RU2434169C2 - Звездочка с повышенной грузоподъемностью - Google Patents

Abstract

Изобретение предназначено для приведения в действие звеньевых цепей, например круглозвенных цепей или профилированных стальных цепей, в частности для цепных лебедок. Звездочка (23) имеет внешнюю окружную поверхность (26) и ось вращения, углубления под цепь для горизонтальных звеньев цепи, углубления под цепь для вертикальных звеньев цепи. Углубления под цепь для вертикальных звеньев цепи отделены друг от друга зубьями (36). Боковая поверхность (39) зуба, с которой контактирует вертикальное звено цепи под действием нагрузки, имеет особый профиль и размеры. Ее размеры определяются так, чтобы до определенной нагрузки на цепь вертикальное звено цепи не контактировало с боковой поверхностью зуба своей передней частью. Контакт между боковой поверхностью зуба и передней частью соответствующего звена цепи возникает лишь при превышении определенной нагрузки. Изобретение позволяет создать звездочку, которая допускает большую нагрузку на звеньевую цепь. 28 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Так называемые круглозвенные цепи состоят из соединенных в цепь отдельных круглых звеньев. Соответствующие смежные звенья цепи повернуты на 90° друг к другу относительно продольной оси цепи. Каждое звено цепи круглозвенной цепи состоит из согнутого отрезка проволоки, свободные концы которого приварены встык друг к другу.

При виде сверху на плоскую сторону, звено цепи состоит из двух прямых параллельных друг другу участков, каждый из которых на каждом конце переходит в полукруглую арку. Радиус двух полукруглых арок соответствует расстоянию от прямых участков до центра. Проекция такого лежащего в плоскости звена цепи на плоскость, параллельную плоской стороне звена цепи, ограничена двумя линиями, одна из которых является внешней линией, а другая - внутренней линией. Внешняя линия, соответственно, состоит из двух прямых участков, которые параллельны друг другу, и двух полукруглых арок, диаметр которых соответствует расстоянию между прямыми участками. Внутренняя линия проходит на одинаковом расстоянии, соответствующем диаметру проволоки, от внешней линии в каждой точке.

Такие круглозвенные цепи используются для перемещения деталей или ведущих элементов. Последние могут представлять собой, например, поддоны, перемещаемые вдоль пути транспортировки, либо цепи могут быть использованы в качестве принимающих нагрузку средств так называемых цепных лебедок.

Круглозвенные цепи приводятся в действие при помощи звездочек, которые сообщаются методом принудительного зацепления со звеньями цепи. В этой связи существует различие между вертикальными звеньями цепи и горизонтальными звеньями цепи. Это различие может быть понятно с точки зрения звездочки. Под горизонтальным звеном цепи подразумевается звено цепи, плоская сторона которого повернута к оси вращения звездочки. Под вертикальным звеном цепи подразумевается звено цепи, для которого плоские стороны перпендикулярны оси вращения звездочки.

В предшествующих традиционных звездочках лишь горизонтальные звенья цепи использовались для передачи силы от звездочки к цепи. Вертикальные звенья цепи до сих пор не использовались для передачи силы для звездочек и круглозвенных цепей.

Из ЕР 0269557 А1 известна звездочка, приспособленная к изменению шага цепи в результате износа цепи.

Когда цепь под нагрузкой проходит по звездочке, между смежными звеньями цепи возникает движение. Это движение возникает из-за того, что цепь, натянутая под действием нагрузки, принуждается звездочкой проходить по круглому пути.

Относительное движение между звеньями цепи вызывает фрикционный износ, в результате которого толщина звена цепи снижается в соответствующих областях. Под толщиной звена цепи в данной области техники подразумевается диаметр, который имеет проволока в рассматриваемой точке.

Цепь становится длиннее из-за изменения толщины звена цепи, ее периодичность больше не соответствует шагу звездочки. Для учета этого фактора, углубления под цепь для вертикальных звеньев цепи выполнены специальным образом в известной звездочке.

Углубления под цепь для вертикальных звеньев цепи формируют канал, проходящий в окружном направлении звездочки, который проходит через углубления под цепь для горизонтальных звеньев цепи. Дно этого паза описывает n-угольник в самом широком смысле, n равно количеству углублений под цепь для горизонтальных звеньев цепи. Каждая из сторон этого правильного n-угольника представляет собой круглый сегмент арки с постоянным радиусом кривизны, который очень большой по отношению к радиусу кривизны внешней линии отдельного звена цепи. Дно углубления не имеет радиуса кривизны вдоль своей протяженности. Оно просто переходит на одном конце в закругленный угол n-угольника, с которого начинается дно следующего углубления для смежного углубления под цепь для вертикального звена цепи. Этот угол также может рассматриваться как зуб в широком смысле. Вершина зуба расположена по центру, т.е. по центру углубления для горизонтального звена цепи. Он заканчивается сразу под плоскостью, которая ограничена плоской стороной звена цепи, ближайшей к оси вращения.

Фиг.2 настоящей публикации, относящейся к данной области техники, изображает взаимодействие между вертикальным звеном цепи и связанным с ним углублением под цепь, когда неиспользуемое до этого круглое звено используется. Смежные горизонтальные звенья цепи удерживают вертикальное звено цепи на расстоянии над дном углубления под цепь для соответствующего вертикального звена цепи. Лишь если цепь удлиняется из-за износа, возникает небольшой наклон вертикального звена цепи, вследствие чего данное звено цепи контактирует с дном углубления, будучи обращенным передней частью в направлении приложения нагрузки.

Касательная в точке контакта между дном углубления и внешней линией звена цепи проходит под очень острым углом к продольной оси вертикального звена цепи, посредством чего практически невозможно приложение силы от звездочки на круглозвенную цепь в месте точечного контакта.

