Сила натяжения: натягиваем цепь

Детали машин

Расчет и конструирование цепных передач

Критерии работоспособности и расчет цепной передачи

Основным критерием работоспособности цепных передач является долговечность цепи, определяемая изнашиванием шарниров.

За основной принят расчет цепных передач, обеспечивающий износостойкость шарниров цепи. При этом цепи обладают достаточной прочностью. Долговечность (ресурс) приводных цепей по изнашиванию в стационарных машинах составляет 10…15 тыс. часов работы.

Проектировочный расчет цепи

Проектировочный расчет цепной передачи заключается в подборе цепи из стандартного ряда по справочным таблицам. При этом учитываются передаваемая нагрузка и скоростные характеристики передачи.
С помощью поправочных коэффициентов учитываются эксплуатационные характеристики – способ смазки, динамичность, способ регулирования, режим нагружения и наклон цепи к горизонту.
Таким образом, определяется требуемый шаг t цепи, а также число рядов m и допускаемое среднее давление [p_ц] в шарнире цепи.

Условное обозначние приводных цепей

Для работы со справочными таблицами необходимо знать условное обозначение цепей. Так, для роликовых цепей приняты следующие обозначения:

• первая цифра – число рядов цепи (цифра 1 для обозначения однорядной цепи не ставится);
• буквы «ПР» – означают «приводная роликовая цепь»;
• вторая цифра (число) – шаг цепи, мм;
• третья цифра (число) – разрушающая нагрузка, Н;
• четвертая цифра – исполнение цепи по ширине.

Пример обозначения роликовой цепи:

ПР-12,7-1820-1 : приводная роликовая цепь, однорядная, шаг 12,7 мм, разрушающая нагрузка 18200 Н, первое исполнение по ширине.

При проектировочном расчете предварительно определяют шаг цепи:

где:
К_э – коэффициент эксплуатации, К_э = К_д×К_с×К×К_рег×К_р ; К_д – коэффициент динамичности; К_с – коэффициент способа смазывания передачи; К – коэффициент наклона передачи к горизонту; К_рег – коэффициент способа регулирования; К_р – коэффициент режима нагрузки;
Т₁ – вращающий момент на ведущей звездочке;
m – число рядов цепи;
z₁ = 29 – 2u – минимальное число зубьев ведущей звездочки роликовой цепи;
[p_ц] – допускаемое среднее давление в шарнире (определяется по таблицам с учетом угловой скорости цепи и ее шага, см. Таблицу 1);

Таблица 1. Допускаемое среднее давление в шарнире цепи

Как правильно натянуть цепь на велосипеде

Друзей нужно любить. Даже если они двухколесные. Такие отношения подразумевают квалифицированный уход за своим другом. Натяжка цепи осуществляется во имя своей безопасности и продления срока службы велосипеда. Проанализируем вопрос о том, как нужно натянуть велосипедную цепь грамотно, быстро и качественно.

Какие разновидности велосипедных цепей встречаются

На всех типах велосипедов, не зависимо от их предназначения используется одна и та же конструкция цепи. Такое изделие представляет собой роликовую однорядную цепь с четко обозначенным шагом – 12,7 миллиметров. При этом отдельное звено включает в себя:

• внешние пластинки;
• внутренние элементы;
• пины;
• валики;
• ролики.

Основное отличие цепей основано на том, скоростной велик или нет. Количество скоростных режимов обуславливает наличие подходящих звездочек. А это в свою очередь влияет на ширину велоцепи. Также характерной разновидностью будет наличие специфического замка или его отсутствие. Он служит для простоты демонтирования цепи и ее обратной установки.

Последняя классификация относится к производителям товара, но это уже вопрос предпочтений.

Как происходит процесс натягивания цепи на обычном велосипеде

Таким термином обозначают веломеханизм, содержащий одну заднюю звезду. Технология здесь одна – осуществить смещение втулки заднего колеса. Подробный процесс описан ниже.

Перед началом подобной процедуры нужно убедиться в том, что цепь нуждается в подтяжке. Проводим обычный тест. Цепь просто натягиваем вниз насколько возможно. Если расстояние опущения больше чем 1,5 см, то регулировка необходима.

