ПЛАСТИНА РОЛИКОВОЙ ИЛИ ВТУЛОЧНОЙ ЦЕПИ
PLATE OF ROLLER OR BUSH CHAIN

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводных втулочно-роликовых цепях машин и механизмов.
В настоящее время изготовление втулочно-роликовых цепей регулируется ГОСТ 13568-97 «Цепи приводные роликовые и втулочные. Общие технические условия», а также аналогичными отраслевыми техническими условиями и заводскими регламентами.
Однако, как показывают испытания, изготовленные по указанному стандарту приводные цепи имеют недостаточно большой срок службы, т.к. такие цепи в различных областях машиностроения часто эксплуатируются в условиях больших нагрузок и/или при больших скоростях.
Известна тяговая втулочно-роликовая цепь, содержащая соединенные осями пластины, взаимодействующие продольными узкими гранями с катками, причем они выполнены с накладками, закрепленными на узких гранях (SU №585353, F16G 13/12, опубл. 25.12.1977).
В этом устройстве ролики-катки расположены снаружи втулок, а накладки закреплены на втулках. Такая конструкция не является технологичной, накладки приходится выполнять разнотолщинными, и устройство не позволяет значительно уменьшить износ рабочих поверхностей при больших скоростях и изменении направления работы привода с прямого на обратное.
Известно устройство втулочно-роликовой цепи, содержащей шарнирно-соединенные между собой наружные и внутренние звенья с втулками, при этом половина каждой втулки, обращенная к концам внутреннего звена выполнена с повышенной твердостью (SU №715854, F16G 13/06, опубл. 15.02.1980).
Однако такое устройство не позволяет значительно увеличить срок службы цепи, поскольку при натяжении цепи разрывному разрушению подвержена в основном пластина, а не втулка.
Известна внутренняя пластина звена приводной быстроходной цепи, состоящая из наружных металлических слоев и центральной части, выполненной из композиционного материала (SU №1649174, F16G 13/18, 13/24, опубл. 15.05.1991).
В этом устройстве центральная часть пластины выполнена из эпоксидной смолы, армированной стекловолокном или углеволокном.
Это техническое решение позволяет снизить инерционную массу и шум, а также уменьшить металлоемкость. Однако конструкция является сложной, т.к. в ней предел прочности материала металлических слоев уменьшается от наружного слоя пластины к ее центру при одновременном увеличении толщины внутренней части пластины в этом же направлении. Устройство не позволяет значительно увеличить срок службы цепи без увеличения ее общей материалоемкости.
Известно внутреннее звено приводной цепи, входящее в состав втулочно-роликовой цепи с дополнительными пластинами и содержащее, две пластины, с зазором между ними, втулки, закрепленные с натягом в отверстиях пластин и которые предназначены для установки внутри втулок валиков с длиной, выполненной больше длины втулок для крепления соответственно на концах валиков наружных звеньев (SU №271975, F16G 13/18, опубл. 12.02.1971).
В этом устройстве дополнительные пластины установлены с одной стороны каждого наружного звена, но не внутреннего для восприятия части нагрузки при работе цепи. При работе такой цепи дополнительная пластина воспринимает нагрузку от рабочего инструмента, а остальные пластины - тяговое усилие.
Однако такое устройство не позволяет значительно увеличить срок службы в условиях больших нагрузок и/или при больших скоростях, что связано с разрушением пластин внутреннего звена в области крепления втулок в отверстиях пластин или в области крепления валиков (роликов) в отверстиях пластин наружного звена.
Наиболее близкой является пластина звена приводной цепи, которая соответствует ГОСТ 13568-97 и изготовлена согласно «Способу изготовления пластин роликовой или втулочной цепи» (SU №1279735, В21L 5/00, опубл. 30.12.1986).
Эта пластина исполнена в профиле в форме гантели, у которой профиль центральной части гантели с обеих противоположных сторон гантели относительно продольной оси плавно сопряжен с полуокружностями профилей, расположенных оппозитно относительно поперечной оси профиля гантели, а относительно продольной оси профиль центральной части гантели плавно сужен от полуокружностей к центру, причем в пластине выполнены два отверстия в области полуокружностей профиля гантели, расположенные на ее продольной оси.
Однако известная пластина не обеспечивает возможность увеличения натяга цепи; имеет недостаточную прочность соединения валика или ролика с пластиной, что сокращает срок службы цепи; не позволяет ее использовать на более высокую разрушающую нагрузку, что также снижает общий диапазон рабочих скоростей при эксплуатации; не позволяет уменьшить ее толщину при заданных условиях эксплуатации.
Решаемая изобретением задача - улучшение технико-эксплуатационных характеристик.
Технический результат, который может быть получен при выполнении устройства, - увеличение срока службы без увеличения материалоемкости, обеспечения функционирования при увеличении тягового усилия (нагрузок) и/или скорости, повышение надежности.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известной пластине звена приводной цепи, исполненной в профиле в форме гантели, у которой профиль центральной части гантели с обеих противоположных сторон гантели относительно продольной оси плавно сопряжен с полуокружностями профилей, расположенных оппозитно относительно поперечной оси профиля гантели, а относительно продольной оси профиль центральной части гантели плавно сужен от полуокружностей к центру, причем в пластине выполнены два отверстия в области полуокружностей профиля гантели, расположенные на ее продольной оси, согласно заявленному изобретению в пластине выполнена, по меньшей мере, одна прорезь, которая сообщена, по меньшей мере, с одним отверстием, причем прорезь выполнена вдоль продольной оси пластины и обращена в направлении к ее центру.
