ЕЩЕ РАЗ О ЦЕПЯХ

Конструкторам-любителям, строящим транспортные средства или моторную сельхозтехнику, чаще всего приходится использовать то, что есть под рукой. Как правило, это мотоциклетные двигатели различной мощности, колеса от велосипедов, мотороллеров или мотоциклов, какие-то стандартные заводские или самодельные узлы и детали. Когда возникает необходимость соединить их все в той или иной конструкции, то неизбежно встает вопрос: какую взять ведомую звездочку (ведущая обычно уже есть на двигателе) и как ее рассчитать?

Самое простое и доступное решение — это расчет пропорции. Например, у вас есть мотор от старенького мопеда, диаметр заднего колеса которого D, имеет ведомую звездочку с числом зубьев Z1. А вы хотите использовать его на своей машине в комплекте с колесом диаметром d. Следовательно, необходимо подобрать или изготовить звездочку с числом зубьев Z2 — оно легко подсчитывается по следующей формуле:

В результате может получиться не целое число, а дробное. Понятно, что звездочек с половиной или четвертью зуба не бывает. Поэтому расчетное значение надо округлить до ближайшего целого числа. При этом следует помнить, что округляя в большую сторону, можно выиграть в мощности (приемистость транспортного средства будет лучше, двигатель осилит повышенную нагрузку), но проиграть в максимальной скорости. С меньшим же целым числом зубьев все получится наоборот.

Не забудьте при расчете сравнить между собой числа зубьев Z1 ведущей (на двигателе) и Z2 ведомой (рассчитываемой) звездочек. Они не должны быть кратными, то есть:

где П — любое целое число. Иначе возможно периодическое суммирование нагрузки цепи из-за биения звездочек, что делает неравномерным ход передачи, увеличивает ее износ и повышает шум.

Кроме того, чтобы передача не изнашивалась, не забудьте и такое правило: число зубьев любой звездочки не должно быть кратным числу звеньев цепи, то есть:

где N — число звеньев.

Почему так? Рассмотрим пример. Допустим, у звездочки по расчетам получилось 25 зубьев, а цепь имеет 100 звеньев. Если при совмещении какого-либо одного зуба с определенным звеном происходит наибольший натяг цепи, то это совмещение при наших расчетных данных будет повторяться на каждые четыре (100 : 25 = 4) оборота звездочки. Прибавьте к этому собственные колебания цепи, появляющиеся на большой скорости. Таким образом, быстрый износ передачи неизбежен.

Кстати, с целью уменьшения эффекта резонанса в конструкцию задних колес вводят резиновые гасители колебаний, за исправностью которых надо регулярно следить.

Но продолжим наш расчет. Выбрав другую звездочку, с 24 зубьями, после несложных арифметических действий видим, что нежелательное совмещение будет повторяться всего лишь один раз за 24 полных оборота цепи. С этим уже вполне можно примириться.

Есть и другие варианты. Например, может случиться, что заменить звездочку нельзя, зато можно (или даже желательно) сместить вперед или назад колесо. Тогда пересчитаем длину цепи с учетом нового числа ее звеньев и уточним межосевое расстояние звездочек. Делается это с помощью следующей формулы:

где А — межосевое расстояние, мм; t -шаг выбранной цепи, мм; N — число звеньев цепи; π = 3,14.

Если полученный результат не устраивает, можно пересчитать его, взяв другое значение N.

Но допустим, что необходимо определить длину цепи по конструктивно заданному межосевому расстоянию. Найдем ее по формуле:

где Аt — ориентировочное межосевое расстояние, взятое в шагах цепи, то есть:

Полученное значение округляем до целого числа (учитывая все приведенные выше соотношения) и по формуле уточняем истинное межосевое расстояние.

Не забудьте в вашей конструкции предусмотреть регулировку натяжения цепи. Это может быть либо устройство с роликом, либо паз, позволяющий смещать ось колеса, либо салазки для изменения положения двигателя, или же что-то еще, обеспечивающее натяг. Ни в коем случае нельзя укорачивать цепь, желая устранить ее провисание при вытягивании. В эксплуатации такая цепь будет крайне ненадежной. И теперь уже понятно почему: нарушаются все математические соотношения.

Немного об эксплуатации цепных передач. Как уже отмечалось, большое значение для уменьшения износа цепи имеет ее натяг. В зависимости от конструкции подвески вашей машины, надо четко определить, в каком положении вилки цепь наиболее натянута, и только тогда вести регулировку. В одних случаях максимальный натяг наблюдается при освобожденной от нагрузки подвески, в других — при нагруженной.

Установив подвеску в требуемое положение и медленно вращая колесо, можно убедиться, что цепь провисает то сильнее, то слабее. Это объясняется как неравномерным износом звеньев, так и возможным биением звездочек. Регулировать провис надо только тогда, когда цепь наиболее натянута. Если вы по какой-то причине не сделаете такой проверки и подтянете цепь как придется, значит, в определенный момент она будет испытывать перегрузку, быстро изнашиваться сама и изнашивать подшипники вала двигателя и ступицы колеса.

Случается, что добиться оптимального натяжения при регулировке не удается: то цепь слишком натянута, то провисает так, что перескакивает через зубья звездочек. В этом случае ее лучше заменить (и, возможно, вместе со звездочкой). Иначе и новая передача очень быстро износится, ибо зубья такой формы стремятся вытолкнуть звенья наверх и вытягивают цепь.

К слову, о вытягивании цепи. Многие начинающие конструкторы понимают это в прямом смысле слова. Дескать, цепь под нагрузкой становится длиннее. Это неверно. Цепь не прослужила бы и часу и порвалась при повышении нагрузки. Вытягивание, то есть удлинение цепи происходит не за счет остаточной деформации, а за счет износа в соединениях звеньев, примерно так, как показано на приведенном рисунке

И еще о причинах быстрого износа цепной передачи. Будет идеально, если вам удастся в своей конструкции закрыть передачу защитным кожухом. Статистика доказывает, что хорошо смазанная закрытая цепь служит в несколько раз дольше открытой. Понятно почему: пыль, грязь и песок, попадая на трущиеся поверхности, как наждачная бумага «съедают» соединения.

Описанные во многих источниках классические способы увеличения срока службы цепи методом «проварки» ее в графитовой смазке, значительно способствуют уменьшению износа, но, как правило, мало используются на практике из-за трудоемкости и сложности. Большинство вело- и мотолюбителей под различными предлогами избегают «проварки» и смазывают цепь снаружи. Тем самым только способствуют оседанию и налипанию грязи, а, следовательно, и интенсивному абразивному износу цепи. Как считают опытные эксплуатационники, если цепь не «проваривать», то лучше оставить ее совершенно сухой, не смазывая ничем.

Надеюсь, что эти простые советы пригодятся и тем, кто только начинает проектирование своей будущей машины, и тем, кто уже не первый год эксплуатирует самодельную конструкцию с цепной передачей.

Владимир СИЛЬВАНОВИЧ (г. Санкт-Петербург)