Цепи пластинчатые приводные

Цепи пластинчатые приводные: конструкция, типы, применение и расчет

Цепь пластинчатая приводная (ППЦ) представляет собой тяговый грузовой механизм, состоящий из последовательно соединенных шарнирно-зубчатых звеньев. В отличие от роликовых цепей, они предназначены для передачи значительных усилий при низких и средних скоростях, а также для транспортирования грузов. Основная сфера применения – тяжелое машиностроение, конвейерные системы, металлургическое, горнодобывающее и энергетическое оборудование, где требуются высокая прочность, надежность и способность работать в условиях ударных нагрузок, загрязнения и абразивного износа.

Конструкция и основные элементы

Базовая конструкция пластинчатой цепи включает в себя следующие элементы:

• Пластины (щеки): Основной несущий элемент. Изготавливаются методом штамповки из высококачественных сталей (часто легированных, таких как 40Х, 65Г) с последующей термообработкой (закалка, отпуск) для достижения требуемой твердости и износостойкости. Пластины бывают плоские, согнутые, с фланцами или отверстиями для крепления навесного оборудования.
• Втулка (ось): Стальной цилиндр, запрессованный в отверстия пластин одного звена. Служит осью вращения для ролика и местом шарнирного соединения с пластинами соседнего звена.
• Ролик: Надет на втулку и свободно вращается на ней. Непосредственно контактирует с зубьями звездочки, уменьшая трение и износ. Может быть гладким, с ребордой или иметь специальный профиль.
• Палец (валик): Стальной стержень, проходящий через втулки соседних наборов пластин и скрепляющий звенья в единую цепь. Фиксируется от осевого смещения шплинтами, стопорными кольцами или посадкой с натягом.

Ключевым отличием является шарнирное соединение «палец-втулка», которое требует эффективной смазки для снижения износа в условиях высоких нагрузок.

Классификация и типы пластинчатых цепей

Классификация осуществляется по нескольким ключевым параметрам.

1. По типу конструкции и ГОСТам:

• Цепи пластинчатые приводные по ГОСТ 13599-2019 (ранее ГОСТ 13599-75): Основной стандарт для приводных цепей. Цепи обозначаются буквой «П» (приводная) и цифрами, указывающими шаг в миллиметрах и ширину в сантиметрах. Пример: П2-100 (шаг 32 мм, ширина 100 мм).
• Цепи пластинчатые грузовые (транспортерные) по ГОСТ 588-2018: Предназначены для перемещения грузов. Имеют модификации: с плоскими катками (тип 0), с ребордами на катках (тип 1, 3), с фланцами на пластинах (тип 2, 4). Обозначение включает тип, шаг и ширину. Пример: ЦТ-100-400 (цепь транспортерная, тип 0, шаг 100 мм, ширина 400 мм).
• Цепи разборные (PR-цепи): Звенья таких цепей могут быть быстро разъединены без специального инструмента, что упрощает монтаж и изменение длины.
• Цепи с ходовыми катками увеличенного диаметра: Применяются на рольгангах для снижения сопротивления качению.

2. По типу рабочей поверхности пластин:

• Плоские (гладкие): Стандартное исполнение.

С фланцами (перфорированные): Имеют отверстия или выступы для крепления ковшей, скребков, люлек или других рабочих органов конвейера.

• Согнутые (желобчатые): Используются в качестве несущего полотна для перемещения сыпучих или штучных грузов.

3. По количеству пластин в звене (ширине):

• Однорядные (нормальной и большой ширины).
• Многорядные (сдвоенные, строенные) – для увеличения несущей способности.

Основные параметры и технические характеристики

Выбор цепи осуществляется на основе расчета по следующим параметрам:

• Шаг цепи (t): Расстояние между осями соседних валиков. Определяет габариты цепи и звездочки. Стандартные ряды: 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400 мм и более.
• Ширина цепи (B): Расстояние между внутренними плоскостями пластин. Влияет на прочность и устойчивость.
• Диаметр ролика (D_р): Влияет на износостойкость и плавность зацепления.
• Разрушающая нагрузка (Q): Минимальная статическая нагрузка, при которой происходит разрушение цепи. Указывается в технической документации.
• Допускаемое рабочее усилие [F]: Максимальное усилие, которое цепь может передавать в условиях длительной эксплуатации. Определяется с учетом коэффициента запаса прочности (обычно от 6 до 10 для приводных цепей).

Таблица 1. Примеры параметров цепей по ГОСТ 13599-2019

Обозначение цепи	Шаг t, мм	Ширина B, мм	Диаметр ролика Dр, мм	Разрушающая нагрузка min, кН	Масса 1м, кг
П-80-160	80	160	36	160	12.5
П-100-200	100	200	45	250	19.5
П-125-250	125	250	56	400	30.5
П-160-320	160	320	71	630	49.0

Расчет пластинчатой приводной цепи

Расчет выполняется для определения минимально допустимой ширины цепи по условиям прочности, износостойкости и динамической выносливости.