Известная звездочка, таким образом, не может использовать цепь с большей степенью, чем та, что соответствует стандартам в соответствии с показателями ограничений по безопасности. Стандартами предусмотрено, что наибольшая нагрузка на цепь возникает в области звездочки.

Таким образом, проблемой настоящего изобретения является создание звездочки, которая допускает большую нагрузку на звеньевую цепь из заданного материала по сравнению с комбинацией этой звеньевой цепи со звездочкой в соответствии с предшествующим уровнем техники.

Проектировщики в компании заявителя обнаружили, что большая нагрузка/коэффициент использования цепи возможна(ы), если вертикальные звенья цепи также используются для передачи силы от звездочки к цепи или наоборот. Для достижения этого, принимающая нагрузку боковая поверхность зуба, с которой вертикальное звено цепи контактирует своей передней частью при приложении нагрузки, должна иметь особую конфигурацию.

Новая звездочка предназначена, подобно звездочкам предшествующего уровня техники, для привода круглозвенных цепей или профилированных стальных цепей, в частности для цепных лебедок. Каждое звено звеньевой цепи состоит из согнутого отрезка проволоки и имеет плоскую форму. Эта форма состоит из двух параллельных друг другу участков и двух полукруглых арок.

Звездочка в соответствии с изобретением имеет основной корпус с внешней окружной поверхностью и осью вращения в центре относительно внешней окружной поверхности.

Углубления под цепь, расположенные во внешней окружной поверхности и предназначенные для приема горизонтальных звеньев цепи для передачи силы от звездочки к горизонтальным звеньям цепи, содержатся в основном корпусе.

Звездочка дополнительно содержит углубления под цепь, которые подобным образом расположены на внешней окружной поверхности и предназначены для приема вертикальных звеньев цепи. Количество углублений под цепь для вертикальных звеньев цепи соответствует количеству углублений под цепь для горизонтальных звеньев цепи. Каждое углубление под цепь для вертикальных звеньев цепи имеет области контакта, напротив которых соответствующее звено цепи может лежать, по меньшей мере, частью своего прямого участка, соединяющегося с круглой аркой. Каждое углубление под цепь для вертикальных звеньев цепи расположено между смежными углублениями под цепь для горизонтальных звеньев цепи и перекрывает их.

Радиальные зубья, предназначенные для передачи силы от звездочки к вертикальным звеньям цепи, выступают между смежными углублениями под цепь для вертикальных звеньев цепи. Каждый из зубьев ограничен двумя боковыми поверхностями зуба, обращенными в окружном направлении.

Одна из двух боковых поверхностей зуба каждого зуба является принимающей нагрузку боковой поверхностью зуба, т.е. боковой поверхностью зуба, на которой лежит вертикальное звено цепи при соответствующей нагрузке. Эта боковая поверхность зуба обращена в направлении, противоположном направлению нагрузки, действующей в звеньевой цепи под нагрузкой.

Каждая принимающая нагрузку боковая поверхность зуба образует линию кривизны боковой поверхности зуба, лежащую в плоскости симметрии, которая проходит через углубление под цепь для вертикальных звеньев цепи, и перпендикулярна оси вращения. Эта плоскость симметрии совпадает с плоскостью симметрии вертикального звена цепи и проходит между двумя боковыми поверхностями зуба, которые обрамлены вертикальным звеном цепи. Под боковой поверхностью понимается поверхность, с которой по касательной будет контактировать звено цепи на соответствующей стороне.

Положение принимающей нагрузку боковой поверхности зуба рассчитывается так, чтобы в плоскости симметрии линия кривизны боковой поверхности зуба находилась на расстоянии от внешней линии, обращенной в направлении нагрузки, полукруглой арки, принадлежащей звену цепи, которое расположено в углублении под цепь. Это расстояние присутствует, когда два смежных звена цепи выровнены по центру и лежат в соответствующих углублениях под цепь без какого-либо воздействия внешней силы.

Благодаря расстоянию между линией кривизны боковой поверхности зуба и внешней линией полукруглой арки, обе из которых лежат в плоскости, пересекающей ось вращения под прямым углом, зазор, согнутый в форму арки и имеющий клиновидную форму, чья ширина увеличивается по направлению к вершине зуба, образуется между передней частью звена цепи и смежной боковой поверхностью зуба. Этот зазор имеет такой размер, что он закрывается, когда определенная сила, воздействующая на звеньевую цепь, превышается. Это закрытие происходит из-за упругой деформации соответствующей полукруглой арки звена цепи.

Для достижения оптимальной передачи силы для вертикального звена цепи, зуб должен иметь наибольшую возможную радиальную высоту. Однако радиальная высота ограничена с одной стороны выбрасывателем цепи, обычно используемым в цепных лебедках, и с другой стороны - тем фактом, что не должно быть препятствий тангенциальному сходу звена цепи со звездочки. Предпочтительные условия достигаются, если по площади поверхности, образованной площадью боковой поверхности горизонтального звена цепи, в которое простирается зуб, зуб имеет высоту, составляющую от 0,16 до 0,75 от толщины звена цепи.

Высота зуба зависит от толщины проволоки, используемой для звеньев цепи, как легко понять.

Удовлетворительная передача силы между круглозвенной цепью и боковой поверхностью зуба достигается, если боковая поверхность зуба изогнута в двух направлениях. Таким образом, удовлетворительное распределение силы возникает как в боковой поверхности зуба, так и в передней части звена цепи, благодаря большей поверхности контакта.

Под изгибом в двух направлениях подразумевается кривизна, чья соответствующая центральная точка кривизны лежит на линии, проходящей параллельно линии кривизны боковой поверхности зуба на соответствующем расстоянии от нее. Радиус кривизны, измеренный относительно этой линии, предпочтительно не меньше половины диаметра проволоки, из которой изготовлено звено цепи.

