ЦЕПЬ ПРИВОДНАЯ ПЛАСТИНЧАТАЯ, ИМЕЮЩАЯ ШАРНИРЫ КАЧЕНИЯ С ШАРЖИРОВАННЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ
PLATE-TYPE DRIVE CHAIN HAVING ROLLING HINGES WITH CHARGED SURFACES

Изобретение относится к машиностроению, конкретно к конструкции приводных пластинчатых цепей, и предназначено для использования, преимущественно в качестве гибкого узла незамкнутых контуров силовой передачи вращения между двумя или несколькими валами механизмов и машин.
Цепи приводные пластинчатые, имеющие шарниры качения с шаржированными поверхностями (приводные призматические цепи), могут использоваться для замены стандартных одно- или многорядных приводных роликовых (или втулочных) цепей общемашиностроительного применения, а также прецизионных приводных цепей повышенной прочности, предназначенных для скоростных нагруженных передач, также могут быть использованы в виде вариаторных цепей, специальных (или нестандартных) цепей или приводных транспортерных (или элеваторных, или др.), или тяговых цепей.
Предшествующий уровень техники
Известна бесшумная цепь, содержащая шарнирно соединенные между собой последовательно чередующиеся жесткие наружные и внутренние звенья, каждое из которых имеет две, расставленные с промежутком, продольные боковые пластины [1]. В отверстиях пластин, на плотной посадке, закрепляются валики. Конфигурация отверстий в пластинах соответствует форме поперечного сечения валиков, очерченного овальной кривой. В отверстиях пластин внутренних звеньев валики примыкающих наружных звеньев устанавливаются свободно. Сопряженные валики смежных звеньев образуют соединительный цепной открытый шарнир качения. Валики установлены с предварительным разворотом в отверстиях пластин с целью одностороннего зацепления цепи при небольшой величине угла одностороннего относительного поворота ее смежных звеньев. Концы каждого валика наружного звена расклепаны с образованием головок.
Целью известного изобретения, которое может быть принято в качестве прототипа предлагаемого технического решения, является: уменьшение соударения и уровня шума, производящегося в момент зацепления цепи со звездочкой в сопряжении пары валиков около соединения наружного и внутреннего звена к каждому другому звену.
Под нагрузкой прототип работает следующим образом. Короткий валик 4 (номер позиции по чертежам прототипа), катясь и совершая поворот, скользит в соприкосновении с «боковой» стороной зуба 6 звездочки, а в отверстии 5, свободно пропускающем длинный валик 3 для направления поворота, валик скользит наружной поверхностью, также в соприкосновении с «боковой» стороной (соседнего) зуба 6 звездочки.
Известная цепь, которая работает с трением скольжения, также имеет следующий недостаток: не соответствует общемашиностроительным звездочкам по ГОСТ 592-81 «Звездочки для пластинчатых цепей», и (или) звездочкам согласно ГОСТ 591-69 «Звездочки к приводным роликовым и втулочным цепям», или (и) звездочкам, выполненным по другим государственным (национальным) стандартам (техническим условиям) к приводным роликовым или (и) втулочным пластинчатым цепям (типоразмеры цепей, например, по ГОСТ 13568-75 или ГОСТ 21834-87) с цилиндрической формой элемента зацепления (цепного или (и) цевочного зацепления). Кроме того, известная цепь работает с внешним скольжением элементов зацепления цепи о звездочку.
Кроме того, вследствие сложных колебательных процессов в цепных передачах, обусловленных многогранностью (полигональный эффект) и эксцентриситетом цепных зубчатых колес-звездочек, разноразмерностью длины ведущей ветви (в подавляющем большинстве передач отсутствует синфазность входа звена в зацепление с зубьями ведущей звездочки и выхода звена цепи из зацепления с зубьями ведомой звездочки), при изгибе цепи происходит относительное качение, сопровождающееся некоторым проскальзыванием между основными силовыми элементами конструкции, располагающимися по ширине конструкции звеньев цепи, (деталями цепных шарнирных соединений, телами качения, далее - призмы).
