Цепи тяговые втулочные
Цепи тяговые втулочные: конструкция, стандарты, применение и расчет
Цепи тяговые втулочные представляют собой специализированный тип приводных роликовых цепей, конструктивно адаптированный для передачи значительных тяговых усилий в условиях интенсивных ударных и переменных нагрузок, а также в средах с высокой запыленностью или загрязненностью. Их ключевое отличие от стандартных приводных цепей заключается в наличии сплошной втулки (гильзы) на каждом валике, которая увеличивает площадь опорной поверхности и, как следствие, износостойкость шарнира, а также обеспечивает повышенную защиту от абразивного износа. Данный тип цепей является основным тяговым и грузонесущим элементом в разнообразном конвейерном, элеваторном, транспортирующем и подъемно-транспортном оборудовании.
Конструктивные особенности и составные элементы
Тяговая втулочная цепь собирается из последовательно соединенных одинаковых звеньев. Основными компонентами каждого звена являются:
- Внутренние пластины: Пара пластин, прессованных на втулку. Являются основным несущим элементом, воспринимающим растягивающую нагрузку.
- Втулка (гильза): Полый цилиндр, запрессованный во внутренние пластины. Образует наружную обойму шарнира и непосредственно контактирует с роликом. Изготавливается из цементируемых сталей с последующей закалкой и часто дополнительным упрочняющим покрытием.
- Ролик: Надет на втулку и служит для взаимодействия с зубьями ведущей и ведомой звездочек, а также для уменьшения трения качения. В тяговых цепях может иметь увеличенный диаметр и специальный профиль (например, с фланцем).
- Валик: Проходит через втулки двух смежных звеньев и запрессован в отверстия внешних пластин. Является осью вращения шарнира. Подвергается объемной закалке.
- Внешние пластины: Пара пластин, прессованных на валик. Соединяют два соседних внутренних звена в единую цепь.
- Пластины: Изготавливаются из средне- или высокоуглеродистых сталей (например, 50, 65Г, 50CrV4) методом холодной штамповки. Для повышения усталостной прочности применяется цементация или закалка ТВЧ.
- Втулки и валики: Производятся из цементируемых сталей (например, 20ХН3А, 15NiCr13). После механической обработки подвергаются цементации на глубину 0.8-1.5 мм с последующей закалкой и низким отпуском, что обеспечивает твердую износостойкую поверхность (58-62 HRC) и вязкую сердцевину.
- Ролики: Материал аналогичен втулкам. Термообработка направлена на достижение высокой поверхностной твердости.
- F) ≥ [S]
- Пластинчатые конвейеры: Цепь служит основой для крепления несущих пластин. Используются цепи типов M… (ISO) или С… (ANSI).
- Скребковые конвейеры: К звеньям цепи крепятся скребки, перемещающие сыпучий материал по желобу.
- Ковшовые элеваторы: Цепи с прикрепленными ковшами для вертикального или крутонаклонного подъема сыпучих материалов. Требуют высокого запаса прочности.
- Машины непрерывного транспорта (толкатели, тележки): Цепь с прикрепленными толкателями используется в сборочных линиях, складах.
- Эскалаторы и пассажирские конвейеры (траволаторы): Применяются специальные тяговые цепи с повышенными требованиями к безопасности, плавности хода и долговечности.
- Монтаж: Должен обеспечивать соосность валов звездочек и параллельность их рабочих плоскостей. Натяжение цепи регулируется натяжными устройствами (винтовыми, пружинными, грузовыми). Провисание ветви при горизонтальной передаче не должно превышать 2-4% от межосевого расстояния.
- Смазка: Является ключевым фактором увеличения срока службы. Рекомендуется регулярная подача пластичной или жидкой смазки (в зависимости от конструкции) непосредственно в зазоры шарниров. Для ответственных применений используются системы автоматической централизованной смазки.
- Контроль: В процессе эксплуатации необходимо периодически измерять удлинение цепи из-за износа шарниров. Превышение допустимого удлинения (обычно 2-3% от первоначальной длины) ведет к ухудшению зацепления со звездочкой и требует замены цепи. Также контролируется равномерность износа зубьев звездочек.
- шаг). Если относительное удлинение превысило допустимое значение (указанное в паспорте оборудования, обычно 2-3%), цепь подлежит замене. Также признаками износа являются повышенный шум, «подскакивание» на звездочке и визуальный износ пластин в зоне контакта с валиком.
- Отсутствие или недостаточность смазки: Ведущая причина абразивного и адгезионного износа шарниров.
- Несоосность звездочек: Вызывает неравномерный износ пластин и валиков, перекос цепи.
- Перегрузки и ударные нагрузки, превышающие расчетные.
- Работа в агрессивной или абразивной среде без соответствующих защитных покрытий или систем очистки.
- Неправильное натяжение: Слишком слабое приводит к слету и ударам; слишком сильное – к повышенной нагрузке на валы и подшипники, перегреву шарниров.
Наличие сплошной втулки между валиком и роликом принципиально важно: она предотвращает прямой контакт валика с роликом, распределяет нагрузку на большую площадь, удерживает смазку внутри шарнира и выступает барьером для абразивных частиц. Для особо тяжелых условий эксплуатации выпускаются модификации с твердым покрытием втулок и валиков (например, хромовым) или цепи с прикрепляемыми скребками для самоочистки.
Классификация и основные стандарты
Тяговые втулочные цепи стандартизированы по ряду международных и национальных стандартов, определяющих их типоразмеры, геометрию и прочностные характеристики.