Расстояние между передней частью звена цепи и принимающей нагрузку боковой поверхностью зуба или между внешней линией и радиусом кривизны боковой поверхности зуба можно определить путем аппроксимации при помощи двух окружностей кривизны. Одна окружность кривизны является аппроксимацией внешней линии полукруглой арки вертикального звена цепи, помещенного в звездочку. Таким образом, определяется центральная точка для данной окружности кривизны.

Вторая аппроксимация представляет собой окружность, аппроксимирующую линию кривизны боковой поверхности зуба, и, таким образом определяется другая центральная точка. Центральная точка окружности кривизны для боковой поверхности зуба смещена в направлении приложения нагрузки относительно центральной точки окружности кривизны для звена цепи. Величина смещения в свою очередь зависит от толщины проволоки для звена цепи и длины звена цепи.

Две центральные точки окружностей кривизны предпочтительно лежат на прямой линии, которая проходит параллельно прямым участкам вертикального звена цепи.

В зависимости от природы звена цепи, прохождение под острым углом также может быть предпочтительным.

Линия кривизны боковой поверхности зуба может быть совершенно круглой, что упрощает изготовление звездочек. Линия кривизны боковой поверхности зуба также может иметь такой же профиль, какой образует внешняя линия, когда звено цепи подвержено заданной нагрузке, например номинальной нагрузке. При более близком рассмотрении, профиль в таком случае примерно параболический, что, тем не менее, означает, что здесь также может быть определена окружность кривизны по длине линии кривизны боковой поверхности зуба. Окружность кривизны может быть определена как круглая линия, для которой расстояния от линии кривизны боковой поверхности зуба минимальны, т.е. круглая линия представляет собой линию регрессии. Расстояния здесь измеряются относительно соответствующего радиуса окружности кривизны.

Для достижения как можно большего срока службы звездочки, предпочтительно поддерживать определенную упругость и приспособляемость, если она состоит из закаленной стали, предпочтительно цементированной, в то время как сопротивление износу остается высоким.

Скважина под вал, при помощи которой звездочка может быть размещена без возможности вращения на выходном валу редукторного двигателя, предпочтительно проходит сквозь звездочку.

Углубления под цепь для горизонтальных звеньев цепи имеют форму ванны.

Углубления под цепь для вертикальных звеньев цепи ограничены принимающей нагрузку боковой поверхностью зуба, боковой поверхностью зуба, удаленной от принимающей нагрузку боковой поверхности зуба и принадлежащей смежному зубу, и дном углубления.

Дно углубления может, вероятно, быть изогнуто, при этом ось линии кривизны перпендикулярна оси вращения. Другая возможность заключается в использовании дна углубления, которое является плоским и переходит в его области, соединяющейся с принимающей нагрузку боковой поверхностью зуба, в кривизну, соответствующую описанной выше.

Для того чтобы не допустить избыточной нагрузки на звено цепи в области сварки, дно углубления может содержать вырез, при помощи которого нагрузка со сварного шва звена цепи снимается.

Радиус окружности кривизны для линии кривизны боковой поверхности зуба может быть равен или превосходить радиус окружности кривизны для внешней линии полукруглой арки. Положение центральных точек относительно друг друга должно быть выбрано так, чтобы дно углубления переходило тангенциально, без точки перегиба, в боковую поверхность зуба. Соотношение двух радиусов в свою очередь зависит от диаметра проволоки или размера звена цепи и может иметь показатель от 1,0 до 1,2.

Для улучшения набега вертикального звена цепи на принимающую нагрузку боковую поверхность зуба и сбега с нее, принимающая нагрузку боковая поверхность зуба предпочтительно переходит в области вершины зуба в фаску. Фаска может иметь изогнутую или плоскую поверхность. Высота фаски, измеренная в радиальном направлении зуба, может предпочтительно составлять от 0,1 до 2 мм, предпочтительно от 0,2 до 1,5 мм.

Описание фигур, приведенное ниже, ограничено объяснением главных объектов изобретения. Очевидно, что допустимы различные изменения. Специалисты в данной области техники могут догадаться о незначительных деталях, не описанных подробно, обычным образом при помощи чертежей, которые в этой связи соответствуют описанию фигур.

Осуществление изобретения представлено на чертежах, изображающих:

Фиг.1 - цепная лебедка на очень схематичном виде в перспективе;

Фиг.2 - звено цепи на виде сверху на боковую поверхность звена цепи;

Фиг.3 - звездочка в соответствии с изобретением на виде в перспективе;

Фиг.4 - звездочка в разрезе вдоль плоскости симметрии углублений под цепь и перпендикулярной оси вращения;

Фиг.5 - взаимодействие между круглозвенной цепью и звездочкой в соответствии с изобретением, когда к цепи не приложена нагрузка, на основании разреза звездочки перпендикулярно оси вращения;

Фиг.6 - увеличенный вид разреза на фиг.5;

Фиг.7 - увеличенный вид разреза на фиг.5 с другой конструкцией боковой поверхности зуба; и

Фиг.8 - таблица с предпочтительными значениями для определения размеров звездочек в зависимости от параметров цепи.

В качестве примера применения изобретения, фиг.1 изображает цепную лебедку 1 в упрощенном виде в перспективе. Цепная лебедка 1 имеет корпус 2 редуктора грубо в форме бруса, на одной торцевой поверхности которого на фланце крепится электродвигатель 3 в форме асинхронного электродвигателя. Как корпус 2 редуктора, так и двигатель 3 оборудованы непрерывными ребрами охлаждения, как можно видеть на чертеже. Крышка 5, содержащая блок управления или основные части блока управления, оборудована на двигателе 3 на стороне, удаленной от корпуса 2 редуктора. Корпус 6 звездочки, с верхней стороны которого выступают скобы 7, служащие для подвешивания лебедки 1, расположен между крышкой 5 блока управления и противоположной торцевой поверхностью корпуса редуктора. Круглозвенная цепь 8, на свободном конце которой закреплен крюк 9, проходит вниз от корпуса 6 звездочки.

