Цепи роликовые серии ПР

Цепи роликовые приводные нормальной точности серии ПР: конструкция, параметры, применение

Цепи роликовые приводные нормальной точности серии ПР (ГОСТ 13568-97, аналог международного стандарта ISO 606 типа А) являются наиболее распространенным и универсальным типом приводных цепей в мировой промышленности. Они предназначены для передачи механической энергии между параллельными валами в цепных передачах (приводах) станков, конвейеров, сельскохозяйственных, дорожных машин и другого промышленного оборудования. Серия ПР характеризуется нормальной точностью изготовления, что определяет ее баланс между стоимостью, долговечностью и областью применения.

Конструкция и материалы

Базовая конструкция цепи ПР включает следующие элементы, собранные в шарнирно-звеньевую систему:

• Внутренние пластины: Прессуются на втулки, образуя внутреннее звено. Изготавливаются из среднеуглеродистых или легированных сталей (например, 50, 40Х) с последующей термообработкой (закалка и отпуск) для достижения высокой твердости и износостойкости рабочих поверхностей.
• Наружные пластины: Прессуются на оси, образуя наружное звено. Материал и термообработка аналогичны внутренним пластинам.
• Втулка: Стальная цементированная деталь, запрессованная во внутренние пластины. Является наружной обоймой шарнира и основным элементом, подверженным износу.
• Ось: Стальной закаленный стержень, запрессованный в наружные пластины. Вращается внутри втулки, образуя шарнир.
• Ролик: Стальная закаленная деталь, свободно насаженная на втулку. Его основная функция – уменьшение износа зубьев звездочки и втулки за счет замены трения скольжения на трение качения при входе в зацепление. Также ролик способствует снижению шума и вибраций.

Сборка цепи осуществляется путем соединения внутреннего и наружного звеньев с последующей механической (заклепкой) или термической (расклепкой) фиксацией осей. Для обеспечения смазки шарниров в пластинах часто выполняются отверстия.

Основные параметры и обозначение

Ключевым параметром цепи является шаг (P) – расстояние между осями двух соседних роликов. На основе шага строится вся размерная номенклатура. Обозначение цепи по ГОСТ 13568-97: ПР-XX.XX-XXXX, где:

• ПР – цепь приводная роликовая.
• XX.XX – шаг цепи в долях дюйма (например, 12.7, 15.875, 19.05, 25.4). Несмотря на метрическое обозначение в мм, шаг происходит от дюймового ряда.
• XXXX – разрушающая нагрузка в десятках килограмм-сил (даН). Например, ПР-12.7-1820 означает цепь с шагом 12.7 мм и разрушающей нагрузкой 18200 Н (≈1820 кгс).

Таблица основных размеров и характеристик цепей серии ПР (выдержка из ГОСТ 13568-97)

Обозначение цепи	Шаг P, мм	Диаметр ролика d1, мм, max	Внутренняя ширина b1, мм, min	Диаметр оси d2, мм, max	Длина звена L, мм, max	Разрушающая нагрузка Q, кН (кгс), не менее	Масса 1 м цепи, кг, ориентировочно
ПР-8.00-1720	12.70	7.95	7.85	3.66	14.38	17.80 (1815)	0.65
ПР-12.7-1820	12.70	8.51	7.85	4.45	14.38	18.20 (1855)	0.75
ПР-12.7-2000	12.70	8.51	7.85	4.45	14.38	20.00 (2039)	0.80
ПР-15.875-2300	15.875	10.16	9.65	5.08	18.11	23.00 (2345)	1.10
ПР-19.05-3180	19.05	11.91	12.70	5.94	22.78	31.80 (3242)	1.90
ПР-25.4-5000	25.40	15.88	15.88	7.92	29.29	50.00 (5097)	3.00
ПР-31.75-6300	31.75	19.05	19.05	9.53	35.76	63.00 (6422)	4.50
ПР-38.1-8000	38.10	22.23	25.40	11.10	45.44	80.00 (8155)	6.50
ПР-50.8-12700	50.80	28.58	31.75	14.80	58.55	127.00 (12950)	11.00

Модификации и специальные исполнения

На базе стандартной цепи ПР выпускаются многочисленные модификации для расширения функциональности:

• Цепи ПР с усиленными пластинами (ПРУ, ПРД): Имеют увеличенную толщину пластин и, как следствие, повышенную разрушающую нагрузку при том же шаге.
• Цепи с твердостью по Роквеллу HRC 40-45 (H-цепи): Обладают повышенной износостойкостью шарниров за счет улучшенной термообработки втулок и осей.
• Цепи с приставными деталями: На стандартные звенья крепятся дополнительные пластины, кронштейны, пальцы или скобы для крепления рабочих органов (полотен, ковшей, скребков). Это основа для создания пластинчатых, скребковых и полочных конвейеров.
• Цепи с защитными покрытиями: Оцинкованные, оксидированные или покрытые кадмием цепи для работы в условиях повышенной влажности и коррозионной активности.
• Цепи с полыми валиками: Позволяют крепить дополнительные элементы через отверстие в оси.
• Двухрядные (2ПР), трехрядные (3ПР) и многорядные цепи: Состоят из нескольких параллельных рядов стандартных звеньев, соединенных общими осями. Позволяют пропорционально увеличить нагрузочную способность без увеличения шага, что критично для передач с ограничениями по габаритам.

