Звездочки двухрядные

Добавлено 30.10.2025

Звездочки двухрядные: конструкция, применение и технические аспекты

Двухрядная звездочка – это ключевой элемент цепных передач, представляющий собой зубчатое колесо с двумя параллельными рядами зубьев, расположенными на общей ступице. Ее основное функциональное назначение – передача крутящего момента и движение посредством двухрядной роликовой или втулочной цепи. Конструктивная особенность в виде двух рядов зубьев позволяет существенно увеличить нагрузочную способность и надежность передачи по сравнению с однорядными аналогами при сохранении компактных габаритов по ширине. Данный тип звездочек находит широкое применение в условиях высоких нагрузок, ударных воздействий и необходимости обеспечения повышенной отказоустойчивости.

Конструктивные особенности и материалы

Конструкция двухрядной звездочки является развитием конструкции однорядной. Она состоит из следующих основных элементов:

Ступица: Центральная часть звездочки, предназначенная для посадки на вал. Имеет посадочное отверстие (обычно с шпоночным пазом или шлицами) для фиксации и передачи крутящего момента.
Диск (тело): Часть, соединяющая ступицу с зубчатым венцом. Может быть сплошной, со спицами или с окнами для облегчения веса.
Зубчатый венец: Два идентичных ряда зубьев, профиль и геометрия которых строго соответствуют стандарту цепи (например, ANSI, DIN, ISO). Зубья каждого ряда смещены относительно друг друга на половину шага (pitch), что обеспечивает правильное зацепление с двумя параллельными цепями.

Материалы для изготовления выбираются исходя из условий эксплуатации:

Углеродистые и легированные стали (45, 40Х, 40ХН): Наиболее распространенный выбор для тяжелонагруженных передач. Часто подвергаются термообработке – закалке ТВЧ (токами высокой частоты) зубьев или объемной закалке для повышения износостойкости.
Нержавеющие стали (AISI 304, AISI 316): Применяются в агрессивных средах (пищевая, химическая промышленность, условия повышенной влажности).
Чугун (СЧ20, ВЧ50): Используется для тихоходных передач с умеренными нагрузками.
Пластмассы (полиамид, нейлон): Применяются для легких, малошумных и некорродирующих передач, часто в упаковочном или пищевом оборудовании.

Ключевые параметры и обозначение

Выбор двухрядной звездочки осуществляется на основе строгого соответствия параметрам цепи и условиям работы. Основные параметры:

Шаг цепи (P): Расстояние между центрами соседних роликов цепи. Определяет размер зуба звездочки. Измеряется в дюймах (ANSI) или миллиметрах (DIN/ISO).

Количество зубьев (Z): Определяет передаточное отношение и плавность хода. С увеличением Z снижается шум и износ, но растут габариты.

Диаметр делительной окружности (D₀): Теоретический диаметр, на котором располагаются центры шарниров цепи при набегании на звездочку. Рассчитывается по формуле: D₀ = P / sin(180°/Z).
Диаметр окружности выступов (D_e): Наружный диаметр звездочки.
Толщина зуба (b₁): Ширина зубчатого венца для одного ряда цепи. Для двухрядной звездочки общая ширина определяется как 2b₁ + расстояние между рядами.
Тип ступицы: Определяется посадочным диаметром вала, длиной ступицы и способом крепления (шпонка, шлицы, конусная посадка).

Пример обозначения по ANSI: 40-2-18. Где: 40 – номер цепи (шаг 0.5 дюйма), 2 – количество рядов, 18 – число зубьев. По ГОСТ или ISO обозначение может включать шаг в мм, число зубьев и тип исполнения.