Как ясно из вида на фиг.1, лишь сила, направленная вертикально вниз, оказывает воздействие на круглозвенную цепь 8. Направление силы зависит от того, следует ли поднять груз, подвешенный на крюке 9, вверх либо предотвратить его падение вниз. Даже в случае движения вниз сила в круглозвенной цепи 8 действует в том же направлении, и помимо стартового движения, с той же величиной, что и при подъеме.

Круглозвенная цепь 8 состоит из множества идентичных звеньев 10 цепи, одно из которых показано в целях иллюстрации на фиг.2 в виде сверху на плоскую сторону. Звено 10 цепи состоит из круглой проволоки 11 подходящего диаметра, которая согнута в овал. Отрезок проволоки состыкован на концах и сварен встык в положении 12. Благодаря типу кривизны звена цепи, получаются два параллельных друг другу участка 13 и 14, а также две полукруглые арки 15 и 16. Две полукруглые арки 15 и 16 переходят в местах, отмеченных пунктирными линиями 17 и 18, в прямые участки 13 и 14. Внешний контур звена 10 цепи, таким образом, образует внешнюю линию 19, проходящую вокруг звена цепи. Благодаря такой форме, внешняя линия 19 описывает полукруг в области двух полукруглых арок 15 и 16, центральная точка которого лежит на пунктирных линиях 17 и 18 соответственно, и расположена по центру между двух прямых участков 13 и 14. Центральные точки обозначены 21 и 22 на фиг.2.

Смежные звенья цепи будут расположены своими плоскими сторонами вертикально относительно плоскости чертежа, если они показаны в соединении с показанным звеном цепи.

Фиг.3 и 4 изображают звездочку 23 типа, расположенного в корпусе 6 звездочки, и без возможности вращения посаженную на выходной вал редуктора 2. При помощи такой звездочки 23, которая вынужденно сообщается с круглозвенной цепью 8, сила, создаваемая крючком 9, преобразуется во вращательное движение выходного вала или наоборот.

Звездочка 23 имеет основной корпус 24 в форме короткого цилиндра, который ограничен двумя параллельными друг другу плоскими поверхностями 25, только одна из которых видна на чертеже. Цилиндрическая окружная поверхность 26 проходит между плоскими поверхностями 25. Профилированное сквозное отверстие 27, проходящее сквозь звездочку 23 от одной плоской поверхности 25 до другой, выполнено коаксиально окружной поверхности 26. Соединение без возможности вращения с соответствующим выходным валом редуктора достигается при помощи профилирования отверстия 27.

В показанном примере, четыре углубления 28 под цепь для горизонтальных звеньев цепи выполнены одно за другим в окружной поверхности 26. Углубления 28 под цепь распределены вдоль окружной поверхности через одинаковое расстояние, коаксиально сквозному отверстию 27. Их расстояние друг от друга соответствует расстоянию между звеньями 10 цепи, лежащими в углублениях 28 под цепь, если соответствующая круглозвенная цепь 8 будет помещена без ослабления или натяжения.

Под горизонтальным звеном цепи специалисты в данной области техники подразумевают звено цепи, сориентированное так, что плоская сторона, повернутая к наблюдателю на фигуре 2, обращена к оси вращения, т.е. к центральной оси сквозного отверстия 27.

Углубления 28 под цепь имеют идентичную друг другу форму. Они имеют форму ванны и ограничены дном 29 углубления, а также стенкой 31. Стенка 31 заканчивается на высоте внешней окружной поверхности 26.

Профиль стенки 31 соответствует профилю внешней линии 19 звена 10 цепи, расположенного в ней. Перпендикулярно окружному направлению стенка 31 формирует контактные или концевые поверхности 32 и 33, с которыми может контактировать рассматриваемое звено 10 цепи внешней стороной круглой арки 15 или 16, когда находится под нагрузкой. Вынужденное зацепление между звездочкой 23 и горизонтальными звеньями 10 цепи, расположенными в углублениях 28, осуществляется при помощи концевых поверхностей 32 или 33, в зависимости от направления воздействия.

Дно 29 углубления ровное, что соответствует ровной плоской стороне горизонтальных звеньев 10 цепи.

Из-за перекрестного расположения звеньев цепи в круглозвенной цепи, звенья цепи, соединяющие горизонтальные звенья цепи, должны обязательно быть расположены вертикально, т.е. их плоская поверхность, параллельная плоскости на фиг.2, расположена перпендикулярно оси вращения звездочки 23. Для вмещения вертикальных звеньев 10 цепи, звездочка 23 содержит дополнительные углубления 35 под цепь, количество которых соответствует количеству углублений 28 под цепь для горизонтальных звеньев цепи. Как показано на чертежах, углубления 35 под цепь расположены так, что они перекрывают углубления 28 под цепь в окружном направлении. В принципе, углубления 35 под цепь состоят из паза, проходящего в окружном направлении, шириной, соответствующей толщине звена 10 цепи, при этом зубья 36 выступают радиально наружу из паза через заданный интервал. Таким образом, углубления 35, подобным образом, имеют форму ванны и ограничены двумя параллельными друг другу плоскими боковыми поверхностями 37, лишь одну из которых можно увидеть на виде на фиг.3 и 4. Расстояние боковых сторон 37 друг от друга слегка больше, чем толщина звена 10 цепи.

Зуб 36 может иметь ширину в области, которая выступает радиально над поверхностями 38, которая лишь слегка меньше расстояния между прямыми участками 13 и 14 звена 10 цепи.

