Przekładnie łańcuchowe – cz. 1. Podstawy działania

Przenoszenie napędu pomiędzy wałami znajdującymi się od siebie w znacznej odległości wymaga zastosowania układów napędowych, wykorzystujących elementy dodatkowe w postaci cięgien: pasów lub łańcuchów. Zastosowanie w takich przypadkach najbardziej popularnych przekładni czyli przekładni zębatych jest konstrukcyjnie i ekonomicznie nieuzasadnione. Duże odległości między wałami powodują, że stosowanie takich przekładni wymagałoby użycia przekładni jednostopniowych o bardzo dużych rozmiarach lub też przekładni wielostopniowych. Są one dużo bardziej złożone pod względem budowy i eksploatacji.

Zastosowanie przekładni cięgnowych jest również podyktowane wzajemnym usytuowaniem wałów współpracujących lub też dogodnym usytuowaniem zespołu napędowego względem układu roboczego maszyny. Różnorodność przekładni cięgnowych daje konstruktorom duże możliwości w ich stosowaniu. Do grupy przekładni cięgnowych zaliczamy przekładnie pasowe i przekładnie łańcuchowe. O ile przekładnie pasowe szeroko stosuje się w wielu różnych układach napędowych, o tyle przekładnie łańcuchowe – zdecydowanie rzadziej.

Przekładnie łańcuchowe

Przekładnie łańcuchowe w porównaniu z przekładniami pasowymi wykazują się w wielu przypadkach lepszymi parametrami. Umożliwiają przenoszenie większych mocy, a co równie ważne większych momentów obrotowych. Wykazują się większą trwałością i niezawodnością. Z punktu widzenia eksploatacji, przekładnie łańcuchowe są bardziej odporne na negatywne oddziaływanie otoczenia, zachowują praktycznie stałe przełożenie, a biorąc pod uwagę kształtowe połączenie pomiędzy łańcuchem a kołami łańcuchowymi ruch w takich przekładniach odbywa się bez makropoślizgu. W przypadku przekładni pasowych wymaga się uzyskania w trakcie montażu stosunkowo dużej siły napięcia wstępnego samego cięgna. W przekładniach łańcuchowych naciąg ten jest zdecydowanie mniejszy, co przekłada się na mniejsze obciążenia wałów i łożysk zastosowanych w takiej przekładni. Same łańcuchy, z uwagi na swoją budowę i zastosowane materiały są elementami mniej podatnymi na zmienność obciążeń, co przekłada się na ich większą trwałość.

Jednakże przekładnie łańcuchowe nie są pozbawione również wad. Zastosowanie takich przekładni wiąże się z wyższymi kosztami zarówno wykonania takiej przekładni jak również jej późniejszej eksploatacji. Wyższe koszty eksploatacji wynikają między innymi z konieczności ich okresowego smarowania, a w niektórych rozwiązaniach konstrukcyjnych proces smarowania należy prowadzić w sposób ciągły. Problemy ze smarowaniem mogą doprowadzić do przyspieszonego zużycia tribologicznego samych łańcuchów. Ich praca charakteryzuje się również zwiększonym poziomem generowanego hałasu, szczególnie przy dużych prędkościach obrotowych.

Bardzo istotnym problemem jest również zachowanie odpowiednich warunków montażu. Błędy w montażu, niezachowanie właściwego usytuowania osi wałów współpracujących kół łańcuchowych, prowadzą do szybszego zużycia łańcuchów. Przekładnie łańcuchowe często są również porównywane do przekładni zębatych, z uwagi na kształtowy sposób przeniesienia napędu. Jednakże w porównaniu do nich znaczenie łatwiejsze jest ich wykonanie, względnie mniejsze są również koszty ich eksploatacji. Jak już wspomniano wyżej, przekładnie łańcuchowe dają większe możliwości przenoszenia napędu na większe odległości, a także łatwiejsze ustalanie odległości między osiowych. Stosunek masy do przenoszonej mocy w przekładniach łańcuchowych jest bardziej korzystny niż w przekładniach zębatych, szczególnie w przypadku przekładni o mniejszych mocach.

Przekładnie łańcuchowe – budowa

Przekładnie łańcuchowe to układy składające się z dwóch lub większej liczby kół, na których wykonano specjalne uzębienie oraz łańcucha, który opasa wszystkie koła. Łańcuch w przekładniach łańcuchowym pełni rolę giętkiego cięgna, przenoszącego ruch pomiędzy kołami. Przekładnie łańcuchowe stanowią uzupełnienie sposobów przeniesienia napędu i umieszcza się je pomiędzy przekładniami zębatymi i pasowymi. Z uwagi na charakter pracy zapewniający synchroniczną pracę przekładni, dający podobne efekty jak przekładnie pasowe z pasami zębatymi, przekładnie łańcuchowe często są używane zamiennie z nimi. Z uwagi jednak na ich większą trwałość, wśród wielu użytkowników cieszą się one większym zaufaniem.

Do podstawowych parametrów przekładni łańcuchowej należą: wielkości opisujące parametry kół zębatych przekładni oraz odległość międzyosiowa lub liczba ogniw łańcucha. Podstawową wielkością opisującą geometrię zarówno łańcucha jak i koła łańcuchowego jest podziałka , wyrażona w milimetrach lub calach. Podziałkę określa się na podstawie średnicy koła oraz liczby zębów:

gdzie:

  –  d –  średnica koła

  –  z – liczba zębów

Podziałka łańcucha jest wielkością znormalizowaną i na jej podstawie wylicza się pozostałe wielkości przekładni łańcuchowej, takie jak średnice kół oraz odległość międzyosiową. Średnicę podziałową koła łańcuchowego obliczymy z zależności:

Zaś odległość międzyosiową oszacujemy na podstawie wzoru:

gdzie:

–    m –  liczba ogniw łańcucha

–    z₁, z₂ –  liczba zębów koła czynnego i biernego

Częściej jednak na podstawie wymaganej odległości między osiowej szacuje się wymaganą liczbę ogniw łańcucha: