Как по цепи подобрать звёздочку: шаг, число зубьев и замена

Цепь на столе есть, чертежа звёздочки нет. По одному шагу замену не собрать: нужны диаметр ролика, внутренняя ширина, рядность, число зубьев и посадка на вал. Ошибка в ролике или в ширине венца даёт деталь, которая с цепью не соберётся, даже если шаг совпал. Ниже — профиль по ГОСТ 591, пределы числа зубьев, ступица, закалка и список данных, без которых цех не запускает изготовление.

Какие размеры цепи задают звёздочку

Цепь лежит на столе, а звёздочка цепной передачи пришла без чертежа. Четыре замера обязательны. Шаг цепи — расстояние между осями соседних роликов — задаёт шаг зубьев звёздочки. Диаметр ролика задаёт размер впадины. Внутренняя ширина между пластинами задаёт ширину венца. Рядность отделяет однорядную ПР, двухрядную 2ПР и втулочную цепь по ГОСТ 13568: у втулочной ролика нет, в зацепление входит втулка, и профиль под ролик ей не подходит.

Совпадения шага мало. Приводная цепь ПР и 2ПР даже при равном шаге требует свой ролик и свою ширину венца. Ролик другого диаметра не сядет во впадину, венец окажется уже или шире цепи, и звёздочки окажутся невзаимозаменяемыми. На чертеже и в заявке указывают все три размера либо полную маркировку цепи.

Двухрядную передачу 2ПР считают отдельным случаем, а не удвоенной однорядной. Практический коэффициент нагрузки 1,7 даёт около 70 % сверх однорядной. Фактическая допустимая нагрузка ещё зависит от шага, скорости и смазки. Коэффициент практический, к ГОСТ не привязан. Трёхрядный множитель не выводят из однорядного: для трёх рядов нужны данные конкретной цепи.

Каталог и калькулятор по шагу закрывают типовую цепь. Замена живёт на конкретной цепи и конкретном валу: те же замеры и посадка дальше собираются в карту заказа.

Почему одного шага мало: профиль зуба по ГОСТ 591

Профиль зуба по ГОСТ 591 строится по шагу цепи и диаметру ролика: радиусы впадины повторяют ролик выбранной цепи. ГОСТ на звёздочки для цепных передач в заявке — это профиль плюс маркировка цепи. Номер стандарта сам по себе не назначает число зубьев и ступицу.

Как начертить звёздочку цепной передачи для цеха: делительная окружность, впадина под ролик выбранной цепи, ширина венца по внутренней ширине, наружный диаметр по профилю, ступица и отверстие. Окружность по кончикам зубьев чертёж не заменяет: по ней не восстановить ни шаг, ни диаметр ролика.

При проверке, влезет ли венец в корпус, наружный диаметр нельзя принимать равным делительному плюс диаметр ролика. На цепях среднего размера такой приём завышает наружный диаметр примерно на 2,54 мм. Либо звёздочка не проходит в кожух, хотя по построению проходит. Либо зазор занижают, компенсируя завышение, и венец садится в корпус без зазора. В тесном корпусе в заявке просят наружный диаметр по построению профиля, а не оценку сложением.

Замер цепи и наружный диаметр

Роликовая цепь

Шаг
Диаметр ролика
Внутренняя ширина
Рядность: ПР или 2ПР

Зуб венца

Делительная окружность
Наружный диаметр по профилю

Наружный ≠ делительный + ролик

Сколько зубьев брать и как считать делительный диаметр

При чётном числе шагов замкнутой цепи ведущую берут с нечётным числом зубьев: износ цепи и зубьев распределяется равномернее. Если оба числа чётные, одни и те же звенья чаще встречаются с одними и теми же зубьями, и впадины вырабатываются местно.

На высокой скорости цепь на малом венце ложится многоугольником: скорость ведомого вала пульсирует, растут вибрация и удар на входе зуба. Ориентир 17–21 для ведущей — правило компоновки, не цифра из ГОСТ.

У ведомой удлинённая цепь садится выше на зуб, рабочий диаметр растёт относительно номинального, и зацепление срывается раньше. Предел 114 — то же правило компоновки.

Для двух звёздочек на одной цепи сумма зубьев держит ресурс по износу. Для отношения 1:1 берут равные венцы, рабочий вариант — по 25 зубьев на каждой.

Расчёт звёздочки на цепную передачу ведут по числам зубьев ведущей и ведомой. Делительный диаметр звёздочки цепной передачи d = t / sin(180°/z), где t — шаг, z — число зубьев. Число зубьев вместе с шагом определяет делительный диаметр: он нужен для скорости цепи и межосевого расстояния. При одном отношении и разных шагах диаметры разные.

Межосевое расстояние и проверка зацепления

Для ресурса по износу межосевое расстояние между двумя звёздочками выбирают в пределах 30–50 шагов цепи. Короче проверяют охват ведущей. Длиннее хуже условия износа и больше провис цепи. Жёсткий максимум сверх диапазона не назначают: его задаёт уже стоящая рама.

На коротком межосевом проверяют охват ведущей: одновременно в зацеплении с цепью желательно не меньше шести зубьев. Это проверка компоновки по чертежу конкретной передачи, не допуск и не пункт ГОСТ. В справочной практике рядом встречается иное ограничение, поэтому шесть зубьев оставляют пометкой к сверке.