Целью изобретения является освобождение от указанных недостатков, повышение износоустойчивости элементов цепи и зубьев звездочек, значительное снижение уровня специфического шума привода при высоком значении коэффициента полезного действия передачи, гармонизация основных параметров цепи с аналогичными параметрами приводных роликовых или втулочных цепей, унификация, взаимозаменяемость.
Сущность изобретения
Новым в устройстве является создание такой конфигурации (сочетания конструкции, геометрии, параметров и размеров) элементов шарнира цепи, причем элементов шарнира качения, при которой (при которых) при работе передачи на рабочем режиме звенья цепи располагаются на звездочках, занимая нормальное положение, характеризуемое контактом шарнирных соединений цепи (открытых цепных шарниров; элементов зацепления) на ведущей и (или) ведомой звездочках только с рабочей стороной основного профиля их зубьев. Технический результат заявляемого изобретения достигается путем создания возможности такого распределения действующих на элементы цепи усилий и взаимодействия (и соотношения) сил в цепном шарнире (шарнирном соединении) цепи (с учетом внешнего трения шарниров цепи о звездочку, а также с учетом «влияния» (отсутствия влияния) резонанса (резонансных явлений) и вибраций (колебаний) ветвей цепи) в работающей передаче, при котором при работе передачи, причем на рабочем режиме обеспечиваются взаимное расположение и взаимные (относительные) перемещения его элементов, соответствующие меньшему сопротивлению, оказываемому в результате трения не только в шарнирах, но и внешнего трения соединительных шарниров цепи о звездочки натянутой цепью при изменении направления движения (например, при повороте звена относительно звездочки) и (или) соответствующие меньшему крутящему моменту в этом шарнире цепи; причем внутренняя (или (и) наружная) призмы могут быть ориентированы в звене относительно пластин в плоскости поворота звеньев в положение (угловой) ориентации, соответствующее пониженному уровню сопротивления, оказываемого в результате трения не только в шарнирах, но и внешнего трения соединительных шарниров цепи о звездочки натянутой цепью при изменении направления движения. Техническим результатом заявляемого изобретения является создание такого соотношения совокупности физико-механических свойств основных силовых элементов шарнира цепи и (или) использование такого вида смазочного материала (такой консистенции жидкой смазки), при котором при эксплуатации передачи с заявляемой цепью или (и) до начала эксплуатации цепи частички абразива (частицы абразивного материала: порошка или пасты и (или) абразивные частицы вмещающей среды и т.п.) вдавливаются (втирают, насыщают часть поверхности или всю поверхность (или (и) часть объема материала, или объем)) в основные силовые элементы шарнира цепи, проскальзывание снижается, и, следовательно, износоустойчивость цепи увеличивается. Кроме того, новым является то, что заявляемая цепь, по виду взаимодействия со звездочкой, не эквивалентна ни известной цепи, ни втулочной (или роликовой) цепи, - имеет принципиально новый тип нормального способа цепного зацепления, при котором отсутствует (почти отсутствует) внешнее трение движения (в частном случае, не происходит (почти не происходит) относительного перемещения) элемента зацепления по звездочке (при вращении звена цепи относительно звездочки, а также во время контакта со звездочкой (в частности, с рабочим участком поверхности рабочей стороны основного профиля зуба звездочки или (а также), в частном случае, с противоположным нерабочим профилем)) (вращательное скольжение и трение-качение элемента зацепления на рабочей части зуба звездочки отсутствуют и почти нет «скольжения» - проскальзывания цепи по звездочке) при ее вращении. Причем данный тип нормального зацепления имеет четыре основных разновидности зацепления. При первой разновидности имеет место ситуация, когда натяжение холостой ветви в состоянии создать в звене (по меньшей мере в одном, крайнем звене набегающей на