Пластинчато-втулочные цепи

Пластинчато-втулочные цепи: конструкция, стандарты, применение и выбор

Пластинчато-втулочная цепь представляет собой тягово-транспортирующее устройство, состоящее из последовательно соединенных шарнирных звеньев. В отличие от роликовых цепей, она не имеет роликов, что определяет ее ключевые особенности: повышенную износостойкость, способность выдерживать значительные статические и ударные нагрузки, а также устойчивость к работе в условиях сильного загрязнения и абразивных сред. Основная функция – передача механической энергии для перемещения грузов или приведения в движение механизмов в промышленных установках.

Конструкция и основные компоненты

Конструкция цепи является сборной и включает несколько базовых элементов, чье качество и точность изготовления напрямую влияют на эксплуатационные характеристики.

• Пластины (щеки): Изготавливаются методом штамповки из качественных сталей (часто с последующей термообработкой). Бывают внутренние и внешние, попарно соединяются с втулками и валиками соответственно. Форма и толщина пластин определяют прочность цепи на растяжение.
• Втулка: Полая закаленная деталь, запрессованная в отверстия внутренних пластин. Является внутренним подшипником скольжения для валика, непосредственно воспринимает нагрузку и износ.
• Валик: Сплошной стержень, проходящий через втулку и соединяющий внутреннее и внешнее звенья. Фиксируется в отверстиях внешних пластин (часто развальцовкой или стопорными кольцами). Передает усилие с втулки на пластины.
• Дополнительные элементы: В зависимости от назначения, цепи могут комплектоваться приваренными или приклепанными накладками, крючьями, скобами, перфорированными пластинами для крепления ковшей, полок конвейера и других рабочих органов.

Классификация и стандарты

Пластинчато-втулочные цепи стандартизированы. Основные стандарты: ISO (DIN) 1977 / ГОСТ 588-2014 (цепи пластинчатые) и ANSI. Классификация ведется по нескольким признакам.

По типу конструкции:

• Цепи общего назначения (катковые): Имеют гладкую поверхность втулки. Применяются на прямолинейных участках, где цепь движется по направляющим.
• Цепи с ходовыми катками: На втулку напрессован каток (ролик), который катится по направляющей. Это снижает трение и износ, позволяет использовать цепи на сложных трассах с поворотами в горизонтальной плоскости. Наиболее распространенный тип в конвейерной технике.
• Цепи со специальными катками: Фланцевые, ребордные, сдвоенные – для специфичных задач позиционирования или движения по особым путям.

По рядам:

• Однорядные (Simplex): Базовая конструкция.
• Двухрядные (Duplex) и трехрядные (Triplex): Соответственно, с двумя или тремя параллельными рядами пластин. Увеличивают ширину цепи и, как следствие, разрушающую нагрузку при сохранении шага.

Основные параметры и маркировка

Параметры цепи определяются ее типоразмером согласно стандарту. Маркировка, например, M80-2-400 по ГОСТ 588-2014 или P80-2-400 по ISO, расшифровывается следующим образом:

• M/P80: Шаг цепи в миллиметрах, деленный на 10 (т.е. шаг 80 мм). Буква M (метрическая) или P (Pitch).
• 2: Ширина внутреннего звена (между внутренними пластинами) в дюймах, деленная на 8 (2 = 2/8″ = 1/4″ = 25.4 мм).
• 400: Минимальная разрушающая нагрузка в кН (килоньютонах).

Таблица 1. Основные параметры некоторых типоразмеров пластинчато-втулочных цепей (ISO/DIN 1977)

Обозначение (Пример)	Шаг, мм	Ширина внутр. звена, мм	Диаметр валика, мм	Толщина пластины, мм	Мин. разруш. нагрузка, кН
P63-1-160	63.5	12.7	11.0	4.8	160
P80-2-400	80.0	25.4	14.0	6.0	400
P100-3-630	100.0	38.1	18.0	8.0	630
P160-4-1600	160.0	50.8	25.0	10.0	1600

Сферы применения в энергетике и промышленности

Благодаря надежности, пластинчато-втулочные цепи являются ключевым компонентом в критически важных и тяжелонагруженных установках.

• Топливоподача и золоудаление на ТЭС и ТЭЦ: Скребковые и полочные конвейеры (энтолейры), перемещающие уголь, шлак, золу. Цепи работают в условиях абразивного износа, высокой запыленности, часто при повышенных температурах.
• Мусоросжигательные заводы: Цепи колосниковых решеток, которые транспортируют и переворачивают отходы в процессе горения. Экстремальные условия: термические нагрузки, коррозионно-активные среды, ударные воздействия.
• Металлургическая промышленность: Конвейеры для транспортировки горячего агломерата, окатышей, кокса, литейные конвейеры.
• Горнодобывающая промышленность: Затворы бункеров, питатели, тяжелые пластинчатые конвейеры для руды и горной массы.
• Машиностроение: Сборочные и сборочно-сварочные линии, линии окраски, тяжелые грузовые подвесные конвейеры.