Возможны дополнительные варианты выполнения устройства, в которых целесообразно, чтобы:
- край прорези, обращенный в направлении к центру профиля гантели, был закруглен;
- были выполнены две прорези, соответственно сообщенные с двумя отверстиями и обращенные в направлении друг к другу и к центру профиля гантели;
- пластина была предназначена для закрепления в ее отверстиях втулок внутреннего звена приводной цепи;
- пластина была предназначена для закрепления в ее отверстиях валиков наружного звена приводной цепи;
- при выполнении прорези, которая сообщена только с одним отверстием, пластина была предназначена для оконечного соединения соседних звеньев между собой, при этом отверстие, свободное от прорези и предназначенное для соединения звеньев между собой, было выполнено с диаметром, меньшим, чем диаметр отверстия с прорезью.
Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются лучшим вариантом ее выполнения со ссылками на прилагаемые фигуры. Край прорези, обращенный в направлении к центру профиля гантели, закруглен.
Фигура 1 изображает заявленную пластину;
фиг.2 - обычно используемую пластину в соответствии с ГОСТ 13568-97 и аналогичными отраслевыми техническими условиями и заводскими регламентами;
фиг.3 - то же, что фиг.1, вариант оконечного звена для установки внутреннего и наружного звеньев.
Пластина звена приводной цепи (фиг.1) исполнена в своем профиле в форме гантели 1, у которой профиль центральной части гантели 1 с обеих противоположных сторон гантели 1 относительно продольной оси плавно сопряжен с полуокружностями 2 профилей, расположенных оппозитно относительно поперечной оси профиля гантели 1. Относительно продольной оси профиль центральной части гантели 1 плавно сужен от полуокружностей 2 к центру. В пластине выполнены два отверстия 3 в области полуокружностей 2 профиля гантели 1, расположенные на ее продольной оси.
В пластине выполнена, по меньшей мере, одна прорезь 4 (фиг.1, 3), которая сообщена, по меньшей мере, с одним отверстием 3. Прорезь 4 выполнена вдоль продольной оси пластины (профиля гантели 1) и обращена в направлении к ее центру.
Край прорези 4, обращенный в направлении к центру профиля гантели 1, может быть (фиг.1,3) закруглен.
В пластине могут быть выполнены две прорези 4, соответственно сообщенные с двумя отверстиями 3 и обращенные в направлении друг к другу и к центру профиля гантели 1 (фиг.1).
Пластина может быть предназначена для закрепления в ее отверстиях 3 втулок внутреннего звена приводной цепи или для закрепления в ее отверстиях валиков наружного звена приводной цепи (на фиг.1, 3 втулки и валики не показаны, т.к. не входят в состав пластины). Втулки закрепляются в отверстиях 3 обычном образом, например, их запрессовкой по соответствующему допуску, или сваркой, или развальцовкой, или клепкой, или другими неподвижными общераспространенными соединениями.
При выполнении прорези 4, которая сообщена только с одним отверстием 3, пластина предназначена для оконечного соединения соседних звеньев между собой, при этом отверстие 3, свободное от прорези и предназначенное для соединения звеньев между собой, выполнено с диаметром, меньшим, чем диаметр отверстия 3 с прорезью 4 (фиг.3).
Пластина (фиг.1, 3) функционирует следующим образом.
2
Обычно разрушение пластины в ближайшем аналоге при натяжении цепи, или увеличении натяга, или при увеличении скорости работы происходит в сечении S (фиг.2), причем сначала (перед разрушением) происходит изменение профиля полуокружностей 2, которое показано на фиг.2 пунктирной линией (зоны А). В сечении S материал пластины испытывает суммарное растягивающее напряжение от закрепления втулки или валика, например, запрессовки, а также растягивающее напряжение от натяжения цепи. Зона распространения напряжений от закрепления втулки или валика в пластине распространяется вокруг отверстия 3 (на фиг.2 отображена как Н).
1
При введении в устройство прорези 4 (фиг.1) часть пластины на длине l представляет собой защемленную с двух концов балку, которая испытывает напряжение H от закрепления втулки или валика. Зона распространения напряжений в этом случае увеличивается, а зона критического сечения в плоскости S разгружается.
Таким образом, прорезь 4 выполняет функцию своеобразного демпфирующего звена, которое практически не влияет на прочность соединения втулки или валика с отверстием 3 пластины.
Для промежуточных звеньев цепи целесообразно использовать устройство (фиг.1), а при выполнении прорези 4, которая сообщена только с одним отверстием (фиг.3), пластина предназначена для оконечного крепления соседних звеньев между собой. Отверстие 3, свободное от прорези 4, в этом случае предназначено для соединения звеньев между собой. Оно может быть выполнено с диаметром, меньшим, чем диаметр отверстия 3 с прорезью 4.
Края прорезей 4, обращенные в направлении к центру профиля гантели 1, закруглены для дополнительного уменьшения напряжений, возникающих от введения в пластину непосредственно прорезей 4.
Специалистам понятно, что возможны различные формы выполнения пластины, не изменяющие сущности заявленного технического решения и обеспечивающие достижение указанных технических результатов (например, прямоугольная форма, в форме овала и т.п.).
Как показали предварительные испытания, заявленная пластина звена приводной цепи позволяет увеличить срок службы цепи в 1,3-1,9 раза, увеличить тяговое усилие на 12-18% и скорость работы до 25%.
Наиболее успешно заявленная пластина роликовой или втулочной цепи промышленно применима в приводных втулочно-роликовых цепях различных машин и механизмов.