Углубления 35 под цепь дополнительно ограничены дном 38 углубления и двумя боковым поверхностями 39 и 41 зуба.

Поскольку вертикальные звенья цепи в соответствии с изобретением должны использоваться для передачи силы между звездочкой 23 и круглозвенной цепью 8 и воздействие силы всегда имеет одинаковое направление, лишь одна боковая поверхность зуба всегда является принимающей нагрузку или передающей нагрузку. Для дальнейшего объяснения изобретения принимаем, что боковая поверхность 39 зуба будет называться ниже принимающей нагрузку боковой поверхностью зуба.

Для полноты можно упомянуть, что вырез 42, принимающий сварной шов 12, может содержаться в дне 28 углубления. Таким образом, граница каждого углубления 35 под цепь состоит из плоского дна 38 углубления, за исключением выреза 42, которое плавно переходит на обоих концах в боковые поверхности 39 и 41 зубьев. С обеих сторон выреза 42 дно 38 углубления формирует прямые участки, т.е. участки, лежащие на касательной. В этом случае, прямые - не обязательно означает плоские. Подобно боковым поверхностями 39 и 41 зуба, дно 38 углубления может также содержать кривизну относительно оси, которая лежит в плоскости с фиг. 4. Другими словами, дно 38 углубления может также представлять собой впадину, чей радиус кривизны слегка больше радиуса кривизны проволоки, из которой изготовлено звено 10 цепи.

Взаимодействие круглозвенной цепи 8 со звездочкой 23 отображено на фиг.5.

Плоскость симметрии углублений 28 под цепь, которая перпендикулярна оси вращения звездочки 23, одновременно является плоскостью симметрии углублений 35 под цепь, а также плоскостью симметрии звеньев 10 цепи, когда они лежат в углублениях 28 и 35 под цепь.

На фиг. 5 изображена звездочка 23, разрезанная вдоль этой плоскости симметрии, как показано на фиг.4. Горизонтальные звенья 10 цепи подобным образом разрезаны по этой плоскости симметрии, т.е. по плоскости, перпендикулярной плоскости на фиг.2 и проходящей через центральные точки 21 и 22.

На фиг.5 звенья цепи обозначены ссылочной позицией 10 и дополнительно нижними буквами для лучшего отличия друг от друга. Описание к фиг.2 применимо ко всем из них.

Как можно видеть на фиг.5, круглозвенная цепь сходит в направлении против часовой стрелки по касательной со звездочки 23. Звено 10а цепи уже практически сошло со звездочки 23 и указывает вниз в направлении нагрузки. Горизонтальное звено 10b цепи соединено со звеном 10d цепи при помощи соединения со звеном 10с цепи. В результате действия нагрузки, звено 10d цепи опирается на переднюю стенку 33 углубления 28 под цепь. Следующее вертикальное звено 10е цепи располагается практически без нагрузки в следующем углублении 35 под цепь по направлению против часовой стрелки.

Такое изображение продолжается до тех пор, пока в области возвратной ветви круглозвенной цепи 8 звездочка 23 не поднимется для возвращения в место хранения, которое не показано.

Ситуация, имеющая существенную важность для понимания изобретения, возникает, когда круглозвенная цепь 8 сходит со звездочки 23 на стороне нагруженной ветви и, в частности, где самое верхнее горизонтальное звено 10b цепи удерживается вертикальным звеном 10с цепи, расположенным над ним, при этом звено 10b цепи не может самостоятельно поддерживаться на других частях звездочки.

Как видно на чертеже, передача силы в угловом положении звездочки 23, как показано, осуществляется по существу путем вынужденного зацепления передней стенки 33 углубления 28 под цепь со смежной передней частью, т.е. со смежной полукруглой аркой, звена 10с цепи. Звено 10d цепи опирается на переднюю стенку 33 обеих сторон углубления 35 под цепь, которое прорезано через переднюю стенку 33.

На фиг.6 изображено, в увеличенном представлении разреза, зацепление между передней частью вертикального звена цепи, звена 10с цепи, например, и принимающей нагрузку боковой поверхностью 39 смежного зуба 36. Все детали, не представляющие важности для объяснения зацепления, были пропущены в представлении на фиг.6. Более того, соотношения размеров сильно преувеличены для тех элементов, которые важно различать. Сечение через звездочку 23 проходит в плоскости симметрии, перпендикулярной оси вращения звездочки. Эта плоскость является ранее упомянутой плоскостью симметрии, которая проходит по центру между двумя боковыми поверхностями 37 углубления 35 под цепь. Таким образом, она также проходит, за исключением наклонного скоса, по центру между двумя параллельными друг другу боковыми поверхностями звена 10с цепи. Эти поверхности образованы касательной плоскостью, по которой звено 10с цепи проходит с обеих сторон параллельно плоскости в соответствии с фиг.2 или 6. В этой указанной плоскости сечения, принимающая нагрузку боковая поверхность 39 образует линию кривизны 45 боковой поверхности зуба, которая противоположна внешней линии или внешней контурной линии 19 в направлении по окружности (опять же за исключением наклона).

Линия кривизны 45 боковой поверхности зуба представляет собой круглую арку, которая достигает вершины смежного зуба 36 и выходит по касательной в дно 38 углубления. Центральная точка этого круга, ограничивающего линию кривизны 45 боковой поверхности зуба, представляет собой точку, отмеченную позицией 46, т.е. центральная точка 46 слегка смещена, параллельно дну 38 углубления, относительно центральной точки 21 в направлении приложения нагрузки. Величина смещения, т.е. расстояние между двумя центральными точками 21 и 46, зависит от размеров звена 10 цепи. Предпочтительные значения расстояния между центральными точками перечислены в таблице на фиг.8 ниже, в зависимости от размеров звена 10 цепи.

