Цепи тяговые вильчатые

Цепи тяговые вильчатые: конструкция, стандарты и применение в электроэнергетике

Цепи тяговые вильчатые (также известные как вилочные тяговые цепи, цепи для натяжных зажимов) представляют собой специализированный тип сварных грузоподъемных цепей, предназначенный для создания регулируемых и надежных соединений в системах натяжения и подвески проводов и грозозащитных тросов на воздушных линиях электропередачи (ВЛ), контактных сетях железнодорожного транспорта, а также в такелажных и монтажных работах. Их ключевая функция – передача и восприятие механических нагрузок (растягивающих усилий) с возможностью оперативной регулировки длины.

Конструктивные особенности и составные элементы

Конструкция тяговой вильчатой цепи является комбинированной и включает несколько базовых компонентов:

• Звенья цепи: Изготавливаются из качественной конструкционной стали (например, марки Ст3) или легированных сталей с последующей сваркой. Звенья имеют овальную или деформированно-овальную форму, что обеспечивает высокое сопротивление на разрыв и оптимальное взаимодействие с другими элементами. Прочность цепи нормируется по классу (Grade) – для ответственных применений обычно используется Grade 8 (высокопрочная термообработанная сталь).
• Вильчатый наконечник (вилка): Основной отличительный элемент. Представляет собой стальную кованую или штампованную деталь в форме вилки с двумя «лапками», между которыми располагается отверстие под соединительный палец (болт). Ушко вилки имеет проушину, в которую свободно входит последнее звено цепи. Вилка предназначена для соединения с ответной частью арматуры – ушком натяжного зажима, скобой, рым-болтом или другим звеном.
• Соединительный палец (стяжной болт): Стальной цилиндрический палец с резьбой и гайкой (часто с шайбой и шплинтом) или болт. Он проходит через отверстия в лапках вилки и ответной детали, создавая шарнирное соединение, допускающее небольшой угол отклонения. Для предотвращения самоотвинчивания применяются контргайки, шплинты или самоконтрящиеся гайки.
• Вспомогательные звенья: В комплект цепи могут входить удлиняющие звенья, поворотные звенья (звено-вертлюг) для компенсации закручивания, или концевое звено специальной формы.

Классификация и технические параметры

Тяговые вильчатые цепи классифицируются по нескольким ключевым признакам:

1. По способу регулировки длины:

• Регулируемые (составные): Состоят из двух цепей разной длины, соединенных через общее промежуточное звено (коромысло) или систему отверстий. Это позволяет ступенчато изменять общую длину соединения, что критически важно при монтаже и натяжении проводов.
• Нерегулируемые (цельные): Имеют фиксированную длину, используются в качестве постоянных связующих элементов.

2. По диаметру цепи (калибру):

Диаметр прутка, из которого изготовлены звенья, является основным параметром, определяющим разрушающую нагрузку. Стандартный ряд диаметров: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 30 мм и более.

3. По рабочей нагрузке и классу прочности:

Основные параметры, регламентируемые стандартами ГОСТ, DIN, ISO:

• Разрушающая нагрузка (Номинальная нагрузка разрыва): Минимальное усилие, при котором цепь разрушается.
• Рабочая (допустимая) нагрузка: Максимальное усилие, допустимое при эксплуатации. Определяется с коэффициентом запаса прочности (обычно не менее 4:1 для грузоподъемных цепей, но для ВЛ часто применяется коэффициент 2.5-3, исходя из расчетных нагрузок).

Таблица 1. Примерные характеристики тяговых вильчатых цепей (по ГОСТ 2319-2021, аналог ISO 4778)

Диаметр цепи, d (мм)	Разрушающая нагрузка, мин. (кН)	Допустимая рабочая нагрузка (кН)	Примерная масса 1 метра цепи (кг)
10	70	17.5 — 23.3	2.1
12	100	25.0 — 33.3	3.0
14	135	33.8 — 45.0	4.1
16	180	45.0 — 60.0	5.4
18	225	56.3 — 75.0	6.8
20	280	70.0 — 93.3	8.4
22	340	85.0 — 113.3	10.2

*Допустимая рабочая нагрузка приведена с коэффициентом запаса 4:1 и 3:1 соответственно. Для ВЛ конкретное значение определяется проектом.

Области применения в электроэнергетике

1. Воздушные линии электропередачи (ВЛ): Основная сфера применения.

• Соединение натяжного зажима с анкерной гирляндой изоляторов: Вильчатый наконечник цепи соединяется с ушком натяжного зажима, а конец цепи – с серьгой верхнего изолятора гирлянды.
• Соединение анкерной гирлянды с анкерной опорой: Цепь связывает нижнюю серьгу гирлянды с анкерной плитой или кронштейном на опоре.
• Подвеска грозозащитных тросов: Аналогичная схема используется для натяжения и крепления тросов.
• Регулировка длины оттяжек опор и других элементов.

2. Контактная сеть электрифицированного транспорта: Для регулируемого крепления несущих тросов, фиксации контактных подвесок.

3. Монтажные и такелажные работы: При монтаже тяжелого электротехнического оборудования (трансформаторов, реакторов), для временных растяжек и расчалок.

