RU2450184C2

RU2450184C2 - Driving roller chain with rolling hinges

Info

Publication number: RU2450184C2
Application number: RU2009101991/11A
Authority: RU
Inventors: Сергей Павлович Скрипкин (RU); Сергей Павлович Скрипкин; Владимир Феликсович Соколов (RU); Владимир Феликсович Соколов
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Техмаш"
Priority date: 2009-01-23
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2012-05-10
Also published as: RU2009101991A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: driving roller chain with rolling hinges comprises sequentially alternating disc-shaped links of the roller gearing. The links are interconnected with hinges and provide kinematic rolling of the primary structural members placed along the width of the links design. The elements of the internal link are mated by a frictional bond and are capable of rotating and turning the rolling elements placed along the width of the link design relative to the discs of this link in the plane of chain bending.

EFFECT: it enables to overcome limitations for the permissible angle of relative rotation of the adjacent links.

6 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, конкретно к конструкции приводных пластинчатых цепей, и предназначено для использования преимущественно в качестве гибкого элемента незамкнутых контуров силовой передачи вращения между двумя или несколькими валами механизмов и машин.The invention relates to mechanical engineering, specifically to the design of drive plate chains, and is intended to be used primarily as a flexible element of open circuits of power transmission of rotation between two or more shafts of mechanisms and machines.

Конструктивной особенностью приводных роликовых цепей, изготавливаемых, например, по ГОСТ 13568-75 или ГОСТ 21834-87, является, что на втулки свободно надеваются ролики, которые служат в основном для того, чтобы уменьшить износ между втулками и зубьями звездочек, обусловленный их взаимным поворотом; ролик, кроме своего основного назначения, повышает сопротивление ударной усталости, обусловленной ударами шарниров о зубья звездочек при входе в зацепление, совместным действием нормальных сил зацепления и касательных сил трения скольжения.A design feature of drive roller chains manufactured, for example, according to GOST 13568-75 or GOST 21834-87, is that rollers are freely put on the bushings, which serve mainly to reduce wear between the bushings and the teeth of the sprockets due to their mutual rotation ; the roller, in addition to its main purpose, increases the resistance to shock fatigue due to impacts of the hinges on the teeth of the sprockets at the entrance to the meshing, by the combined action of normal meshing forces and tangential sliding friction forces.

Тонкостенный трубчатый ролик, являясь «телом качения» и элементом зацепления цепи (цепного или(и) цевочного зацепления с цилиндрической формой элемента зацепления), выполняет функцию основного силового элемента конструкции, предохраняющего материал поверхности втулки от точечного контакта посредством частиц абразивного загрязнения или от прямого, непосредственного линейного контакта с зубчатым профилем звездочек (зубом, впадиной профиля). Даже при небольших полезных натяжениях в ведущей (рабочей) ветви цепной передачи тонкостенные трубчатые втулки приводных роликовых цепей, при взаимодействии с зубом звездочки сплющиваются (при некоторой степени износа деталей шарнира подобная упругая деформация ясно видна невооруженным глазом на втулке стальной цепи шага 19,05 мм от простого нажатия пальцем!), а также испытывают поперечный и местный изгиб и другие контактные деформации.A thin-walled tubular roller, being a "rolling body" and an element of chain engagement (chain or (and) pin gear with a cylindrical shape of the engagement element), performs the function of the main structural structural element protecting the sleeve surface material from point contact by means of abrasive particles or from direct direct linear contact with the gear profile of the sprockets (tooth, cavity profile). Even with small useful tensions in the leading (working) branch of the chain drive, the thin-walled tubular bushings of the drive roller chains, when interacting with the tooth, the sprockets flatten (with some degree of wear of the hinge parts, such elastic deformation is clearly visible to the naked eye on the steel chain bush of a step of 19.05 mm from simple finger tap!), and also experience lateral and local bending and other contact deformations.