Обратная ситуация. Цепь не оттянулась даже 5 миллиметров. Значит она в состоянии «гитарной струны» и нуждается в немедленном расслаблении.

1. Устанавливаем велосипед в ремонтную позу, колесами вверх.
2. Болты и другие элементы, которые служат для фиксации заднего колеса нужно ослабить (откручивать полностью не нужно).
3. Производим регулировку цепи, смещая колесо по отношению к звезде.
4. Произведя нужное натяжение, оцениваем перпендикулярность оси втулки, ориентируясь на продольную ось самого велосипеда.
5. Фиксируем колесо крепежными элементами.

Если же в силу каких-либо причин такую процедуру провести невозможно, нужно использовать выжимку для удаления ненужных звеньев и таким методом добиться нужных параметров изделия. Как это сделать – описано ниже.

Как отрегулировать цепь на скоростном виде велосипеда.

Горный, шоссейный или другой тип велосипеда, использующий в своем механизме возможности перемещения цепки с звезды на звезду, требует отдельного способа натяжки цепи. В таком двухколесном механизме нет постоянной фиксации. Процедуру натяжения гарантирует пружина, находящаяся на заднем переключателе скоростей. Когда цепь начинает провисать ухудшаются скоростные характеристики вашего друга и слышится стук. Если в процессе ремонта цепь перетягивается – это приводит к плохому переключению скоростей и быстрой изношенности звезд.

В начале всей ремонтной процедуры стоит определить состояние цепи относительно провисания. Это можно сделать двумя методами.

Выставляем скорость на максимальную переднюю звезду и такую же заднюю. В области передней звездочки оттягиваем цепь по направлению переднего колеса. Как только задний переключатель достиг упора, вычисляем количество лишних звеньев. Если их две штуки значит все в норме. Остальные показатели говорят о том, что необходимо производить регулировку.

Скорости располагаем так, чтобы одновременно использовались максимальная передняя и минимальная задняя звезды. При этом ролик, который направляет и тот, что натягивает заднюю перекидку, обязаны, соотносится по оси и обладать перпендикулярностью относительно поверхности земли.

Процесс подтягивания заключается в удалении звеньев, которые оказались лишними. Как это сделать рассмотрим в отдельном пункте.

При регулировке скоростного велосипеда можно использовать отдельное приспособление – натяжитель цепи. Его основная функция – управлять жесткостью и избавить своего хозяина от лишних проблем с ремонтом проблемной зоны.

Механический вариант натяжителя цепки монтируется рядом с задним переключателем. Несложная конструкция такого прибора не только четко фиксирует цепь, но и служит защитой от непредвиденного слета при вытягивании.

Установка натяжителя подразумевает одномоментное выравнивание самого прибора и переключателя. Цепь будет ходить как по маслу: ровно и четко. Но все же такой механизм не панацея от описываемой проблемы. Рано или поздно придется осуществить процесс снятия натяжителя и регулировать цепь удалением звеньев. В силу физических свойств цепь со временем будет растягиваться, особенно на скоростном велосипеде. Но с точки зрения практичности приобретение натяжителя необходимо, чтобы не попасть в трудную ситуацию во время путешествия.

Процесс удаления звеньев

Рассмотрим современный способ регулировки длины цепи при помощи приспособления – выжимка. Его небольшая цена с лихвой компенсирует все затраты.

Конструкция инструмента включает в себя два паза. Первый выжимает пин, второй его впрессовывает.

1. Выбираем ненужные звенья.
2. Вставляем одно звено в выжимку и закрепляем фиксатором.
3. Начинаем вращать вороток и выжимаем пин.
4. Его не нужно выдавливать до конца.
5. Формула движения будет такова: тугой ход – легкий – снова трудный.
6. Разъединяем цепку, оставляя пин на пластине.
7. Отсчитываем звенья и демонтируем их.
8. Соединение цепи происходит в обратном порядке.
9. Впрессовываем пин.
10. Тщательно оцениваем свою работу.

Существует ситуации, когда цепь растянута настолько, что удаление звеньев не дает достаточного эффекта. В этом случае лучше приобрести новое изделие.