Критерии выбора и расчет

Выбор цепи является инженерной задачей, требующей учета множества факторов. Упрощенный алгоритм включает следующие шаги:

1. Определение рабочей нагрузки (S): Расчет суммарного усилия, включающего вес груза, тяговое усилие, сопротивление движению, ускорение.
2. Выбор коэффициента запаса прочности (f): Зависит от типа привода, характера нагрузки (равномерная, ударная), условий работы (загрязнение, температура). Для тяжелых условий в энергетике f может достигать 10-15 и более.
3. Расчет минимальной разрушающей нагрузки цепи: P_треб = S
4. f.
5. Подбор типоразмера: По каталогу выбирается цепь, у которой минимальная разрушающая нагрузка (P_кат) равна или превышает P_треб.
6. Учет условий износа: При высоком абразивном износе может потребоваться цепь с увеличенным диаметром валика и втулки (для запаса по износу) или со специальными покрытиями (например, диффузионное цинкование).
7. Конфигурация: Решение о необходимости катков, типа присоединительных элементов (накладки, перфорация).

Таблица 2. Рекомендуемые коэффициенты запаса прочности (f) в зависимости от условий работы

Условия работы привода	Характер нагрузки	Коэффициент запаса, f
Спокойная нагрузка, электропривод	Равномерная, без толчков	7-9
Умеренные толчки, двигатель внутреннего сгорания	Неравномерная	8-10
Сильные толчки, ударная нагрузка	Резко переменная	10-12 и более
Абразивная среда, высокие температуры (топливоподача, золоудаление)	Любая	12-20 (с учетом износа)

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Правильный монтаж и обслуживание напрямую определяют ресурс цепи и надежность всей установки.

• Монтаж: Требует точной соосности валов звездочек, параллельности направляющих. Натяжение цепи должно исключать провисание, но не создавать избыточную нагрузку на валы и подшипники. Соединительные звенья должны устанавливаться строго по инструкции производителя.
• Смазка: Критически важный фактор. Смазка снижает износ шарнира (валик-втулка), отводит тепло, защищает от коррозии. Предпочтительна регулярная автоматическая капельная или циркуляционная смазка. В условиях сильного загрязнения применяются густые консистентные смазки с твердыми смазывающими добавками (графит, дисульфид молибдена).
• Контроль: Регулярный замер удлинения цепи (превышение номинального шага на 2-3% обычно является сигналом к замене), визуальный осмотр на предмет трещин в пластинах, износа катков и зубьев звездочки.
• Безопасность: Все ограждения приводов и движущихся частей должны быть установлены. Работы по обслуживанию проводятся только при полной остановке и блокировке привода (система LOTO).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие пластинчато-втулочной цепи от роликовой приводной?

Роликовая цепь предназначена в первую очередь для передачи мощности на высоких скоростях с минимальными потерями, ролик обкатывается по зубу звездочки. Пластинчато-втулочная цепь – это тяговая цепь, рассчитанная на высокие статические и ударные нагрузки при сравнительно низких скоростях. Отсутствие ролика (или наличие ходового катка) делает ее более выносливой к загрязнению и износу в шарнире.

Как правильно определить износ цепи и момент ее замены?

Основной критерий – удлинение цепи из-за износа шарниров. Измеряется длина 10-20 звеньев в натянутом состоянии. Если фактическая длина превышает номинальную более чем на 2-3%, цепь подлежит замене. Дополнительные признаки: повышенный шум, «подскакивание» на звездочке, видимый износ пластин в зоне контакта с валиком/втулкой, трещины.

Можно ли соединять цепи разных производителей, но одного типоразмера?

Категорически не рекомендуется. Несмотря на соответствие одному стандарту, допуски на геометрию, твердость материалов и технология сборки могут различаться. Это приводит к неравномерному распределению нагрузки, ускоренному износу и риску разрушения. Следует использовать цепи и соединительные звенья одного производителя и одной партии.

Какая смазка наиболее эффективна для цепей систем золоудаления?

В условиях высокой абразивной запыленности (зола) жидкие масла могут образовывать абразивную пасту. Предпочтение отдается высоковязким консистентным смазкам (например, на литиевой или комплексной основе) с антизадирными (EP) и противозадирными присадками. В последнее время эффективно применяются смазки с твердыми смазывающими частицами (графит, MoS2), которые создают защитный слой даже при вымывании основы.

Что означает маркировка «H» или «HA» в обозначении цепи?

Буква «H» (Heavy) или «HA» (Heavy Series, A-type) указывает на усиленное исполнение цепи: увеличенная толщина пластин, больший диаметр валика и втулки при том же шаге. Такие цепи имеют более высокую разрушающую нагрузку и запас на износ, что делает их предпочтительными для тяжелых условий в энергетике и горнодобыче.

Заключение

Пластинчато-втулочные цепи являются высоконадежным и специализированным решением для тяжелых условий эксплуатации в энергетике, металлургии и добывающей промышленности. Их правильный выбор, основанный на точном расчете нагрузок и учете абразивного износа, а также строгое соблюдение регламентов монтажа, смазки и технического обслуживания, являются залогом бесперебойной работы ответственных производственных конвейеров и транспортеров. Понимание конструкции, стандартов и принципов работы данных цепей позволяет инженерно-техническому персоналу принимать обоснованные решения по их применению и обслуживанию, минимизируя риски простоев и повышая общую надежность технологических систем.