Известна приводная качательно-шарнирная роликовая цепь, содержащая шарнирно соединенные между собой последовательно чередующиеся жесткие наружные и жесткие внутренние звенья, каждое из которых имеет две, расставленных с промежутком, продольные боковые пластины. В отверстиях пластин, на плотной посадке, закрепляются сегментные валики. Конфигурация отверстий в пластинах соответствует форме поперечного сечения сегментных валиков. В отверстиях пластин примыкающих звеньев сегментные валики устанавливаются свободно. Сопряженные сегментные валики смежных звеньев образуют соединительный цепной шарнир, закрытый свободно вращающимся роликом. Сегментные валики установлены с предварительным разворотом в отверстиях пластин с целью небольшого одностороннего относительного поворота звеньев и одностороннего зацепления цепи. Каждый сегментный валик наружного звена выполнен длиннее сегментного валика внутреннего звена и снабжен установленной на нем снаружи звена закрывающей шарнир шайбой [1].Known drive swing-articulated roller chain containing pivotally connected to each other sequentially alternating rigid external and rigid internal links, each of which has two, spaced apart, longitudinal side plates. In the holes of the plates, on a tight fit, segmented rollers are fixed. The configuration of the holes in the plates corresponds to the cross-sectional shape of the segmented rollers. In the holes of the plates of the adjacent links, the segment rollers are installed freely. Paired segment rollers of adjacent links form a connecting chain hinge closed by a freely rotating roller. Segment rollers are installed with a preliminary turn in the holes of the plates with the aim of a small one-sided relative rotation of the links and unilateral gearing of the chain. Each segment roller of the outer link is made longer than the segment roller of the inner link and is equipped with a washer closing the hinge mounted on it from the outside of the link [1].

Известная цепь имеет следующие недостатки: сложность конструкции; ограничение угла относительного поворота смежных звеньев.Known circuit has the following disadvantages: design complexity; restriction of the angle of relative rotation of adjacent links.

Целью изобретения является освобождение от указанных недостатков, повышение технологичности изготовления и надежности в эксплуатации цепи, обеспечение возможности применения цепи на звездочках с малым числом зубьев, улучшение транспортабельности.The aim of the invention is to exempt from these drawbacks, increase manufacturability and reliability in the operation of the chain, providing the possibility of using the chain on sprockets with a small number of teeth, improving transportability.

Задачей изобретения является упрощение конструкции внутренней пластины цепи, а также снятие ограничений на величину допустимого угла относительного поворота звеньев.The objective of the invention is to simplify the design of the inner plate of the chain, as well as removing restrictions on the value of the allowable angle of relative rotation of the links.

Задача решается конструкцией приводной роликовой цепи с шарнирами качения, характеризующейся тем, что тела качения (которыми являются основные силовые элементы конструкции, располагающиеся по ширине конструкции звеньев цепи (далее - призмы) (призмы 3 и 4)) свободно с зазорами устанавливаются в отверстиях цилиндрической формы в пластинах внутренних звеньев, соединяются с пластинами внутреннего звена исключительно силами трения с возможностью вращательной подвижности относительно пластин в плоскости поворота звеньев (в плоскости изгиба цепи).The problem is solved by the design of the drive roller chain with rolling joints, characterized in that the rolling bodies (which are the main structural elements located along the width of the construction of the chain links (hereinafter - prisms) (prisms 3 and 4)) are freely installed with gaps in cylindrical holes in the plates of internal links, are connected to the plates of the internal link exclusively by friction with the possibility of rotational mobility relative to the plates in the plane of rotation of the links (in the plane of bending chains).

Технический результат заявляемого изобретения заключается в увеличении допустимого угла относительного поворота смежных звеньев путем создания возможности такого взаимодействия сил в цепном шарнире (шарнирном соединении) цепи, при котором обеспечиваются взаимное расположение и взаимные относительные перемещения его элементов, соответствующие меньшему крутящему моменту в шарнире цепи.The technical result of the claimed invention is to increase the permissible angle of relative rotation of adjacent links by creating the possibility of such interaction of forces in a chain hinge (swivel joint) of the chain, which ensures mutual arrangement and relative relative displacements of its elements corresponding to a lower torque in the chain hinge.

По имеющимся у авторов и заявителя сведениям, совокупность существенных признаков, характеризующих заявляемое изобретение, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию"новизна".According to the information available to the authors and the applicant, the set of essential features characterizing the claimed invention is not known from the prior art, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "novelty."