ведомую звездочку ветви цепи или (и) звене сбегающей с ведущей звездочки ветви цепи) усилие, превышающее усилие, которое получается в нем от (в результате) действия натяжения ведущей ветви цепи с учетом трения. При второй разновидности обеспечивается ситуация, отличающаяся от первой возможностью контакта цепного шарнира (по крайней мере, крайнего звена (или крайних звеньев)) с противоположным нерабочим профилем зуба звездочки. При третьей разновидности зацепления обеспечивается ситуация, когда натяжение холостой ветви в состоянии создать в звене (по меньшей мере в одном, крайнем звене набегающей на ведомую звездочку ветви цепи или (и) звене, выходящем из зацепления с ведущей звездочкой) усилие, превышающее усилие, которое получается в нем от (в результате) действия натяжения ведущей ветви цепи с учетом трения, но почти нет (или нет) «скольжения» - проскальзывания цепи по звездочке при ее вращении, т.е. почти отсутствует (или отсутствует) внешнее трение движения элемента зацепления по звездочке. При четвертой разновидности зацепления нет (почти нет) «скольжения» - проскальзывания цепи по звездочке при ее вращении, т.е. отсутствует (почти отсутствует) внешнее трение движения элемента зацепления по звездочке. Можно представить себе еще смешанное зацепление, т.е. такое, при котором одна часть шарниров входит в зацепление по первому виду, другая - по второму. Причем контакт и взаимодействие происходят при существенно меньших, чем в зацеплении известной цепи, контактных давлениях, оказываемых шарнирами цепи на рабочий профиль звездочки. Для достижения намеченной цели в цепи приводной пластинчатой, имеющей открытые шарниры качения с цилиндрической (или (и) почти цилиндрической, либо (и) квазицилиндрической, или (и) прямолинейной (плоской)) формой элемента зацепления, соединительный цепной шарнир образует сопряженные внутри отверстий во внутренних пластинах (или в изогнутых пластинах) основные силовые элементы конструкции, располагающиеся по ширине конструкции звеньев цепи (тела качения, детали цепных шарнирных соединений, далее - призмы), образующих вращательную кинематическую пару смежных звеньев, имеющие в поперечном сечении выпуклые (и (или) плоские) поверхности качения и поверхности зацепления, а элемент зацепления, которым в предложенном устройстве является рабочий участок боковой (цилиндрической) поверхности только одной из двух призм звена, обращенной к концу, т.е. к внешней стороне этого звена, и (или) является рабочий участок боковой, обращенной к концу, т.е. к внешней стороне звена (цилиндрической) поверхности только одной из каждых двух сопряженных в пару (цепного шарнира) смежными звеньями призм, выполнен в форме цилиндрической поверхности, причем поверхность качения и (или) элемент зацепления могут быть выполнены по радиусу кривизны, равному радиусу либо (и) меньшему или (и) большему радиуса элемента зацепления (ролика) соответствующего по шагу типоразмера роликовых цепей (втулки - втулочных цепей) при общей толщине шарнирного соединения (измеренной на меньшей из звездочек), меньшей либо совпадающей с диаметром ролика роликовой цепи или втулки втулочной цепи.
Кроме того, основные силовые элементы конструкции звеньев цепи соединяются (сопрягаются) в конструкцию звена с помощью (или посредством, с использованием) сил трения (с использованием разницы между трением скольжения и трением качения, в частности между касательной силой (силами) статического трения скольжения (трения при скольжении в покое) и силой трения при качении), то есть основные силовые элементы конструкции сопрягаются с использованием (в том числе, но не обязательно исключительно за счет) фрикционной связи, причем элементы внутреннего звена (или (и) звена изогнутой формы, звена с изогнутыми пластинами; переходного звена и т.п.) могут сопрягаться (либо сопрягаются) исключительно (или на основе, за счет) фрикционной связью, причем таким образом, что момент трения в цепном шарнире (при благоприятных условиях) может быть практически равен моменту трения движения.
