно быть на величину от 5% до 25%, предпочтительно от 10% до 18%, больше, чем поперечное сечение BMQстенки отверстия, соответственно, усиленного сегмента головки пластины. Иными словами, поперечное сечение Q усиленной стенки должно быть на величину от 5% до 25%, предпочтительно от 10% до 18%, больше, чем поперечное сечение BMQстенки отверстия.
2
r(α2)
3
r(α3)
4
r(α4)
Эти расчёты могут быть перенесены, разумеется, и на остальные усиления 31а-31с. Поперечные сечения, однако, всегда относящиеся к соответствующим отверстиям и положениям, назначены продольной оси пластины и средней оси пластины, т.е. BMQ и Q, BMQ и Q, а также BMQ и Q.
Усилие цепной тяги шарнирной цепи с, по меньшей мере, одним лабиринтным уплотнением в зоне цепного шарнира может быть увеличено также за счёт следующей меры, в частности, при сохранении или дальнейшем сохранении прочих расчётных параметров шарнирной цепи или же может быть достигнуто, по меньшей мере, одинаковое усилия цепной тяги при уменьшенном весе.
Проникновение загрязнений в зону шарнира цепи может быть замедлено посредством лабиринтов. Эти лабиринты могут быть реализованы в форме дополнительных конструктивных элементов (к примеру, пластинчатого уплотнительного кольца) или специально осуществлённых пластин (пазы и выступы в зоне разделительных отверстий) в комбинации с выступающими втулками. Воздушный зазор внутри этих лабиринтов следует регулировать с учётом шарнирного зазора, а также возникающего износа конструктивных элементов цепи.
Для увеличения усилия цепной тяги предлагается осуществлять выступ 41 и паз 42 лабиринтного уплотнения на пластинах таким образом, чтобы выявлялись соответствующие перекрытия в направлении тяги цепи. Для этого предлагается, чтобы, по меньшей мере, один выступ и паз были осуществлены по длине или глубине в пределах от 10% до 50% толщины пластины, предпочтительно в диапазоне от 20% до 40% средней толщины D соответствующей пластины. Под соответствующей пластиной понимается та пластина, в которой находятся соответствующий паз или выступ.
Эти перекрытия могут быть получены и за счёт дополнительных элементов. При этом возможно, к примеру, кольцо, которое вкладывается в два паза внутренней и наружной пластин во время монтажа цепи. Такая альтернатива представлена на фиг. 4b.
Лабиринтное уплотнение шарнирной цепи между внутренней пластиной и наружной пластиной в ненагруженном исходном состоянии представлено на фиг. 4.
Увеличенное изображение представлено, соответственно, на фиг. 4а. Здесь представлены также соответствующий размер зазора и ширина BN выступа или ширина BU паза. Также здесь представлены соответствующая длина LN выступа и глубина TN паза.
Может быть предусмотрено, что ширина, по меньшей мере, одного выступа и/или паза осуществлена с толщиной в диапазоне от 80% до 120% длины LN выступа или глубины TN паза.
Также может быть предусмотрено, что углы и кромки, по меньшей мере, одного выступа и/или паза осуществлены, соответственно, с идентичными радиусами или фасками, по меньшей мере, однако, с примерно идентичными радиусами или фасками. Благодаря этому, несущая зона может быть увеличена.
Предусмотрено, что радиальный зазор между, по меньшей мере, одним пазом и выступом в лабиринте составляет от 0,6 до 2,25 мм. Относительно обычного шарнирного зазора в диапазоне от 0,4 до 1,5 мм, в зависимости от условий окружающей среды, зазор между пазом и выступом в лабиринте должен быть осуществлён примерно на 50% больше. Таким образом гарантируется, что не происходит никакого соприкосновения лабиринтов при нормальном рабочем усилии. Аксиальный зазор может быть отрегулирован идентичным образом.
Если имеет место перегрузка цепи (усилие цепной тяги >> рабочего усилия), то пластины в зоне поперечного сечения отверстий удлиняются. Как только это удлинение перекроет воздушный зазор между поверхностями лабиринта, силовой поток внутри цепи будет частично направлен через поверхности лабиринта.