Нормативная база и стандарты

Производство и применение тяговых вильчатых цепей регламентируется рядом национальных и международных стандартов:

• ГОСТ 2319-2021 (ISO 4778:1990): «Цепи тяговые вильчатые. Технические условия». Основной действующий стандарт в РФ, устанавливающий классификацию, параметры, требования к материалам, прочности, испытаниям и маркировке.
• ГОСТ 19185-73: «Цепи тяговые вильчатые для воздушных линий электропередачи. Конструкция и размеры» (устарел, но используется как справочный).
• ISO 4778: Международный стандарт.
• DIN 763: Немецкий стандарт на вильчатые цепи.
• СТО 56947007-29.120.70.101-2011: Стандарт организации Россети, касающийся арматуры для ВЛ, включая цепи.

Требования к материалам, изготовлению и контролю

Материал звеньев цепи – сталь, соответствующая классу прочности. Для Grade 8 применяются легированные стали (например, 20ХГ2Ц, 23Х2Г2Т) с последующей термообработкой (закалка+отпуск) для достижения высокой прочности и вязкости. Вильчатые наконечники изготавливаются ковкой или горячей штамповкой из сталей 35, 45 или аналогичных. Обязательным этапом является контроль качества сварки звеньев (визуальный, неразрушающий), механические испытания на растяжение выборочных образцов из партии, испытания на износ и гибкость. Готовые изделия должны иметь антикоррозионное покрытие – чаще всего горячее цинкование по ГОСТ 9.307-89, обеспечивающее долговременную защиту в агрессивных атмосферных условиях.

Правила монтажа, эксплуатации и безопасности

• Перед монтажом обязателен визуальный осмотр на отсутствие трещин, деформаций, коррозии, повреждения сварных швов и покрытия.
• Соединительный палец (болт) должен быть правильно подобран по диаметру и прочности, гайка затянута и зашплинтована.
• Запрещается модифицировать цепи (подпиливать, нагревать для гибки, сваривать).
• Нагрузка должна прикладываться строго в плоскости цепи, без перекосов и боковых изгибов.
• Цепи не предназначены для подъема грузов над людьми и для использования в качестве стропов в динамичных подъемных операциях без соответствующего подтверждения пригодности.
• Периодический осмотр в процессе эксплуатации ВЛ проводится в соответствии с графиком планово-предупредительных ремонтов (ППР). Особое внимание уделяется состоянию в местах контакта звеньев и в проушине вилки.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем основное отличие тяговой вильчатой цепи от обычной грузоподъемной?

Тяговая вильчатая цепь является специализированным видом грузоподъемной цепи. Ее ключевое отличие – наличие прикрепленного вильчатого наконечника, оптимизированного для быстрого и надежного соединения с элементами арматуры ВЛ через палец. Конструкция и испытания регламентируются отдельными стандартами (ГОСТ 2319), хотя базовые требования к материалу и прочности звеньев схожи.

Как правильно подобрать диаметр цепи для конкретной ВЛ?

Диаметр цепи является проектной величиной и выбирается на основе расчета механических нагрузок в анкерном пролете: натяжения провода/троса, ветровых и гололедных нагрузок, типа опоры. Расчет ведется с учетом коэффициента запаса прочности (обычно не менее 2.5). За основу берутся данные из проекта ВЛ или типовых решений. Самостоятельный подбор без расчетов недопустим.

Можно ли ремонтировать (заваривать) поврежденную тяговую цепь?

Категорически запрещено. Сварка звеньев выполняется в заводских условиях с контролируемыми технологиями и последующим испытанием. Любая кустарная сварка изменяет структуру металла в зоне термического влияния, создавая концентраторы напряжений и резко снижая надежность. Поврежденная цепь подлежит безусловной замене.

Как часто нужно проводить осмотр цепей на действующей ВЛ?

Периодичность регламентируется «Инструкцией по эксплуатации воздушных линий электропередачи». Внеочередной осмотр проводится после стихийных бедствий (ураганы, гололед) и аварий. Плановые осмотры – в сроки, установленные системой ППР (например, для ВЛ 35-110 кВ – не реже 1 раза в год). Особое внимание – анкерным соединениям.

Какое антикоррозионное покрытие является наиболее долговечным?

Для условий длительной эксплуатации на открытом воздухе «золотым стандартом» является горячее цинкование толщиной не менее 50-70 мкм. Оно обеспечивает как барьерную, так и электрохимическую (протекторную) защиту. Альтернативы – гальваническое цинкование (менее стойкое) или покрытия на основе цинк-алюминиевых сплавов (например, Zincalume), которые также показывают высокую эффективность.

Допустимо ли использование цепей с истончением звеньев из-за износа?

Допустимый износ строго нормируется. Если износ (уменьшение диаметра прутка звена в наиболее тонком месте) превышает 10% от номинального диаметра, цепь должна быть выведена из эксплуатации. Измерение проводится штангенциркулем. Износ более 5% требует усиленного контроля.

Заключение

Цепи тяговые вильчатые являются критически важным элементом силовых конструкций воздушных линий электропередачи и контактных сетей. Их надежность напрямую влияет на бесперебойность энергоснабжения и безопасность объектов инфраструктуры. Правильный выбор в соответствии с проектными нагрузками, соблюдение стандартов при производстве, грамотный монтаж и систематический технический контроль в процессе эксплуатации – обязательные условия для обеспечения длительного и безопасного срока службы этих ответственных элементов. Применение качественной, сертифицированной продукции с соответствующим антикоррозионным покрытием минимизирует риски аварий и снижает затраты на обслуживание в долгосрочной перспективе.