Существенность заявляемых отличий обусловлена тем, что не известно, чтобы работающие (трущиеся) на износ детали (цепных шарниров), причем тела качения - основные силовые элементы конструкции цепи, причем приводной пластинчатой цепи с цилиндрической формой элемента зацепления шаржировали с использованием прямого или (и) косвенного способа шаржирования, увеличивающих сцепление одной призмы (одной из призм) (например, призмы, поворачивающейся относительно зуба звездочки при повороте звена на звездочке) с поверхностью сопряженной с ней другой призмы цепного шарнира (например, неподвижной, вошедшей в зацепление со звездочкой) (при работе). Не известно, чтобы устройством и конструкцией приводной цепи с цилиндрической формой элемента зацепления обеспечивали насыщение абразивными частицами основных силовых элементов шарнира цепи. Причем при прямом способе частички абразива (частицы абразивного материала (порошка или пасты) вдавливаются (либо (и) втирают, вкрапляют, насыщают часть поверхности или всю поверхность (или (и) часть объема материала, или объем)) в призму или (и) ими насыщают применяемый смазочный материал до начала работы, при косвенном способе шаржирования частички абразива (частицы абразивного материала (порошка или пасты и (или) абразивные частицы окружающей среды) вдавливаются (либо (и) втирают, насыщают часть поверхности или всю поверхность (или (и) часть объема материала, или объем)) в призмы или (и) в смазочный материал в процессе работы (в процессе эксплуатации передачи с цепью) приводной цепи. Не известно также, чтобы материалы для изготовления призм и режимы их термомеханической, термической обработки заведомо выбирали таким образом, чтобы получить значения твердости (микротвердости поверхности) призмы (без учета шаржирования) много ниже твердости абразивных частиц окружающей среды. Принципиальным отличием отдельных вариантов исполнения цепи приводной пластинчатой, имеющей шарниры качения с шаржированными поверхностями, является отсутствие химико-термической обработки поверхностей трения или термообработки (отсутствие закаленного слоя) тел качения цепного шарнира (призм). Также возможно исполнение цепи, при условии предохранения цепей от коррозии, без смазочного материала.
Цепь обеспечивает в значительной мере компенсацию так называемого полигонального эффекта цепной передачи, обусловленного «многогранностью» цепных зубчатых колес-звездочек (звенья приводной цепи, в процессе нахождения их в зацеплении с зубьями звездочки, (хордально) располагаются в виде сторон шагового многоугольника, у которого число сторон равно числу зубьев звездочки, а длина стороны равна шагу цепи), т.е. степень неравномерности движения ведомого вала цепной передачи и связанной с приводом ведомой системы (непостоянства передаточного числа во все периоды ее работы) уменьшается. Неравномерность скорости ведущей ветви частично сглаживается инерцией (ведомого звена). Закономерности изменения векторов скорости и ускорения движения цепи более благоприятные.
По имеющимся у авторов и заявителя сведениям, совокупность существенных признаков, характеризующих заявляемое изобретение, не известна из уровня техники, научной и справочной литературы, а также патентных источников информации, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".
По мнению авторов, сущность получаемого при помощи заявляемого изобретения эффекта не очевидна для специалиста явным образом из предшествующего уровня техники, так как из него не выявляется влияние на получаемый технический результат совокупности отличительных от прототипа существенных признаков, что позволяет сделать вывод о существенности новизны и соответствии предлагаемого решения критерию "изобретательский уровень".
Промышленная применимость
Совокупность существенных признаков, характеризующих предлагаемое техническое решение, может быть многократно промышленно воспроизведена в машиностроении и в практике эксплуатации, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".
Следует отметить, что предлагаемая цепь обеспечивает нормальный способ цепного зацепления с приводными звездочками с числом зубьев z≥11 шт., зубья которых имеют известные профили.
Раскрытие изобретения
Заявляемая цепь приводная пластинчатая, имеющая шарниры качения с шаржированными поверхностями, содержит шарнирно соединенные между собой последовательно чередующиеся внутренние и наружные, и (или) одинаковые (изогнутой формы), звенья, причем шарнирно соединенные между собой с качением в кинематических парах, образованных смежными звеньями основных силовых элементов конструкции, располагающихся по ширине конструкции звеньев (тел качения, призм). Внутренние звенья предварительно собирают из двух внутренних пластин и устанавливаемых (или запрессовываемых) в их отверстия двух «внутренних» призм. Наружные звенья собирают аналогично из двух наружных пластин и двух «наружных» призм, пропускаемых при сборке свободно сквозь отверстия в пластинах внутренних звеньев. Соединительный цепной шарнир образуют сопряженные внутри отверстий в внутренних пластинах (или в изогнутых пластинах) призмы смежных звеньев, имеющие в поперечном сечении выпуклые поверхности качения и (плоские и (или) цилиндрические поверхности) элементы зацепления.