По мнению авторов, сущность заявляемого изобретения неочевидна 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".According to the authors, the essence of the claimed invention is not obvious to the expert explicitly from the prior art, since it does not reveal the effect on the resulting technical result of a combination of essential features that are distinct from the prototype, which allows us to conclude that the novelty is significant and the proposed solution meets the criterion of "inventive step "

Совокупность существенных признаков, характеризующих предлагаемое техническое решение, может быть многократно промышленно изготовлена в машиностроении, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".The set of essential features characterizing the proposed technical solution can be repeatedly manufactured industrially in mechanical engineering, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "industrial applicability".

Заявленное изобретение поясняется следующими графическими материалами:The claimed invention is illustrated by the following graphic materials:

фиг.1 - общий вид элементов приводной роликовой цепи с шарнирами качения, в аксонометрии; на фиг.2 изображен продольный разрез шарнира; на фиг.3 - поперечный разрез шарнира,figure 1 is a General view of the elements of the drive roller chain with hinges, in a perspective view; figure 2 shows a longitudinal section of a hinge; figure 3 is a transverse section of the hinge,

где 1 - пластина наружная; 2 - пластина внутренняя; 3 - неподвижная наружная призма (неподвижная по отношению к пластинам звена); 4 - внутренняя подвижная призма; 5 - свободно вращающийся ролик.where 1 is the outer plate; 2 - inner plate; 3 - fixed outer prism (fixed in relation to the link plates); 4 - internal movable prism; 5 - freely rotating roller.

Заявляемая приводная роликовая цепь с шарнирами качения (фиг.1) содержит шарнирно соединенные между собой последовательно чередующиеся внутренние и наружные звенья. Внутренние звенья собирают из двух внутренних пластин 2 и устанавливаемых свободно с зазорами в их цилиндрические отверстия двух внутренних подвижных призм 4, на которые надевают ролики 5. Наружные звенья собирают из двух наружных пластин 1 и запрессовываемых в их отверстия двух неподвижных по отношению к пластинам звена наружных призм 3, пропускаемых при сборке свободно сквозь отверстия пластин 2 внутренних звеньев и ролики 5. Соединительный цепной шарнир (фиг.2 и 3) образуют сопряженные внутри отверстий в пластинах 2 призмы образующих вращательную кинематическую пару смежных звеньев, имеющие в поперечном сечении выпуклые поверхности качения и опорные поверхности. Для обеспечения шарнирности звеньев между призмами 3 и 4 и поверхностью направляющих отверстий внутренних пластин 2 предусматривают гарантированный зазор. Каждый шарнир закрыт свободно вращающимся роликом 5 для предохранения от прямого попадания посторонних частиц и регламентации расстояния между внутренними пластинами. Ролик 5 при взаимодействии на звездочке может выполнять также функцию поверхности, направляющей взаимное движение качения призм 3 и 4. Существенное значение имеет, что ролик в предлагаемой конструкции не является силовым элементом конструкции (не является основным силовым элементом конструкции). Концы неподвижных наружных призм после сборки расклепывают с образованием головок, что делает жестким наружное звено.The inventive drive roller chain with rolling joints (Fig. 1) contains pivotally interconnected sequentially alternating internal and external links. The inner links are assembled from two inner plates 2 and installed freely with gaps in their cylindrical holes of two internal movable prisms 4, on which the rollers are put on 5. The outer links are assembled from two outer plates 1 and two outer links fixed to the plates pressed into their holes prisms 3, passed during assembly freely through the holes of the plates 2 of the internal links and rollers 5. The connecting chain hinge (figure 2 and 3) form conjugate inside the holes in the plates 2 of the prism forming a rotation Tel'nykh kinematic pair of adjacent units having a cross-sectional convex running surface and the supporting surface. To ensure the articulation of the links between the prisms 3 and 4 and the surface of the guide holes of the inner plates 2 provide a guaranteed clearance. Each hinge is closed by a freely rotating roller 5 to protect against direct foreign particles and to regulate the distance between the inner plates. Roller 5, when interacting with an asterisk, can also perform the function of a surface directing the mutual rolling motion of prisms 3 and 4. It is essential that the roller in the proposed design is not a power element of the structure (it is not the main force element of the structure). The ends of the stationary outer prisms after assembly are riveted to form heads, which makes the outer link stiff.

Цепь может быть исполнена одно-, или двух-, или многорядной.A chain may be single or double or multi-row.