Проскальзывание – результат дефекта передачи.

Ситуация с проскальзыванием детали возникает при слабой натяжке. А сама слабость является следствием физического растяжения. Это в свою очередь, по принципу домино, ведет к повышенной изнашиваемости звезд.

Поэтому если вы установили новую цепь или подтянули старую результата можно не получить. В этом случае замены требуют и звезды. Металл, который стерся, восстановлению не подлежит.

Если уже не один раз приходилось регулировать цепь удалением звеньев, нужно задуматься о приобретении новой гусеницы. В конце концов – это вопрос вашей безопасности.

Негатив вследствие неправильного ремонта цепи

Последствия условно можно разделить на два вида: для человека и для велосипеда. Рассмотрим, чем это грозит двухколесному другу.

Любое провисание снижает скоростные характеристики и увеличивает мышечные затраты на создание скорости. То есть, если вы слабо натянули цепь, будьте готовы к тому, что она может срываться, а главное начнет калечить велосипед. Слишком сильное натяжение приводит к быстрому истиранию деталей. Тогда заменой одной цепи не обойтись. Кроме звезд, страдают спицы, втулки, их составляющие и другие детали.

Для человека. Усилие, которое передается на колеса при кручении педалей в режиме растянутой цепи, быстро приводит к повышенному утомлению. Собственно снижается возможность длительной поездки. Вместо любимого отдыха можно получить дорожные мучения. Самыми страшными по данным статистики, являются случаи слета цепи на скорости при нахождении на дороге. Это не только травмы. Это вероятность летального исхода.

Поэтому вовремя регулируйте цепь и любите своего двухколесного товарища.

Как натянуть и отрегулировать велосипедную цепь

5 минут Автор: Михаил Скворцов 91

Важным элементом для работы велосипеда является цепь, срок службы которой зависит от своевременного ухода. При работе она не должна трещать и скрипеть. Это нормально, что в процессе эксплуатации она постепенно изнашивается и, как следствие, удлиняется. При правильной регулировке цепь должна провисать на 10–12 мм. При оттягивании пальцами она должна поддаться на 10-15 мм, а если эта величина больше, то её необходимо натянуть. Заметьте, что это актуально только для велосипедов или без переключателей скоростей, или с планетарным механизмом передач.

При установке новой цепи также важно отрегулировать её натяжение. Ещё важнее — после первых трёх заездов подтянуть её. Новая деталь в первое время эксплуатации очень быстро растягивается.

Регулировка натяжения на велосипеде без передач

Правильно натянутая цепь на велосипеде без скоростей должна быть немного свободной на величину провисания около 5 мм.

Чтоб натянуть цепь на обычном бесскоростном велосипеде, нужно:

1. Положить свой транспорт вверх колесами.
2. Ослабить гайки или эксцентрики крепления заднего колеса.
3. Настроить правильную величину провисания цепи, передвигая колесо по наклонным пазам, которые называются дропаутами.

Закреплять заднее колесо нужно только в положении, когда его ось параллельна валу каретки.

При чересчур натянутой цепи вращать педали на велосипеде становится очень тяжело, детали цепной передачи быстро изнашиваются. Тогда как провисшая цепочка может соскочить со звездочек, и дальше ехать уже точно будет невозможно.

Если колесо уже уперлось в край дропаутов, его больше некуда отодвигать, а цепная лента по-прежнему болтается, тогда потребуется удалить парочку звеньев.

Регулировка на велосипеде со скоростями

Величина натяжения цепи на велосипеде с задним параллелограммным переключателем задаётся всецело силой жёсткости пружины самого переключателя. Но если цепь будет слишком длинной, то этот натяжитель не сможет скомпенсировать её провисание, и она станет бить по раме. Особенно это актуально для велосипедов с коротким задним перебрасывателем.
Слишком короткая цепочка затрудняет переключение передач. Она станет причиной ускоренного износа деталей передачи. В первую очередь это относится к двухподвесным велосипедам.

Очень часто при установке на скоростной велик новой цепи необходимо укоротить её длину, то есть убрать несколько звеньев.