Расчёт звёздочки цепной передачи онлайн — калькулятор по шагу и числу зубьев — закрывает делительный диаметр и иногда межосевое. Ролик, внутренняя ширина, рядность, предел ступицы и закалка в такой расчёт не входят. Калькулятор проверяет геометрию. Изготовление ведут по карте замера и отдают её на расчёт вместе с чертежом или образцом. Делительный диаметр здесь вход для межосевого, но при том же шаге и том же числе зубьев ролик может быть другим.

Ступица, отверстие и посадка на вал

При расточке готовой звёздочки под вал есть предел диаметра отверстия. Превышение ослабляет ступицу: обод остаётся без запаса тела, и венец начинает работать как тонкое кольцо. Чужой каталожный предел в миллиметрах сюда не переносят. Ступица ограничивает предельный диаметр отверстия звёздочки цепной передачи. На чертеже задают диаметр отверстия, посадку, ширину и диаметр ступицы так, чтобы и венец, и ступица сохранили стенку. Стенку между отверстием и корнем зуба оставляют явной.

Звёздочку с черновым предварительным отверстием выбирают, когда отверстие и шпоночный паз нужно обработать под конкретный вал. В заявке указывают диаметр вала, поле допуска посадки и размер шпонки. Поле допуска берут с чертежа заказчика.

Крепление через разрезную коническую втулку уместно при большой нагрузке или частой замене. Втулка зажимает звёздочку на валу и снимается обычным инструментом. Компромисс: замена быстрее, зато нужны свой посадочный конус и место в ступице. Для редкой замены достаточно ступицы со шпонкой.

Запрос «шафт 50 и цепная передача со звёздочкой» читают как задачу посадки, а не как название узла. В заявке нужны диаметр вала, посадка и шпонка или втулка. Отверстие и ступицу выполняют на токарной обработке до фрезерования зуба.

Материал, закалка зубьев и маршрут изготовления

После заготовки резкой, штамповкой или ковкой механообработкой формируют отверстие, шпоночный паз и профиль зубьев под выбранную цепь. Диск вырезают лазерной резкой, профиль зуба получают фрезерной обработкой. Фрезерная обработка формирует профиль зуба по ГОСТ 591: шаг и диаметр ролика задают впадину, ширина венца следует рядности. Номенклатура изготовления — звёздочки и ролики.

Изготовление звёздочек для цепной передачи идёт в одном порядке: сначала тело и отверстие, потом впадина под конкретную цепь, затем закалка зуба, если она записана.

1. Заготовка. Диск лазерной резкой, штамповкой или ковкой.
2. Токарная обработка ступицы и отверстия.
3. Фрезерование профиля зубьев под шаг и ролик цепи.
4. Индукционная закалка зубьев, если она задана чертежом.
5. Контроль шага зубьев и биения венца.

Для углеродистой стали класса C45/1045 зубья индукционно калят до HRC 40–50. Индукционная закалка повышает износостойкость зубьев и не подменяет марку стали. Марку подтверждают по чертежу или образцу: класс C45/1045 в заявке не заменяет обозначение стали. В заявке отдельно указывают марку, нужна ли закалка, твёрдость и зону — зуб, а не вся деталь, если так задано чертежом.

Если требование по закалке в заявке пустое, цех твёрдость сам не выбирает. Пустая строка — вопрос снабженцу, а не разрешение поставить режим «как обычно».

Как понять, что звёздочку пора менять

На остановленной передаче механик смотрит венец и цепь вместе. Главный визуальный признак износа — заострение зуба: крючок вместо полного профиля. Новая цепь на таком венце садится неправильно и сама изнашивается быстрее. В заявке на замену полезно приложить фото зуба в профиль или прислать изношенный образец.

• Заострение и крючкообразный зуб вместо полного профиля.
• Ролик садится выше по рабочему профилю.
• Удары цепи на входе в зацепление.
• Выработка впадины под ролик.
• Удлинение цепи, при котором большая звёздочка уже не держит зацепление.

Допустимое удлинение цепи для конкретной передачи оценивают как 200/N процентов, где N — число зубьев самой большой звёздочки. Число зубьев ограничивает допустимое удлинение приводной цепи ПР и 2ПР этой практической оценкой: чем больше зубьев, тем меньшее удлинение ещё компенсирует зацепление. При N = 100 оценка 2 %, при N = 50 оценка 4 %. Это практический ориентир, не допуск ГОСТ.

Удлинение поднимает цепь выше на зуб и увеличивает рабочий диаметр относительно номинального. На венце ближе к пределу 114 этот подъём заметен раньше, чем на малой звёздочке. Сильно заострённую звёздочку и вытянутую цепь смотрят вместе: смена только венца при мёртвой цепи или только цепи при крючках повторяет износ на новой детали.

Что прислать, чтобы посчитать и изготовить замену

Для расчёта присылают чертёж или образец, материал, количество и условия работы. Запрос про звёздочки ведомые на квадроцикл на цепной передаче закрывается той же картой: число зубьев, замер цепи или образец, посадка.

Чертёж звёздочки цепной передачи с размерами повторяет строки таблицы. Материал, закалку и режим дописывают текстом: с образца их не снять. Чертежи звёздочек цепных передач без этих полей возвращают до запуска. Фрезерная обработка получает шаг и ролик, ступица — отверстие и крепление.

Изготовление звёздочек для цепной передачи на заказ ведёт ООО «Разар» (detalmet.ru, Чебоксары, поставка по РФ). Данные из таблицы отправляют на расчёт.

Источники

• https://www.renold.com/products/sprockets-and-accessories/sprockets/
• https://www.lily-bearing.com/resources/blog/what-is-a-sprocket-a-guide-to-types-uses-and-selection