Основные силовые элементы конструкции звеньев цепи соединяются в конструкцию звена с помощью (посредством, с использованием) сил трения (с использованием разницы между силой трения скольжения и силой трения качения), то есть основные силовые элементы конструкции сопрягаются с использованием (в том числе, но не обязательно исключительно за счет) фрикционной связи, причем элементы внутреннего звена сопрягаются исключительно фрикционной связью.The main strength elements of the construction of chain links are connected to the construction of the link using (through, using) the friction forces (using the difference between the sliding friction force and the rolling friction force), that is, the main strength elements of the structure are mated using (including, but not necessarily exclusively due to) friction coupling, and elements of the internal link are conjugated exclusively by friction coupling.

Призмы могут быть выполнены целыми полнотелыми, целыми пустотелыми или свертными из листовых заготовок (ленты, полосы, плоских заготовок-карточек). При этом в материале грани (или(и) боковой цилиндрической поверхности) призмы, сворачиваемой из листовой заготовки, образуется продольный щелевой зазор или „шов", называемый свертным стыком. После термообработки свертных призм, как правило, конструктивный щелевой зазор увеличивается. Призмы (свертные призмы) также могут быть исполнены как упругие (пружинные) элементы. Ролики могут быть выполнены из износостойкой пластмассы. Изобретение не определяет форму контура пластин и конструкцию головок призм (замков, шплинтов или т.п.).Prisms can be made as whole corpulent, whole hollow or convoluted from sheet blanks (ribbons, stripes, flat blanks-cards). Moreover, in the material of the face (or (and) of the lateral cylindrical surface) of the prism, which is rolled up from the sheet blank, a longitudinal slit gap or “seam”, called a convolute joint, is formed. After heat treatment of convoluted prisms, as a rule, the constructive slit gap increases. prisms) can also be performed as elastic (spring) elements.The rollers can be made of wear-resistant plastic.The invention does not determine the shape of the contour of the plates and the design of the heads of the prisms (locks, cotter pins, etc.).