Это приводит к уменьшению нагрузки уже деформированных зон конструктивных элементов (болта, втулки, зон головки внутренней и наружной пластин). При этом ясно, что не все части разгружаются одновременно. Однако, возможно сильнее нагружать рассчитанные на бóльшую нагрузку конструктивные элементы в определённых зонах, а более слабые конструктивные элементы разгружать. Таким образом, разрушающее усилие цепи может быть в целом оптимизировано. Регулировку воздушного зазора внутри лабиринтов следует согласовать при этом с учётом пластичности использованных материалов. За счёт применения высокопрочных и одновременно пластичных материалов (к примеру, 42CrMo4) передача усилий лабиринтов может быть использована максимальным образом.
В зависимости от того, как осуществлён лабиринт, различные конструктивные элементы (или зоны конструктивных элементов) в ветви цепи могут быть разгружены, к примеру, зона головки внутренней пластины, зона головки наружной пластины, болт в зоне среза.
На практике для разгрузки определённых зон наилучшим образом выявили себя следующие предпочтительные конфигурации:
1. Паз во внутренней пластине / выступ на наружной пластине
1.1 с обеих сторон идентичный зазор - - > разгружает болт
1.2 увеличенный зазор вовнутрь - - > разгружает болт и зону головки наружной пластины
1.3 увеличенный зазор вовне - - > разгружает болт и зону головки внутренней пластины
Такие конфигурации представлены слева направо на чертеже фиг. 4с в верхнем ряду.
2. Выступ во внутренней пластине / паз в наружной пластине
2.1 с обеих сторон идентичный зазор - - > разгружает болт
2.2 увеличенный зазор вовнутрь - - > разгружает болт и внутреннюю пластину
2.3 увеличенный зазор вовне - - > разгружает болт и наружную пластину
Такие конфигурации представлены слева направо на чертеже фиг. 4с в нижнем ряду.
Следующая мера для улучшения шарнирной цепи, в частности, для уменьшения усталости материала, предлагается далее.
Во время работы, за счёт возникающих помех, ситуаций перегрузки или других воздействий, удлинения цепи могут быть обязательными. Эти изменения длины распределяются внутри цепи на такие зоны, которые имеют минимальную жёсткость. При повторяющемся возникновении этой нагрузки в этих положениях имеет место опасность усталости материала.
Усталости материала можно противодействовать посредством следующих мер.
1
2
3
4
1
2
3
4
Шарнирная цепь, в частности, внутренние пластины и/или наружные пластины, в отношении своей жёсткости осуществляются максимально однородными посредством того, что поперечное сечение перпендикулярно продольной оси L, по меньшей мере, одной внутренней пластины 1 и/или наружной пластины 2 вдоль продольной оси L пластины отклоняются друг от друга менее, чем на 20%, предпочтительно менее, чем на 10% и далее предпочтительно идентичны друг другу. Иными словами, поперечное сечение LMQ средней оси пластины должно быть таким же, или с отклонением ± 20% или 10%, относительно общего поперечного сечения BMQ+ BMQстенки отверстия 5 или общего поперечного сечения BMQ+ BMQстенки другого отверстия 5а, в математическом выражении LMQ = BMQ+ BMQ± 20% или ± 10% и/или LMQ = BMQ+ BMQ± 20% или ± 10%.
Это распределяет необходимые изменения длины во время работы на бóльшие зоны цепи и уменьшает, тем самым, опасность усталости материала.
1
2
Поперечное сечение LMQ может быть отрегулировано, соответственно, посредством углублений в материале, которые приводят, к примеру, к сужениям в средней части пластины или к образованию пластин, снабжённых выемками. В частности, когда используется углубление в форме отверстия в пластине для регулировки поперечного сечения LMQ, то тогда поперечное сечение, к примеру, у центрального отверстия, составляется из поперечных сечений LMQ и LMQ. Таким образом, при помощи отверстия(й) в средних зонах пластины может быть отрегулирована жёсткость. Такой вариант осуществления следует использовать, прежде всего, тогда, когда в силу определённых условий чётко задан наружный контур пластин. Этот может являться результатом, к примеру, постепенного снятия усилий через пластины.
Максимально однородно осуществлённая в отношении своей жёсткости шарнирная цепь представлена на фиг. 5а. На фиг. 5 пояснены соответствующие поперечные сечения.
Шарнирная цепь в соответствии с изобретением, для которой были осуществлены все вышеперечисленные меры, представлена на фиг. 6. Все предложенные выше меры могут быть осуществлены на шарнирной цепи по отдельности или в любой комбинации. Они подходят также для внутренней пластины и/или для наружной пластины шарнирной цепи.