Круг, описывающий линию кривизны боковой поверхности зуба, имеет тот же диаметр, что и полукруглая арка 15, 16.

При выборе размеров этого расстояния было принято, что круглозвенная цепь была неразработанной, не имеющей признаков износа. Она располагалась без приложения силы на звездочке 23, т.е. горизонтальные звенья 10b и 10d цепи лежали симметрично в их углублениях 28 под цепь. Вертикальное звено 10с цепи также симметрично помещено между последними двумя, так что положение центральной точки 21 как центра кривизны внешней линии 19 сохраняется таким образом.

Как следует из таблицы, клиновидная форма, получающаяся в результате смещения центральной точки, очень мала. Ее размер прежде всего определяется так, чтобы при номинальной нагрузке на цепь в ситуации, показанной на фиг.5, вертикальное звено 10с цепи, следующее сразу за горизонтальным звеном 10b цепи, вытягивалось им под действием одновременной упругой деформации. Вследствие этой деформации, вертикальное звено 10с цепи контактирует с боковой поверхностью 39 зуба своей передней частью, т.е. частью полукруглой арки, обращенной в направлении приложения нагрузки. То есть, при значении нагрузки выше этого значения, передача силы между звездочкой 23 и круглозвенной цепью 8 будет также осуществляться при помощи вертикальных звеньев цепи. Передача силы больше не осуществляется лишь при помощи горизонтальных звеньев цепи и передних контактных поверхностей 33, как в случае предшествующего уровня техники.

Оказалось, что при идентичном качестве цепи, цепь можно использовать при больших значениях нагрузки при такой конфигурации. По сравнению с номинальной нагрузкой в других случаях, возможно повышение нагрузки до 25% без увеличения риска.

Дополнительно оказалось, что эта новая звездочка обеспечивает повышенную безопасность и меньший износ цепи.

В вышеприведенном описании было принято, что цепь 8 представляет собой круглозвенную цепь, в которой отдельные звенья цепи, как объяснено несколько раз, изготовлены из отрезка круглой проволоки. Соответственно, предпочтительно, чтобы принимающая нагрузку боковая поверхность 39 зуба была изогнута в двух направлениях. Это означает, с одной стороны, что она изогнута в соответствии с окружностью кривизны, и, с другой стороны, что образующая для принимающей нагрузку боковой поверхности 39 зуба представляет собой круглую арку с диаметром, который слегка больше диаметра проволоки, из которой изготавливается круглозвенная цепь. Количество поверхностного давления заметно снижается.

То же самое может быть осуществлено в области дна углубления.

В интересах повышения грузоподъемности звеньевой цепи, предпринимаются попытки использовать профилированную проволоку вместо круглой проволоки для изготовления звеньев цепи. Профилированная проволока состоит из круглых участков арки и участков квадрата. Другими словами, она имеет квадратное сечение, в котором смежные грани на одной стороне замещены четвертинками круга.

Изобретенная конструкция принимающей нагрузку боковой поверхности 39 зуба может также быть использована с таким типом цепи. Принимающая нагрузку поверхность, таким образом, больше не изогнута в двух направлениях, как указано выше для круглозвенной цепи; вместо этого образующая для принимающей нагрузку поверхности 39 зуба представляет собой прямую линию, проходящую параллельно оси вращения вдоль линии кривизны боковой поверхности зуба.

В конечном счете, предусмотрено использование необработанных сталей достаточной прочности, которые не подвергаются последующей термической обработке. В этом отношении, цены значительно ниже.

Показанная звездочка оборудована скважинами для помещения на вал. Также предусмотрена конструкция звездочки со встроенным валом.

В вышеприведенном описании принималось, что лишь боковые поверхности зубьев в одном направлении вращения могут рассматриваться как принимающие нагрузку боковые поверхности и имеют профиль и размеры в соответствии с вышеприведенным описанием. Профиль противоположной боковой поверхности зуба, которая не принимает нагрузку в соответствующем направлении вращения, имеет второстепенную важность. Ее размеры выбираются так, чтобы получать как можно большую ударопрочность зуба.

Если сила основания зуба достаточная, можно также сконструировать новую звездочку в двух направлениях, т.е. использовать вышеописанную геометрию и определение размеров не только для боковой поверхности 39 зуба, но также для боковой поверхности 41 зуба, и, таким образом, использовать окружность кривизны, центральная точка 47 которой смещена в другом направлении относительно центральной точки 22, если нагрузка не действует влево на фиг.6, а действует вправо.

В зависимости от ситуации может быть предпочтительно, если радиус линии кривизны 45 боковой поверхности зуба больше радиуса внешней контурной линии 19. В таком случае, центральная точка 46 или 47 смещается дальше вверх относительно показанного примера. Количество смещения обеспечивает, что линия кривизны 45 боковой поверхности зуба продолжает переходить по касательной в дно 38 углубления.

На фиг.7 изображено другое воплощение изобретения. Требуемое расстояние между внешней контурной линией 19 звена 10с цепи и смежной боковой поверхностью 39 или 41 зуба не достигается здесь путем смещения окружностей кривизны, как в вышеописанном примере в соответствии с фиг.6. Вместо этого, расстояние достигается здесь таким образом, что линия кривизны 45 боковой поверхности зуба образует окружность кривизны, чей радиус увеличен, в соответствии с таблицей 8, например, относительно радиуса внешней контурной линии 19 в области полукруглых арок 15, 16.