Области применения и преимущества

Двухрядные звездочки являются предпочтительным решением в следующих случаях:

Высокие и ударные нагрузки: В горнодобывающем, металлургическом, дробильном оборудовании, где требуется повышенная прочность.
Повышенные требования к надежности: В конвейерных линиях, приводах насосов, эскалаторах, где отказ передачи критичен.
Ограничения по габаритам: Когда увеличение диаметра звездочки нежелательно, но необходимо передать больший момент, чем позволяет однорядная цепь. Двухрядная цепь на звездочке той же ширины, что и две однорядные, часто имеет лучшие характеристики.
Компенсация неравномерности нагрузки: В некоторых конструкциях два ряда помогают распределить нагрузку более равномерно.

Преимущества перед однорядными звездочками:

Более высокая нагрузочная способность (приблизительно в 1.7-1.8 раза выше, чем у однорядной цепи того же шага).
Лучшее распределение нагрузки на вал и подшипники за счет симметричного расположения цепи.
Повышенная стабильность и устойчивость цепи к поперечным смещениям.
Больший ресурс при равных условиях эксплуатации.

Недостатки:

Более высокая стоимость.
Большая масса.
Повышенные требования к точности монтажа и параллельности валов.
Сложность монтажа/демонтажа цепи из-за ее жесткости.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Правильный монтаж и обслуживание критически важны для долговечности передачи.

Посадка на вал: Осуществляется с натягом (чаще всего по переходным или плотным посадкам, например, H7/k6). Крепление дополняется шпонкой или шлицами для передачи момента. Обязательна проверка соосности валов и параллельности звездочек.
Смазка: Является важнейшим фактором износа. Для высокоскоростных передач применяется циркуляционная или струйная смазка маслом. Для тихоходных – периодическое ручное смазывание или смазка консистентными материалами. Недостаточная смазка – основная причина преждевременного выхода из строя.
Натяжение цепи: Должно обеспечивать оптимальный провис. Слишком сильное натяжение ведет к повышенному износу подшипников и цепи, слабое – к сбою зацепления и ударам.
Контроль износа: Регулярно проверяется удлинение цепи (замеряется по 10-20 звеньям), износ зубьев звездочки (появление крючкообразной формы), наличие трещин или деформаций.

Таблица сравнения характеристик однорядных и двухрядных звездочек для цепи ANSI 40 (шаг 12.7 мм)

Параметр	Звездочка однорядная (ANSI 40-1)	Звездочка двухрядная (ANSI 40-2)	Примечание
Расчетная нагрузочная способность	1.0 x P₀	~1.7 x P₀	P₀ – допускаемая нагрузка для однорядной цепи
Примерная ширина по зубу (мм)	12-15	25-30	Зависит от производителя
Вес (при Z=18), усл. ед.	1.0	1.9 — 2.1	Пропорционально массе
Стоимость, усл. ед.	1.0	1.8 — 2.2	Зависит от материала и тиража
Устойчивость к поперечным смещениям	Низкая	Высокая	За счет двух точек опоры

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем принципиально отличается двухрядная звездочка от сдвоенной однорядной?

Двухрядная звездочка представляет собой единую деталь с двумя зубчатыми венцами, изготовленную из общего заготовки. Сдвоенная конструкция – это два отдельных однорядных колеса, установленных на один вал. Ключевое отличие – в точности взаимного расположения рядов зубьев. На двухрядной звездочке оно гарантировано изготовителем с высокой точностью (смещение ровно на половину шага), что обеспечивает равномерное распределение нагрузки. В сдвоенной конструкции возможна ошибка монтажа и разбег фаз, ведущий к неравномерной нагрузке на ряды цепи и ускоренному износу.

Можно ли использовать двухрядную звездочку с двумя однорядными цепями?

Технически это возможно, но крайне не рекомендуется. Двухрядная цепь конструктивно представляет собой единое целое с общей соединительной пластиной, обеспечивающей стабильное расстояние между рядами. Две отдельные однорядные цепи не гарантируют такого постоянства, что приведет к перекосу и неравномерному распределению нагрузки между рядами зубьев звездочки, ее перегреву и ускоренному износу как цепи, так и звездочки.

Как определить износ двухрядной звездочки?