Критерии выбора и расчет цепной передачи

Выбор цепи ПР для конкретного привода осуществляется на основе кинематического и силового расчета. Основные этапы:

1. Определение передаточного числа (i): i = n₁ / n₂ = z₂ / z₁, где n – частота вращения, z – число зубьев звездочек.
2. Выбор числа зубьев малой (ведущей) звездочки (z₁): Рекомендуется z_1min = 17-19 для ПР. Увеличение z₁ снижает шум и износ, но увеличивает габариты.
3. Определение расчетной мощности (P_p): P_p = P
4. K_э, где P – мощность на ведущем валу, K_э – эксплуатационный коэффициент (учитывает тип привода, характер нагрузки, режим работы, способ смазки).
5. Выбор шага цепи (P): По таблицам номинальной мощности (предоставляются производителями) в зависимости от P_p и n₁. Меньший шаг обеспечивает плавность хода и меньший шум, больший шаг –更高的负载能力 при той же скорости.
6. Определение геометрии передачи: Расчет межосевого расстояния (a), длины цепи в шагах (L_p), числа зубьев большой звездочки (z₂).
7. Проверка по частоте вращения и давлению в шарнирах: Фактическая частота вращения не должна превышать предельно допустимую для данного шага. Давление в шарнирах не должно превышать допустимое для обеспечения требуемого ресурса.
8. Уточняющий расчет на долговечность: Расчет ресурса в часах по критерию износостойкости шарниров.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Правильный монтаж и обслуживание критичны для достижения заявленного ресурса цепи ПР.

• Натяжение: Цепь не должна иметь чрезмерного натяжения. Нормальным считается провисание 2-4% от межосевого расстояния. Перетяжка приводит к повышенной нагрузке на валы, подшипники и ускоренному износу шарниров.
• Соосность валов и параллельность звездочек: Несоосность – одна из основных причин сбегания цепи и неравномерного износа.
• Смазка: Наиболее важный фактор долговечности. Рекомендуется непрерывная подача масла в зону зацепления на ведущую звездочку. При невозможности – регулярная ручная или капельная смазка. Тип масла – индустриальное, соответствующее условиям работы.
• Защита: Цепные передачи должны быть ограждены кожухами для безопасности персонала и защиты от попадания абразива, влаги.
• Контроль износа: Основной признак износа – удлинение цепи из-за увеличения шага шарниров. Замена необходима при удлинении на 3% от первоначальной длины.

Области применения

Цепи ПР находят применение практически во всех отраслях промышленности:

• Общее машиностроение: Приводы станков (токарных, фрезерных, сверлильных), насосов, компрессоров.
• Транспортное и сельскохозяйственное машиностроение: Приводы хода и рабочих органов комбайнов, косилок, приводы конвейеров, элеваторов.
• Нефтегазовая промышленность: Приводы буровых установок, насосных агрегатов.
• Пищевая промышленность: Конвейеры для транспортировки продукции, упаковочное оборудование (в исполнениях с допустимыми для контакта с пищевыми продуктами смазками и покрытиями).
• Строительство и дорожная техника: Приводы асфальтоукладчиков, виброкатков, бетононасосов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие цепи ПР от цепи ПВ (ПВ-9,525)?

Цепь ПВ (приводная втулочная) не имеет ролика. В ее шарнире ось непосредственно контактирует со втулкой. Это делает ее дешевле, но менее износостойкой и более шумной. Цепи ПВ применяются в тихоходных передачах с небольшими нагрузками, часто в сельхозтехнике. Цепь ПР, благодаря ролику, имеет более высокий КПД, ресурс и допускает большие скорости.

Как правильно определить износ цепи ПР и когда ее менять?

Наиболее точный метод – измерение общего удлинения на контрольном участке (обычно 10-20 звеньев) под стандартным измерительным усилием. Удлинение на 3% от первоначальной длины является критическим. На практике также признаками износа являются: повышенный шум, «подскакивание» цепи на звездочке, видимое провисание при нормальном натяжении.

Можно ли соединять цепи ПР разных производителей?

Категорически не рекомендуется. Несмотря на соответствие одному ГОСТ/ISO, допуски на размеры у разных производителей могут незначительно отличаться. Соединение таких цепей приводит к неравномерному распределению нагрузки по звеньям, ускоренному износу и возможному обрыву.

Что означает маркировка «H» на пластине цепи (например, ПР-25.4H)?

Буква «H» (от английского «Hardened» – закаленный) указывает на исполнение цепи с повышенной твердостью деталей шарнира (втулок и осей), обычно до HRC 45-50. Такие цепи имеют увеличенный ресурс по износостойкости на 30-60% по сравнению со стандартной цепью ПР и рекомендуются для работы в условиях абразивного износа или при интенсивных нагрузках.

Как выбрать между однорядной и двухрядной цепью?

Выбор основан на расчете по мощности. Если для передачи требуемой мощности на данной скорости требуется цепь с шагом больше оптимального (например, из-за ограничений по диаметру звездочки или допустимой частоте вращения), переходят на многорядное исполнение. Двухрядная цепь (2ПР) при том же шаге имеет примерно в 1.7 раза большую разрушающую нагрузку, чем однорядная.

Каковы основные причины преждевременного выхода из строя цепей ПР?

• Отсутствие или недостаточность смазки: Более 80% отказов связаны с износом шарниров из-за сухого трения.
• Несоосность валов и звездочек: Вызывает неравномерный износ пластин и боковой износ роликов и втулок.
• Перегрузка: Работа с нагрузками, превышающими расчетные, приводит к усталостному разрушению пластин или выкрашиванию тел качения.
• Загрязнение абразивом: Попадание пыли, песка, стружки в шарниры действует как абразивная паста, резко сокращая ресурс.
• Неправильное натяжение: Как чрезмерное, так и недостаточное натяжение вредно.