Призмы могут быть выполнены целыми полнотелыми, целыми пустотелыми или даже свертными из листовых заготовок (ленты, полосы, плоских заготовок-карточек). При этом в материале грани (или боковой цилиндрической поверхности) призмы, сворачиваемой из листовой заготовки, образуется продольный щелевой зазор или „шов", называемый свертным стыком. Конструкция с пустотелыми призмами обеспечивает бóльшую упругость цепи и снижение массы цепи по отношению к цепи с целыми призмами.
Для обеспечения шарнирности звеньев между призмами внутренней и наружной и поверхностью направляющих отверстий изогнутых пластин (или внутренних пластин) предусматривают гарантированный зазор. Натяг (как вариант) в соединениях внутренних призм и изогнутых пластин (или внутренних пластин) обеспечивает возможность предварительной сборки внутренних звеньев или (и) одинаковых по типу переходных звеньев, имеющих изогнутую форму. Концы наружных призм после сборки могут быть расклепаны с образованием замыкающих головок, препятствующих спадению пластин (развальцованные головки (замки, шплинты или т.п.) в принципе не обязательны и могут отсутствовать).
Упругие демпфирующие приводные призматические цепи переменной упругости более рациональны, т.к. в контуре не возникают резонансные колебания. Призмы могут быть исполнены пустотелыми, а значит, цепь имеет упругие и податливые шарнирные соединения, и в то же время обеспечивающие снижение массы цепи, меньше весящие. Призматическая цепь не подчиняется закону Гука: при приложении большего момента, т.е. при увеличении нагрузки в передаче, упругая деформация (упругое удлинение) цепи растет медленнее, чем нагрузка.
Цепь также может быть исполнена двух- или многорядной.
В отдельных вариантах цепи может быть использован элемент зацепления и другой формы, например, эллипсоид вращения по форме близок к цилиндру.
Боковые поверхности призм (в частности, поверхность качения, обращенная к внутренней стороне звена и (или) элементы зацепления (рабочий участок боковой поверхности, обращенной к концу, т.е. к внешней стороне звена)), для простоты, могут быть выполнены цилиндрическими поверхностями, в поперечном сечении выпуклыми с одинаковым постоянным (либо с изменяющимся) радиусом кривизны, причем величина радиуса элемента зацепления больше или равна четверти величины шага звена цепи, причем величина радиуса элемента зацепления может быть существенно меньше радиуса элемента зацепления (ролика) соответствующего по шагу типоразмера приводных роликовых цепей (как варианты: радиус кривизны поверхности качения или (и) радиус элемента зацепления может быть равным бесконечности, т.е. эти поверхности могут быть выполнены плоскими). Также величина радиуса боковой поверхности призмы может быть меньше радиуса дуг впадин зубьев звездочки к соответствующему по шагу типоразмеру приводных втулочных или роликовых цепей.
Направляющая часть отверстия во внутренних и в изогнутых пластинах выполнена контуром по дуге полуокружности с величиной радиуса кривизны, равной или большей радиуса элемента зацепления, причем гарантированный зазор в соединительном цепном шарнире образуется (как вариант) за счет выполнения призм, в поперечном сечении толщиной меньше величины радиуса их боковых поверхностей.