Заявляемая приводная роликовая цепь с шарнирами качения взаимозаменяема с приводными роликовыми (втулочными) цепями соответствующего типоразмера (типоразмеры цепей, например, по ГОСТ 13568-75 или ГОСТ 21834-87) и может использоваться для приводов, оснащенных звездочками, имеющими конструкцию с основными размерами профиля зубьев (по боковой поверхности) и(или) венцов звездочек согласно ГОСТ 591-69 (СТ СЭВ 2641-80) Звездочки к приводным роликовым и втулочным цепям (две разновидности профиля вогнуто-выпуклой формы: без смещения центров впадин и со смещением на величину е=0,03t (основной вариант)), или выполненных по ГОСТ 592-81 (СТ СЭВ 2643-80) Звездочки для пластинчатых цепей (два профиля: прямолинейный и прямолинейно-выпуклый), и (или) исполненных по другим национальным (государственным) стандартам (техническим условиям).The inventive drive roller chain with rolling joints is interchangeable with drive roller (sleeve) chains of the corresponding size (chain sizes, for example, according to GOST 13568-75 or GOST 21834-87) and can be used for drives equipped with sprockets having a design with the main dimensions of the tooth profile (on the lateral surface) and (or) crown of sprockets according to GOST 591-69 (ST SEV 2641-80) Sprockets for drive roller and sleeve chains (two types of profile with concave-convex shape: without displacement of the centers of depressions and with displaced we use e = 0.03t (main option)), or sprockets made according to GOST 592-81 (ST SEV 2643-80) for chain chains (two profiles: straight and straight-convex), and (or) executed according to others national (state) standards (specifications).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При появлении растягивающего усилия внутренние призмы 4, свободно установленные в отверстиях внутренних пластин 2, прижимаются опорными поверхностями к поверхностям отверстий внутренних пластин. Между соприкасающимися поверхностями возникает сила сопротивления их относительному перемещению, являющаяся функцией коэффициента статического трения скольжения (трения скольжения в покое) и амплитуды нормальной реакции, сжимающей поверхности касания. Под действием сжимающих сил, даже при небольших полезных натяжениях, свертные или пустотелые призмы сплющиваются. Коэффициент трения при скольжении во много раз больше коэффициента трения при качении. Кроме того, (в отличие от силы трения скольжения, которая зависит не от величины трущихся поверхностей, а от качества поверхностей касания трущихся деталей) сила трения качения прямо пропорциональна нормальному давлению (контактному напряжению). Поэтому при изгибе цепи происходит взаимное качение между призмами 3 и 4 со смещением линии контакта радиально от оси звездочки (от оси относительного поворота звеньев). Разворачивающий момент, действующий на внутреннюю подвижную призму 4, определяется плечом, полученным от перемещения линии контакта в процессе относительного перекатывания призм 3 и 4. При большом значении угла относительного поворота смежных звеньев внутренняя призма 4 начинает разворачиваться в отверстиях внутренних пластин 2. Такое положение в реально работающих передачах с внутренним расположением звездочек в контуре невозможно, так как методиками расчета цепных передач оговаривается, что число зубьев звездочек не должно быть меньше 13. Но при транспортировке указанное явление позволяет свертывать цепь в компактный рулон. Как показали испытания опытного отрезка цепи с целыми полнотелыми призмами, при циркуляции цепи в приводе происходит самоустановка подвижных внутренних призм в среднее положение.When a tensile force appears, the inner prisms 4, freely installed in the holes of the inner plates 2, are pressed by the supporting surfaces to the surfaces of the holes of the inner plates. Between the contacting surfaces there is a resistance force to their relative displacement, which is a function of the coefficient of static sliding friction (sliding friction at rest) and the amplitude of the normal reaction compressing the contact surface. Under the action of compressive forces, even at small useful tensions, convoluted or hollow prisms flatten. The sliding friction coefficient is many times greater than the rolling friction coefficient. In addition, (in contrast to the sliding friction force, which depends not on the size of the rubbing surfaces, but on the quality of the contact surfaces of the rubbing parts), the rolling friction force is directly proportional to normal pressure (contact stress). Therefore, when the chain is bent, mutual rolling occurs between prisms 3 and 4 with the contact line shifting radially from the axis of the sprocket (from the axis of relative rotation of the links). The turning moment acting on the inner movable prism 4 is determined by the shoulder obtained from the displacement of the contact line during the relative rolling of the prisms 3 and 4. With a large angle of relative rotation of the adjacent links, the inner prism 4 begins to unfold in the holes of the inner plates 2. This situation working gears with an internal arrangement of sprockets in the circuit is impossible, since the methods of calculating chain gears stipulate that the number of teeth of the sprockets should not be less more 13. But during transportation, this phenomenon allows you to roll the chain into a compact roll. As the tests of the experimental segment of the circuit with whole corpulent prisms showed, when the circuit is circulated in the drive, the movable internal prisms are self-installed in the middle position.

Источники информацииInformation sources

1. UK Patent Application GB 2018387 A Int. cl F16G 13/06, 17 Oct 1979. Transmission chains. / Stellios Antony Avramidis, Frederic Lawrence Jones.1. UK Patent Application GB 2018 387 A Int. cl F16G 13/06, 17 Oct 1979. Transmission chains. / Stellios Antony Avramidis, Frederic Lawrence Jones.

Claims

1. The drive roller chain with rolling joints, containing sequentially alternating plate links of roller gear, articulated between each other by kinematic rolling of the main structural elements located along the width of the structure of the links, characterized in that the elements of the inner link are mated by friction coupling with the possibility of rotational mobility and rotation elements located along the width of the link structure, relative to the plates of this link in the plane of the chain bend.

2. The drive roller chain according to claim 1, characterized in that each hole in the plate of the inner link has a cylindrical shape.

3. The drive roller chain according to claim 1, characterized in that each roller closing the chain joint performs the function of a remote element in order to regulate the distance between the plates of the internal links, and the roller is not the main structural element.

4. The drive roller chain according to claim 1, characterized in that the rollers can be made of wear-resistant plastic.

5. The drive roller chain according to claim 1, characterized in that the two main power elements of the outer link structure located along the width of the structure are rigidly connected to the two longitudinal outer plates by pressing them into their shaped openings, followed by riveting the ends to form heads.

6. The drive roller chain according to claim 1, characterized in that it corresponds to sprockets for drive roller or sleeve chains (chain wheel sprockets).