Таблица 1. Основные стандарты тяговых втулочных цепей
| Стандарт | Обозначение (пример) | Ключевая особенность | Область применения |
|---|---|---|---|
| ISO 1977 / ГОСТ 588 | ЦТВ… (M80, M160, M250) | Метрический ряд. Шаг цепи выражен в миллиметрах, деленных на 10 (M80 = шаг 80 мм). Основной стандарт в РФ и ЕС. | Цепные конвейеры общего назначения, элеваторы, машины непрерывного транспорта. |
| ANSI/ASME B29.12M (тяговые) | С… (С2040, С2050, С2060) | Дюймовый ряд. Первые две цифры – шаг в восьмых долях дюйма, последние две – ширина в сотых долях дюйма. | Оборудование американского производства, горнодобывающая промышленность. |
| DIN 8165 / 8166 / 8167 | M… (M80, M160), S… (S400) | Немецкий стандарт, близкий к ISO. DIN 8167 определяет цепи с прикрепляемыми скребками. | Конвейеры, эскалаторы, подъемно-транспортные системы. |
Цепи также классифицируются по типу ролика: с нормальным роликом, с удлиненным роликом (для лучшего зацепления), с фланцевым роликом (для центрирования на звездочке). По конструкции различают обычные и разборные (с раскрывающимся звеном) цепи.
Материалы и технологии изготовления
Прочность и долговечность цепи определяются материалами и термообработкой ее компонентов.
Сборка цепи завершается процессом предварительного натяга (приработки) шарниров, что обеспечивает равномерное распределение нагрузки и правильную работу с самого начала эксплуатации.
Основные параметры и расчет прочности
Выбор типоразмера цепи осуществляется на основе расчета по разрушающей нагрузке с учетом необходимого запаса прочности (коэффициента запаса).
Таблица 2. Основные параметры и характеристики тяговых втулочных цепей по ISO 1977 (выборочно)
| Обозначение цепи | Шаг, мм | Внутренняя ширина, мм | Диаметр валика, мм | Диаметр ролика, мм | Разрушающая нагрузка, кН (min) | Масса 1м, кг (прибл.) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| M40 | 40 | 12 | 6 | 16 | 63 | 2.1 |
| M80 | 80 | 23 | 11 | 30 | 160 | 6.2 |
| M160 | 160 | 42 | 18 | 50 | 400 | 18.5 |
| M250 | 250 | 60 | 25 | 70 | 630 | 38.0 |
Расчетная формула для проверки цепи по статической прочности:
S = Q / (K
где:
S – фактический коэффициент запаса прочности;
Q – разрушающая нагрузка для выбранного типоразмера (из таблицы), Н;
K – коэффициент динамичности и режима работы (обычно 1.2 – 1.7);
F – максимальное рабочее (тяговое) усилие в цепи, Н;
[S] – допустимый коэффициент запаса прочности. Для тяговых цепей при среднем режиме работы принимается не менее 7-9, для тяжелого и ударного – 10-12 и выше.
Помимо статического расчета, для высокоскоростных приводов необходим проверочный расчет на усталостную прочность и анализ резонансных частот.
Области применения и примеры использования
Тяговые втулочные цепи применяются в качестве несущего и тягового органа в следующих типах оборудования:
Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание
Правильный монтаж и обслуживание критически важны для ресурса цепи.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем тяговая втулочная цепь принципиально отличается от приводной роликовой?
Тяговая цепь рассчитана в первую очередь на работу в условиях значительных растягивающих нагрузок, часто с ударным характером. Она имеет более массивные пластины, усиленные шарниры (втулки), часто увеличенный шаг и может комплектоваться специальными присоединительными элементами (скребками, ковшами). Приводная цепь оптимизирована для передачи крутящего момента на относительно высоких скоростях с минимальными вибрациями.
Как правильно определить износ цепи и момент ее замены?
Основной критерий – удлинение цепи из-за износа шарниров. Измеряется длина N звеньев в рабочем состоянии под умеренным натяжением. Новую длину сравнивают с номинальной (N
Можно ли соединять цепи разных производителей, но одного стандарта?
Формально, если цепи соответствуют одному стандарту (например, ISO 1977 M160), их геометрические параметры должны быть идентичны. Однако на практике допуски разных производителей, различия в материалах и термообработке могут привести к неравномерному распределению нагрузки и ускоренному износу. Настоятельно рекомендуется использовать цепи одного производителя и одной партии на одном приводе. В исключительных случаях соединение возможно, но требует усиленного контроля.
Какие факторы наиболее сильно сокращают срок службы тяговой цепи?
Что такое «калиброванная» цепь и где она применяется?
Калиброванная цепь подвергается дополнительной механической обработке после сборки для обеспечения высокой точности шага и параллельности валиков. Это минимизирует погрешность позиционирования в прецизионных системах синхронного транспорта (например, в сборочных автоматах, печатных машинах) и обеспечивает плавный, бесступенчатый ход. Такие цепи существенно дороже обычных.
Заключение
Тяговые втулочные цепи являются критически важным, высоконагруженным компонентом в широком спектре промышленного транспортирующего оборудования. Их надежная и долговечная работа обеспечивается правильным выбором типоразмера на основе корректного инженерного расчета с учетом всех динамических факторов, строгим соблюдением правил монтажа и центровки, а также регулярным техническим обслуживанием с акцентом на качественную смазку шарниров. Понимание конструкции, стандартов и механизмов износа позволяет специалистам оптимизировать эксплуатационные расходы и предотвращать внеплановые простои технологических линий.