Поскольку точек перегиба, которые в противном случае могут привести к вмятинам на внешней стороне звена 10 цепи, нужно избежать, центральная точка 46 смещена по разделяющим линиям 17 или 18 вдаль от дна 38 углубления. Таким образом, дно 38 углубления проходит к линии кривизны 45 боковой поверхности зуба так, что его прямой участок направлен тангенциально, и, таким образом, не имеет точек перегиба. Центральные точки 21 и 46, таким образом, лежат на разделяющей линии 17, которая отделяет полукруглую арку 15 от прямых участков 12, 13, в то время как центральная точка 47 кривизны лежит на разделяющей линии 18, отделяющей прямые участки 13, 14 от полукруглой арки 16. Расстояние между центральными точками 21, 46 и 22, 47 соответственно соответствует разнице в радиусе.

В других отношениях работа данного варианта происходит так же, как описано выше подробно.

В конечном счете, также предусмотрен выбор размеров линии кривизны боковой поверхности зуба, отличных от участка круглой арки, но вместо этого придание ей формы, которую принимает внешняя контурная линия 19 в этой области под нагрузкой. В этом случае также окружности кривизны, смещенные относительно друг друга в соответствии с фиг.6 и вышеприведенной таблицей, могут быть определены как для линии кривизны боковой поверхности зуба, так и для внешней контурной линии. Эти окружности кривизны представляют собой аппроксимирующие окружности, которые могут быть получены путем регрессионного анализа в соответствии с концепцией средних квадратов, например. Измерение расстояний и подгонка к окружности кривизны осуществляются, начиная с радиуса соответствующей воображаемой окружности. Таблица рассчитана и испытана для номинального натяжения 160 Н/мм².

Высота каждого зуба 36 подвержена конфликтующим свойствам хороших эксплуатационных характеристик цепи 8 и максимизации пути вращения, вдоль которого сила передается между звездочкой и вертикальным звеном цепи. Предпочтительные значения для высоты зуба 36 лежат между 0,16 и 0,75 толщины проволоки, из которой изготовлено звено 10 цепи. Высота измеряется как расстояние между плоскостью и вершиной зуба. Плоскостью отсчета является касательная плоскость в нижней боковой поверхности горизонтального звена цепи, сквозь которое проходит зуб 36.

Состояния набега и сбега могут быть улучшены, если зуб 36 оборудован фаской на своей вершине. Высота и ширина фаски составляют от 0,1 мм до 1,5 мм.

Звездочка для звеньевых цепей, например круглозвенных цепей или профилированных стальных цепей, имеет углубления под цепь для горизонтальных звеньев цепи. Также оборудованы углубления под цепь для вертикальных звеньев цепи. Углубления под цепь для вертикальных звеньев цепи отделены друг от друга зубьями. Боковая поверхность зуба, с которой контактирует вертикальное звено цепи под действием нагрузки, имеет определенный профиль и размер. Размер выбирается так, чтобы до определенной нагрузки на цепь вертикальное звено цепи не контактировало с боковой поверхностью зуба своей передней частью. Контакт между боковой поверхностью зуба и передней частью соответствующего звена цепи возникает лишь при нагрузке, превышающей заданное значение.

Claims (29)

1. Звездочка (23) для приведения в действие звеньевых цепей (8), например круглозвенных цепей или профилированных стальных цепей, в частности, для цепных лебедок (1), в которых каждое звено (10) цепи состоит из изогнутой проволоки и имеет плоскую форму, состоящую из двух параллельных друг другу участков (13, 14) и двух полукруглых арок (15, 16), с основным корпусом (24), имеющим внешнюю окружную поверхность (26) и ось вращения,
с углублениями (28) под цепь, расположенными во внешней круговой поверхности (26) и предназначенными для приема горизонтальных звеньев (10) цепи и для передачи мощности от звездочки (23) к горизонтальным звеньям (10) цепи, с углублениями (35) под цепь,
которые расположены во внешней окружной поверхности (26),
которые предназначены для приема вертикальных звеньев (10) цепи,
количество которых соответствует количеству углублений (28) под цепь для горизонтальных звеньев цепи,
каждое из которых имеет опорные области (38) для вертикальных звеньев цепи, на которые соответствующее звено (10) цепи может опираться, по меньшей мере, частью своего прямого участка, соединяющегося с круглой аркой (15, 16), и
одно из которых расположено между каждыми двумя смежными углублениями (28) под цепь для горизонтальных звеньев (10) цепи, пересекая эти углубления (28) под цепь, и
с зубьями (36),
один из которых расположен между каждыми двумя смежными углублениями (35) под цепь для вертикальных звеньев (10) цепи,
которые предназначены для передачи силы от звездочки (23) к вертикальным звеньям (10) цепи, и
каждый из которых ограничен двумя боковыми поверхностями (39, 41) зуба, которые обращены в окружном направлении, при этом в качестве принимающей нагрузку боковой поверхности (39) зуба, по меньшей мере, одна из двух боковых поверхностей (39) зуба каждого зуба (36) обращена против направления нагрузки в звеньевой цепи (8), когда звездочка (23) используется в рабочем режиме, при этом каждая принимающая нагрузку боковая поверхность (39) зуба образует в плоскости симметрии углублений (35) под цепь для вертикальных звеньев (10) цепи, которая перпендикулярна оси вращения, линию кривизны (45) боковой поверхности зуба, которая, по меньшей мере, приблизительно соответствует изогнутому профилю внешней линии (45) смежной полукруглой арки (15), обращенной в направлении нагрузки вертикального звена (10) цепи, которое расположено в соответствующем углублении (35) под цепь, и
при этом положение принимающей нагрузку боковой поверхности (39) зуба определено так, что линия кривизны (45) боковой поверхности, измеренная в плоскости симметрии, отделена расстоянием, по меньшей мере, в окрестности вершины зуба, от внешней линии (19) полукруглой арки (15, 16) звена (10) цепи, расположенного в соответствующем углублении (35) под цепь, если два смежных звена (10) цепи центрованы и лежат в своих соответствующих углублениях (28) под цепь без воздействия на них внешней силы, и, соответственно, в отсутствие смещения между звеньями (10) цепи.