Возможен также вариант исполнения цепи с изогнутыми пластинами или (и) с прямыми пластинами, когда внутренние (или (и) наружные) призмы устанавливаются свободно (например, с зазорами) в отверстия в изогнутых пластинах (или (и) в прямых пластинах), причем отверстие (или только часть поверхности отверстия), в котором внутренняя (наружная) призмы (призма) устанавливаются свободно (с зазором), может быть выполнено цилиндрической (или почти цилиндрической, либо квазицилиндрической) формы (в узкой части звена или в широкой части звена либо в прямых пластинах), при этом призма (внутренняя или наружная) соединяется в конструкции звена с пластинами звена (в узкой части звена или в широкой части звена, соответственно либо в прямых пластинах) исключительно силами трения (сопрягается фрикционной связью, причем пара трения соединительного цепного шарнира сопрягается в конструкцию звеньев цепи с использованием фрикционной разницы между силой статического трения скольжения (трения при скольжении в покое) и силой трения при качении) с возможностью вращательной подвижности относительно пластин этого звена в плоскости поворота звеньев (в плоскости изгиба цепи).
Как вариант, возможна также конструкция цепи с прямыми и (или) с изогнутыми пластинами с ограничением перемещения внутренних (или (и) изогнутых) пластин относительно «подвижных» (внутренних) призм в направлении оси цепного шарнира (т.е. ограничение расстояния между внутренними или (и) между изогнутыми пластинами) с помощью выступов на краях направляющих (цилиндрических) отверстий внутренних пластин или (и) отверстий в изогнутых пластинах.
При изготовлении цепи (например, на стадии чистовой калибровки предварительно калиброванных свернутых заготовок призм) используют прямой способ шаржирования или (и) в процессе эксплуатации приводной цепи (в процессе работы) имеет место быть (используют, поддерживают, допускают) косвенный способ шаржирования. При прямом способе шаржирования частички абразива (частицы абразивного материала (порошка или пасты) вдавливаются (втирают, насыщают часть поверхности или всю поверхность (или (и) часть объема материала, или объем)) в призму или (и) ими насыщают применяемый смазочный материал до начала работы, при косвенном способе шаржирования частички абразива (частицы абразивного материала (порошка или пасты и (или) абразивные частицы окружающей среды) вдавливаются (втирают, насыщают часть поверхности или всю поверхность (или (и) часть объема материала, или объем)) в призмы или (и) в смазочный материал в процессе работы (в процессе эксплуатации) приводной цепи.
Принципиальное отличие «механизма» износа и процесса изнашивания тел качения в конструкции подшипников качения при абразивном загрязнении от «механизма» износостойкости тел качения предлагаемой цепи заключается в том, что в подшипнике тела качения жестко не соединены в конструкцию (по типу оси, то есть не передают крутящий момент), а в предложенной цепи элементы соединены (фиксированы) в конструкцию и (при изгибе цепи) к ним прикладывается вращающий (крутящий) момент (образно можно провести аналогию с ведущим колесом, жестко соединенным с валом автомобиля, или ведомым колесом автомобиля). Поэтому частички абразива на поверхности (в материале поверхности) качения выполняют функцию по типу шипов (канавок и выступов) протектора шины или песка на обледеневшей дороге, увеличивающих сцепление шины с поверхностью дороги.
Для смазки пары статического скольжения шарнира рекомендуется применять твердый смазочный материал (например, графитовый).
Устройство работает следующим образом.
При работе передачи на рабочем режиме звенья цепи на ведущей звездочке смещаются в сторону, противоположную вращению звездочки, а на ведомой звездочке - в сторону ее вращения, занимая нормальное положение, характеризуемое контактом элемента зацепления (шарнира) на ведущей и ведомой звездочках только с рабочей стороной основного профиля зубьев. Согласно стандартам и техническим условиям для приводных звездочек необходимо принимать путем установления соответствующих для них допусков только отрицательное отклонение в шаге. Ввиду того, что шаг цепи с самого начала несколько больше шага звездочки, входящий в зацепление шарнир не ложится на дно цилиндрической впадины профиля, а располагается несколько выше, на рабочей части основного профиля зуба. Рассматриваемый шарнир под нагрузкой свободно располагается на рабочей части зуба звездочки и продолжает оставаться на ней почти вплоть до самого выхода его из зацепления, а иногда в течение всего периода зацепления, так как он не может быть вдавлен натяжением цепи во впадину.