1. Определение расчетного усилия в цепи (F_р):

F_р = F_max

• K_д, где:

• F_max – максимальное статическое усилие в ветви цепи (от передаваемой мощности, веса груза, сопротивления движению).
• K_д – коэффициент динамичности, учитывающий характер нагрузки (для равномерной – 1.0-1.2, для ударной – 1.3-1.8).

2. Проверка по условию статической прочности:

n = Q / F_р ≥ [n], где:

• n – фактический коэффициент запаса прочности.
• Q – разрушающая нагрузка выбранной цепи (из каталога).
• [n] – допускаемый коэффициент запаса прочности. Для пластинчатых цепей при нормальных условиях принимается [n] = 6-10.

3. Проверка по давлению в шарнирах (износостойкость):

p = F_р

• K_э / A ≤ [p], где:

• p – расчетное давление в шарнире.
• K_э – коэффициент эксплуатации (учитывает смазку, загрязнение, расположение передачи).
• A – проекция площади контакта валика и втулки (A ≈ d
• b, где d – диаметр валика, b – длина втулки).
• [p] – допускаемое давление (для стальных закаленных цепей при периодической смазке – 20-30 МПа).

Этот расчет часто является определяющим для ресурса цепи.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Правильный монтаж и уход критически важны для долговечности цепной передачи.

• Выравнивание валов: Непараллельность валов и перекос звездочек приводят к неравномерной нагрузке на пластины и ускоренному износу шарниров.
• Натяжение: Должно обеспечивать необходимое провисание (обычно 2-4% от межосевого расстояния). Чрезмерное натяжение увеличивает нагрузку на валы и подшипники, недостаточное – приводит к сбою зацепления и биению.
• Смазка: Наиболее важный фактор. Рекомендуется регулярная подача пластичной или жидкой смазки в зону зацепления цепи со звездочкой и на внутренние поверхности шарниров. Для тяжелонагруженных цепей применяют автоматические системы смазки.
• Защита: В условиях абразивной пыли или агрессивных сред используются кожухи и защитные короба.
• Контроль износа: Основной признак износа – увеличение шага цепи из-за выработки шарниров. Измеряется как удлинение цепи на определенном количестве звеньев. Превышение нормы (обычно 2-3% от первоначальной длины) требует замены цепи и, как правило, звездочек.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем пластинчатая цепь принципиально отличается от роликовой?

Пластинчатая цепь рассчитана на высокие тяговые усилия при низких скоростях (обычно до 2-3 м/с) и может использоваться как несущий элемент. Роликовая цепь предназначена для передачи мощности на средних и высоких скоростях (до 15-20 м/с) в приводах общего машиностроения и имеет существенно меньшую ширину и массу при том же шаге.

Как правильно подобрать звездочку под пластинчатую цепь?

Звездочка должна соответствовать цепи по шагу, ширине и профилю зуба (регламентируется ГОСТ 13576-81 или чертежами производителя). Количество зубьев влияет на плавность хода и нагрузку на шарнир. Минимальное рекомендуемое число зубьев для ППЦ – 6-8. Износ цепи и звездочки происходит совместно, поэтому их рекомендуется менять комплектом.

Что делать, если цепь постоянно «сбегает» со звездочки?

Основные причины: чрезмерный износ цепи и/или звездочки, нарушение соосности валов, неправильное натяжение, деформация пластин или валиков цепи. Необходима проверка геометрии привода, измерение износа и замена изношенных компонентов.

Какие существуют методы соединения (сращивания) цепи?

Для неразборных цепей используют специальные соединительные (замковые) звенья. Для разборных (PR) – шплинты или пружинные фиксаторы. В тяжелых случаях применяют сварку или клепку, но это снижает ремонтопригодность и может создать зону локальной хрупкости.

Как рассчитать длину цепи в метрах?

Длина цепи (L) определяется количеством звеньев (Z_ц) и шагом (t): L = Z_ц

• t / 1000 (в метрах). Количество звеньев рассчитывается по формуле, аналогичной для роликовых цепей, с учетом межосевого расстояния и чисел зубьев звездочек, с последующим округлением до целого четного числа.

Какие стали используются для изготовления пластинчатых цепей и какова их твердость?

Пластины изготавливают из сталей 45, 50, 40Х, 65Г. После закалки и отпуска твердость достигает 40-50 HRc. Валики и втулки – из сталей 15Х, 20Х с цементацией или 40Х, 45 с закалкой до твердости 45-55 HRc. Для особо тяжелых условий применяют износостойкие стали с легированием хромом и никелем.

Заключение

Пластинчатые приводные цепи являются критически важным компонентом в силовых и транспортирующих механизмах тяжелой промышленности. Их правильный выбор, основанный на точном расчете статической прочности и давления в шарнирах, а также строгое соблюдение правил монтажа, смазки и технического обслуживания, определяют надежность и долговечность всей приводной системы. Понимание конструктивных особенностей, типоразмерного ряда по ГОСТ и методов диагностики износа позволяет инженерно-техническому персоналу эффективно эксплуатировать и обслуживать данное оборудование, минимизируя риски простоев и аварийных ситуаций.