2. Звездочка по п.1, отличающаяся тем, что над поверхностью, образованной боковой поверхностью горизонтального звена (10) цепи, ближайшей к оси вращения, зуб (36) имеет высоту, составляющую от 0,16 до 0,75 от толщины звена цепи.

3. Звездочка по п.1, отличающаяся тем, что принимающая нагрузку боковая поверхность (39) зуба изогнута в двух направлениях.

4. Звездочка по п.3, отличающаяся тем, что другая кривизна имеет радиус не меньший, чем половина диаметра проволоки, из которой изготовлено звено (10) цепи.

5. Звездочка по п.1, отличающаяся тем, что внешняя линия (19) полукруглой арки (15, 16) вертикального звена (10) цепи, помещенной в звездочку (23), образует, по меньшей мере, приблизительно окружность кривизны звена цепи с центральной точкой (21, 22), причем линия кривизны (45) боковой поверхности зуба принимающей нагрузку боковой поверхности (39) зуба образует окружность кривизны боковой поверхности зуба с центральной точкой (46, 47), при этом центральная точка (46, 47) окружности кривизны боковой поверхности зуба смещена относительно центральной точки (21, 22) окружности кривизны звена цепи.

6. Звездочка по п.5, отличающаяся тем, что смещение происходит в направлении приложения нагрузки.

7. Звездочка по п.5, отличающаяся тем, что соединительная линия между двумя центральными точками (21, 46; 22, 47) проходит параллельно прямым участкам (13, 14) вертикального звена (10) цепи.

8. Звездочка по п.5, отличающаяся тем, что соединительная линия между двумя центральными точками (21, 46; 22, 47) проходит под острым углом к продольным осям прямых участков (13, 14) вертикального звена (10) цепи.

9. Звездочка по п.5, отличающаяся тем, что соединительная линия между двумя центральными точками (21, 46; 22, 47) проходит под прямым углом к продольным осям прямых участков (13, 14) вертикального звена (10) цепи.

10. Звездочка по п.5, отличающаяся тем, что расстояние между центральными точками (21, 46; 22, 47) окружностей кривизны составляет от 0,06 до 0,1, предпочтительно от 0,082 до 0,096, от диаметра проволоки звена (10) цепи.

11. Звездочка по п.1, отличающаяся тем, что линия кривизны (45) боковой поверхности зуба является правильно круглой.

12. Звездочка по п.1, отличающаяся тем, что линия кривизны (45) боковой поверхности зуба имеет такой же профиль, что и внешняя линия (19) полукруглой арки (15) звена (10) цепи при номинальной нагрузке и ближайшей к принимающей нагрузку боковой поверхности (39) зуба.

13. Звездочка по п.1, отличающаяся тем, что она состоит из закаленной, предпочтительно цементированной, или необработанной стали.

14. Звездочка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит отверстие (27) под вал, при помощи которого она может быть посажена без возможности вращения на выходной вал редуктора (2, 3).

15. Звездочка по п.1, отличающаяся тем, что углубления (28) под цепь для горизонтальных звеньев (10) цепи имеют форму ванны.

16. Звездочка по п.1, отличающаяся тем, что углубление (35) под цепь для вертикальных звеньев (10) цепи образовано принимающей нагрузку боковой поверхностью (39) зуба, боковой поверхностью (41) зуба смежного зуба (36), обращенной к принимающей нагрузку боковой поверхности (39) зуба, и дном (38) углубления.

17. Звездочка по п.16, отличающаяся тем, что дно (38) углубления изогнуто, при этом ось кривизны лежит под прямым углом к оси вращения.

18. Звездочка по п.16, отличающаяся тем, что дно (38) углубления плоское.

19. Звездочка по п.16, отличающаяся тем, что дно (38) углубления имеет вырез (42) по центру для освобождения сварного шва (12) звена (10) цепи.

20. Звездочка по п.1, отличающаяся тем, что радиус окружности кривизны для линии кривизны (45) боковой поверхности зуба больше, чем радиус окружности кривизны для внешней линии (19) полукруглой арки (15, 16).

21. Звездочка по п.20, отличающаяся тем, что отношение радиусов составляет от 0,08 до 0,3 диаметра проволоки.

22. Звездочка по п.20, отличающаяся тем, что отношение радиусов лежит между показателем 1,0 и показателем 1,2.

23. Звездочка по п.1, отличающаяся тем, что принимающая нагрузку боковая поверхность (39) зуба переходит по направлению к вершине зуба в фаску.

24. Звездочка по п.23, отличающаяся тем, что высота фаски составляет от 0,1 до 1,5 мм, в зависимости от диаметра проволоки звена (10) цепи.

25. Звездочка по п.1, отличающаяся тем, что звездочка (23) имеет целое продолжение вала.

26. Звездочка по п.1, отличающаяся тем, что в области, которая выступает над дном (38) углубления для горизонтального звена (10) цепи, зубья (36) имеют ширину, которая лишь слегка меньше расстояния между прямыми участками (13, 14) звена (10) цепи.

27. Звездочка по п.1, отличающаяся тем, что при определенной силе натяжения, превышающей 0 Н/мм², предпочтительно от 100 до 75% от номинального натяжения звеньевой цепи (8), расстояние между линией кривизны (45) боковой поверхности зуба и внешней линией (19) полукруглой арки (15, 16) сводится к нулю.

28. Звездочка по п.27, отличающаяся тем, что номинальное натяжение составляет от 320 до 80 Н/мм², предпочтительно от 200 до 100 Н/мм².

29. Звездочка по п.27, отличающаяся тем, что номинальное натяжение рассчитывается исходя из номинальной грузоподъемности цепного привода, не принимая в расчет динамический компонент, и площади поперечного сечения проволоки звена цепи.

Images