Есть два способа определения того, сколько звеньев нужно убрать:

• Установить цепь на самые большие звездочки спереди и сзади. Потянуть за неё, отводя задний переключатель до предела вперед. Теперь остается лишь добавить два звена, и оптимальная длина будет определена.
• Перебросить цепь спереди на наибольшую звездочку, а сзади – на самую маленькую. Подтянуть цепочку до положения, при котором рамка заднего перебрасывателя будет указывать ровно вниз, точнее говоря, когда оси роликов переключателя станут в одну вертикальную линию.

На двухподвесах настраивать длину цепи правильнее будет, придавив задний маятник до позиции, когда передняя кассета звездочек максимально удалена от задней трещотки. Пометив нужную длину, лишние звенья можно удалить.

Удаление звеньев

На обычный велосипед без скоростей ставятся разборные цепи, у них на одном из звеньев имеется замок. На большинство современных байков со скоростями ставятся неразборные цепочки с одинаково хорошо заклепанными всеми звеньями. Разобрать цельную заклёпанную цепочку несложно, достаточно лишь обточить на наждаке головки штифтов на одном из её звеньев. Ещё легче и боле аккуратно можно рассоединить заклепки при помощи специального инструмента — выжимки.

Нужно заметить, что выжимка — это универсальный инструмент. С её помощью можно не только выдавить фиксирующий штифт, но и заново заклепать разобранную цепь. Многие выжимки имеют две рабочие канавки: одна нужна для выпрессовки штифта из ролика, а вторая – для запрессовки. Установочное место, расположенное дальше от давящего винта, предназначено для расклёпки штифтов цепи. Подробнее о пользовании подобным инструментом можно узнать из следующего видео.

Проскальзывание цепи

Цепь начинает проскальзывать, когда ослабевает натяжение вследствие ее сильного растяжения. А будучи чрезмерно растянутой, она, в свою очередь, быстро изнашивает звездочки. Так что, поставив новую цепочку на старую трещотку, можно ничего и не добиться. Всё равно пробуксовка на маленьких звездочках останется.

Если вы подтягиваете старую цепь же не в первый раз, готовьтесь к скорой её замене. Помните, что удалить два звена из неё можно лишь один раз. В конечном исходе, вам все равно придётся потратиться на новую деталь.

Сила натяжения нити и применение формулы в бытовых ситуациях

Силой натяжения называют ту, что действует на объект, сравнимый с проволокой, шнуром, кабелем, ниткой и так далее. Это могут быть несколько объектов сразу, в таком случае сила натяжения будет действовать на них и необязательно равномерно. Объектом натяжения называют любой предмет, подвешенный на все вышеперечисленное. Но кому это нужно знать? Несмотря на специфичность информации, она может пригодиться даже в бытовых ситуациях.

Например, при ремонте дома или квартиры. Ну и, конечно же, всем людям, чья профессия связана с расчетами:

• инженерам;
• архитекторам;
• проектировщикам и пр.

Натяжения нити и подобных объектов

А зачем им это знать и какая от этого практическая польза? В случае с инженерами и конструкторами знания о мощи натяжения позволят создавать устойчивые конструкции. Это означает, что сооружения, техника и прочие конструкции смогут дольше сохранять свою целостность и прочность. Условно, эти расчеты и знания можно разделить на 5 основных пунктов, чтобы в полной мере понять, о чем идет речь.

1 Этап

Задача: определить силу натяжения на каждом из концов нити. Эту ситуацию можно рассматривать как результат воздействия сил на каждый конец нити. Она равняется массе, помноженной на ускорение свободного падения. Предположим, что нить натянута туго. Тогда любые воздействия на объект приведет к изменению натяжения (в самой нити). Но даже при отсутствии активных действий, по умолчанию будет действовать сила притяжения. Итак, подставим формулу: Т=м*g+м*а, где g – ускорение падения (в данном случае подвешенного объекта), а – любое иное ускорение, действующее извне.

Есть множество сторонних факторов, влияющих на расчеты – вес нити, ее кривизна и так далее. Для простых расчетов это мы не будем пока что учитывать. Иными словами – пусть нить будет идеальна с математической точки зрения и «без изъянов».