Основные признаки износа:

Форма зубьев: Появление серповидного или крючкообразного профиля вместо симметричного. Измеряется специальным шаблоном или визуально.
Удлинение цепи: Если новая цепь не садится на звездочку или провисает даже при нормальном натяжении, это указывает на износ зубьев под «удлиненную» цепь.
Зазор между цепью и зубом: Чрезмерный радиальный зазор, видимый на просвет.
Трещины, сколы, деформации: Особенно в местах сопряжения диска и ступицы, у основания зубьев.

Изношенную звездочку необходимо заменять вместе с цепью. Установка новой цепи на старую звездочку (и наоборот) приводит к катастрофически быстрому износу.

Каковы особенности расчета привода с двухрядными звездочками?

Расчет основывается на мощности, частоте вращения и условиях эксплуатации. Используются каталоги производителей цепей. Основные этапы:

Определение расчетной мощности с учетом коэффициента эксплуатации (K_э), учитывающего характер нагрузки, смазку, режим работы.
Выбор шага цепи: меньший шаг – более плавный ход, меньше шум и динамические нагрузки, больший шаг – выше нагрузочная способность при той же скорости.
Выбор числа зубьев малой (ведущей) звездочки. Минимальное количество зависит от скорости: для средних скоростей – 17-19 зубьев. Далее определяется число зубьев ведомой звездочки.
По таблицам нагрузочной способности для двухрядной цепи выбранного шага определяется ее типоразмер, способный передать расчетную мощность при данных оборотах малой звездочки.
Проверка по частоте вращения и давлению в шарнирах.
Геометрический расчет межосевого расстояния, длины цепи в звеньях.

Как правильно выбрать тип смазки для передачи с двухрядной звездочкой?

Тип смазки регламентируется стандартами (например, ISO 4347) и зависит от скорости цепи (окружной скорости звездочки).

Скорость до 1.5 м/с: Периодическая ручная смазка (раз в 6-8 часов работы) пластичными или жидкими маслами.
Скорость от 1.5 до 7 м/с: Капельная или струйная смазка. Масло подается на нижнюю ветвь цепи внутри контура.
Скорость выше 7 м/с: Принудительная циркуляционная смазка с охлаждением и фильтрацией масла. Струя направляется на вход зацепления цепи со звездочкой.

Для пищевой промышленности используются смазки, соответствующие нормам NSF H1. В абразивных средах необходима частая очистка и применение смазок с противозадирными присадками.

Какие существуют способы крепления двухрядных звездочек на валу?

Наиболее распространенные методы:

Шпоночное соединение: Стандартный и надежный способ. Звездочка фиксируется на валу посадкой с натягом и шпонкой, передающей крутящий момент. Дополнительно может крепиться стопорным кольцом или концевой гайкой.
Шлицевое соединение: Применяется для передачи очень высоких моментов, ударных нагрузок, а также когда требуется возможность осевого перемещения звездочки (например, в коробках передач).
Коническая ступица с зажимным кольцом (система Taper-Lock или аналоги): Обеспечивает высокую точность центровки и надежное крепление без необходимости прессовой посадки. Упрощает монтаж и демонтаж. Широко используется в приводной технике.
Фланцевое соединение: Звездочка крепится болтами к фланцу, который, в свою очередь, жестко посажен на вал. Позволяет использовать стандартные звездочки без ступицы.

Заключение

Двухрядные звездочки представляют собой оптимальное инженерное решение для цепных передач, работающих в условиях повышенных нагрузок и требований к надежности. Их правильный выбор, основанный на точном расчете параметров, учете условий эксплуатации и корректном монтаже, является залогом долговечности и безотказности всего механизма. Понимание конструктивных особенностей, материалов, правил обслуживания и диагностики износа позволяет специалистам эффективно применять данный тип компонентов, минимизируя простои и затраты на ремонт. При проектировании новых систем или модернизации существующих приводов двухрядные звездочки следует рассматривать как ключевой элемент, от которого во многом зависит производительность и ресурс оборудования.

Звездочки двухрядные