При появлении растягивающего усилия внутренние призмы, свободно (например, с зазорами) установленные в отверстиях изогнутых пластин, прижимаются опорными поверхностями к поверхностям отверстий этих изогнутых пластин. Между соприкасающимися поверхностями возникают силы сопротивления, препятствующие их относительному перемещению, являющиеся функцией коэффициента трения скольжения (трения скольжения в покое) и амплитуды нормальной реакции, сжимающей поверхности касания (кроме того, под действием сжимающих сил, даже при небольших полезных натяжениях, свертные или пустотелые призмы упруго сплющиваются). Коэффициент трения при скольжении во много раз больше плеча трения при качении. Кроме того, (в отличие от касательной силы трения скольжения, которая зависит не от величины площади трущихся поверхностей, а от качества (материала) поверхностей касания трущихся деталей) сила трения при качении прямо пропорциональна нормальному давлению (контактному напряжению). «Подвижные» внутренние призмы фиксируются относительно пластин.
При изгибе цепи происходит взаимное качение между призмами со смещением контакта радиально от оси звездочки (от оси относительного поворота звеньев), и возможно контактное скольжение между наружными призмами и изогнутыми пластинами. При повороте звена отсутствует трение движения элемента зацепления по звездочке (почти нет скольжения между элементом зацепления и рабочей стороной основного профиля зуба звездочки), что существенно уменьшает износ элементов зацепления и звездочек. Разворачивающий момент, действующий на «подвижную» внутреннюю призму, определяется плечом, полученным от перемещения контакта в процессе относительного перекатывания призм. Для того, чтобы «подвижная» призма выжималась в цилиндрических отверстиях пластин в новое угловое положение относительно пластин в плоскости поворота звеньев, силы, действующие от нее на пластину, должны быть наклонены относительно нормалей к контактирующим поверхностям отверстия пластины в точках контакта под углом, не менее угла трения. При большом значении угла взаимного поворота смежных звеньев внутренняя призма начинает разворачиваться в отверстиях изогнутых пластин (или в отверстиях внутренних пластин). Методиками расчета реально работающих цепных передач оговаривается, что число зубьев звездочек в передачах с внутренним расположением звездочек в контуре не должно быть меньше 13. Но при транспортировке указанное явление позволяет свертывать цепь в компактный рулон. Как показали стендовые и натурные испытания опытного отрезка цепи с полнотелыми призмами, при обкатке цепи в приводе происходит самоустановка «подвижных» внутренних призм относительно пластин в плоскости поворота звеньев (в плоскости изгиба цепи) в некоторое положение угловой ориентации в конструкции звена, соответствующее пониженному уровню сопротивления, оказываемого натянутой цепью с учетом работы внешнего трения элементов зацепления цепи о звездочки, возникающего при изменении направления движения (например, при повороте звена относительно звездочки).
Например, твердость деталей шарниров (447 HV) заведомо много ниже твердости абразивных частиц среды (10000 HV - твердость кварца). Будучи открытым, шарнир доступен для жидкой отработки моторных масел. При работе цепной передачи абразивные частицы отбрасываются движущейся цепью от передачи, а некоторое небольшое их количество, попадающее в цепной шарнир, перемелется и частично вотрется в тела качения, увеличивая сцепление их друг с другом. При этом несущественно или отсутствует царапающее действие абразивных частиц, вызывающее при подобных условиях работы цепной передачи интенсивный износ известных приводных цепей и их звездочек. Открытые шарниры качения не подвержены заеданию и самоочищаются от попадающих в них частиц. Призматическая цепь обеспечивает высокий коэффициент полезного действия цепной передачи (в благоприятном случае достигает 0,98) и имеет повышенную действительную динамическую несущую способность, причем момент трения покоя в цепном шарнире практически равен малому моменту сил трения движения при качении. Замена в сельскохозяйственных и в других, работающих в подобных условиях, машинах цепей, которые функционируют с трением скольжения, цепями призматическими позволяет уменьшить силу трения в 20-30 раз.
Прототип
1. Patent Japan №60037439 A Int. c1 F16G 13/06 26.02.85. Silent chain / Okuda Tomonori.