Возьмем «живой» пример. На балке подвешена прочная нить с грузом в 2 кг. При этом отсутствует ветер, покачивания и прочие факторы, так или иначе влияющие на наши расчеты. Тогда мощь натяжения равна силе тяжести. В формуле это можно выразить так: Fн=Fт=м*g, в нашем случае это 9,8*2=19,6 ньютона.

2 Этап

Заключается он в вопросе об ускорении. К уже имеющейся ситуации давайте добавим условие. Суть его в том, чтобы на нить действовало еще и ускорение. Возьмем пример попроще. Представим, что нашу балку теперь поднимают вверх со скоростью 3 м/с. Тогда, к натяжению прибавится ускорение груза и формула примет следующий вид: Fн=Fт+уск*м. Ориентируясь на прошлые расчеты получаем: Fн=19,6+3*2=25,6 ньютона.

3 Этап

Тут уже посложнее, так как речь идет об угловом вращении. Следует понимать, что при вращении объекта вертикально, сила, воздействующая на нить, будет намного больше в нижней точке. Но давайте возьмем пример с несколько меньшей амплитудой качания (по типу маятника). В этом случае для расчетов нужна формула: Fц=м* v²/r. Тут искомое значение обозначает дополнительную мощь натяжения, v – скорость вращения подвешенного груза, а r – радиус окружности, по которому вращается груз. Последнее значение фактически равняется длине нити, пускай она составляет 1,7 метра.

Итак, подставляя значения, находим центробежные данные: Fц=2*9/1,7=10,59 ньютона. А теперь, чтобы узнать полную силу натяжения нити, надо к имеющимся данным о состоянии покоя прибавить центробежную силу: 19,6+10,59=30,19 ньютона.

4 Этап

Следует учитывать меняющуюся силу натяжения по мере прохождения груза через дугу. Иными словами – независимо от постоянной величины притяжения, центробежная (результирующая) сила меняется по мере того, как качается подвешенный груз.

Чтобы лучше понять этот аспект, достаточно представить себе привязанный груз к веревке, которую можно свободно вращать вокруг балки, к которой она закреплена (как качели). Если веревку раскачать достаточно сильно, то в момент нахождения в верхнем положении сила притяжения будет действовать в «обратную» сторону относительно силы натяжения веревки. Иными словами – груз станет «легче», из-за чего ослабнет и натяжение на веревку.

Предположим, что маятник отклоняется на угол, равный двадцати градусам от вертикали и движется со скоростью 1,7 м/с. Сила притяжения (Fп) при этих параметрах будет равна 19,6*cos(20)=19,6*0,94=18,424 Н; центробежная сила (F ц=mv²/r)=2*1,7²/1,7=3,4 Н; ну а полное натяжение (Fпн) будет равняться Fп+ Fц=3,4+18,424=21,824 Н.

5 Этап

Его суть заключается в силе трения между грузом и другим объектом, что в совокупности косвенно влияет на натяжение веревки. Иначе говоря – сила трения способствует увеличению силы натяжения. Это хорошо видно на примере перемещения объектов по шершавой и гладкой поверхностях. В первом случае трение будет большим, поэтому и сдвигать предмет становится тяжелее.

Общее натяжение в данном случае вычисляется по формуле: Fн=Fтр+Fу, где Fтр – трение, а Fу – ускорение. Fтр=мкР, где мк – трение между объектами, а Р – сила взаимодействия между ними.

Чтобы лучше понять данный аспект, рассмотрим задачу. Допустим, у нас груз 2 кг и коэффициент трения равен 0,7 с ускорением движения 4м/с постоянной скорости. Теперь задействуем все формулы и получаем:

1. Сила взаимодействия – Р=2*9,8=19,6 ньютона.
2. Трение – Fтр=0,7*19,6=13,72 Н.
3. Ускорение – Fу=2*4=8 Н.
4. Общая сила натяжения – Fн=Fтр+Fу=13,72+8=21,72 ньютона.

Теперь вы знаете больше и можете сами находить и рассчитывать нужные значения. Конечно, для более точных расчетов нужно учитывать больше факторов, но для сдачи курсовой и реферата этих данных вполне достаточно.

Видео

Это видео поможет вам лучше разобраться в данной теме и запомнить ее.