Цепи тяговые роликовые
Цепи тяговые роликовые: конструкция, стандарты, применение и расчет
Цепь тяговая роликовая (ТР) представляет собой грузонесущий элемент цепного конвейера, предназначенный для передачи тягового усилия и непосредственного перемещения грузов или транспортирующих устройств (платформ, тележек, скребков). В отличие от приводных роликовых цепей, основная функция которых – передача механической мощности между валами, тяговые цепи работают в условиях значительных статических и динамических нагрузок, абразивного износа и часто в агрессивных средах. Их ключевая характеристика – высокая прочность на растяжение при сохранении гибкости в плоскости движения.
Конструктивные особенности и отличия от приводных цепей
Внешне тяговая роликовая цепь схожа с приводной, но имеет принципиальные отличия в геометрии и материалах, обусловленные спецификой работы.
- Пластины: Используются пластины увеличенной толщины (чаще всего контурные – с проушинами, или прямые). Применяются высокопрочные марки стали (например, 50Mn, 45Mn) с последующей термообработкой (закалка и отпуск) для достижения высокой твердости (HRC 40-50) и вязкости. Пластины могут быть как симметричными, так и несимметричными (с удлиненным пером) для крепления дополнительных элементов.
- Валики и втулки: Изготавливаются из цементируемых сталей (например, 20Х, 15ХН). Твердость поверхности валиков и втулок после цементации и закалки достигает HRC 55-62, что обеспечивает высокую износостойкость в зоне шарнира. Диаметры валиков и втулок увеличены для восприятия высоких радиальных нагрузок от звездочки и направляющих.
- Ролики: Ролик в тяговой цепи часто выполняет роль опорного элемента, катящегося по направляющим, что снижает трение. Изготавливается из аналогичных валику материалов с высокой твердостью поверхности. Может иметь различные профили (гладкий, с буртиками, фланцевый) для точного позиционирования на направляющих.
- Шарнир: Предварительный натяг в шарнире и зазор между деталями рассчитываются под высокие нагрузки, а не под высокие скорости. Смазка часто является внешней, периодической, через пресс-масленки.
- Приставные элементы: На тяговые цепи монтируются кронштейны, скобы, пальцы для крепления рабочих органов (ковшей, скребков, площадок). Крепление осуществляется через отверстия в удлиненных пластинах (перьях) или с помощью специальных соединительных звеньев.
- Цепи с полыми валиками: Для подачи смазки непосредственно в шарнир или для крепления дополнительных элементов через валик.
- Цепи с приставными катками: Ролик увеличенного диаметра монтируется сбоку цепи для движения по рельсовому пути, разгружая саму цепь от изгибающих нагрузок.
- Цепи с износостойкими наплавками: На рабочие поверхности валиков, втулок или пластин наносится твердый сплав для работы в условиях экстремального абразивного износа (например, в горнодобывающей промышленности).
- Нержавеющие цепи: Изготавливаются из сталей марок A2 (304) или A4 (316) для пищевой, химической промышленности или работы в условиях повышенной влажности.
- Определяется максимальное натяжение в ветви цепи (Smax) с учетом сопротивления движению, массы груза, цепи, уклонов, динамических нагрузок при пуске.
- Выбирается цепь с разрушающей нагрузкой Q, удовлетворяющей условию: Q / Smax ≥ [n], где [n] – нормативный коэффициент запаса прочности.
- На износ шарнира: Давление в шарнире (p = Smax k / (d b)) не должно превышать допустимого для данных условий значения, где k – коэффициент неравномерности распределения нагрузки, d и b – диаметр и длина валика.
- На долговечность по числу циклов нагружения: Производится по кривым усталости (диаграммам Велера) для материала цепи.
- На частоту вращения звездочки: Число оборотов звездочки в секунду ограничивается из-за динамических нагрузок при входе звена в зацепление.
- Монтаж: Требует точной соосности валов приводной и натяжной звездочек, параллельности плоскостей звездочек. Направляющие для роликов должны быть установлены с минимальными зазорами, исключающими заклинивание, но предотвращающими поперечный ход цепи. Натяжное устройство (винтовое, пружинное, грузовое) должно обеспечивать провисание холостой ветви в заданных пределах.
- Смазка: Является основным фактором, влияющим на износ шарнира. Рекомендуется применение густых консистентных смазок (Литол-24, солидол) или масел высокой вязкости. Предпочтительна автоматическая подача смазки в зону зацепления цепи со звездочкой. В абразивных средах необходимо применять лабиринтные уплотнения шарниров.
- Контроль: Регулярный замер вытяжки цепи (прирост шага более 3% от номинального – признак износа шарнира и необходимости замены). Визуальный контроль состояния пластин на предмет трещин усталости.
- Хранение: Цепи должны храниться в сухом помещении, в смазанном состоянии, на стеллажах, исключающих деформацию.
- Топливоподача на ТЭС и котельных: Цепи являются основным тяговым элементом скребковых и пластинчатых конвейеров для транспортировки угля, сланца, торфа. Используются цепи с усиленным износостойким покрытием.
- Системы золо- и шлакоудаления: В гидрозолоудалении – для перемещения скребков в каналах; в сухом шлакоудалении – в скребковых конвейерах и подъемниках.
- Оборудование химических водоочистных станций: В механизмах перемещения скребков в отстойниках, сгустителях, иловых площадках.
- Затворы и шиберы: В качестве привода тяжелых поворотных или подъемных затворов.
- Машины непрерывного действия (смесители, грануляторы, сушильные барабаны): В качестве тягового органа внутренних транспортных систем агрегатов.
- шаг) более чем на 2-3%, цепь подлежит замене. Дополнительные признаки: неравномерный износ роликов, проворачивание роликов на втулках, трещины в пластинах.
Основные типы и стандарты тяговых роликовых цепей
Тяговые цепи стандартизированы по международным (ISO), европейским (DIN) и национальным (ГОСТ) нормам. Основные параметры: шаг цепи (P), диаметр ролика (d1), ширина внутреннего звена (b1) и разрушающая нагрузка (Q).
Таблица 1. Основные типы тяговых роликовых цепей по ГОСТ 588-81 (аналоги DIN/ISO 4348)
| Обозначение типа | Шаг P, мм | Диаметр ролика d1, мм | Ширина внутр. звена b1, мм | Разрушающая нагрузка min (Q), кН | Масса 1м, кг |
|---|---|---|---|---|---|
| ТР 80-80-80 | 80 | 22 | 23 | 80 | 4.8 |
| ТР 100-100-100 | 100 | 28 | 29 | 100 | 7.5 |
| ТР 125-125-125 | 125 | 35 | 36 | 125 | 11.8 |
| ТР 160-160-160 | 160 | 45 | 46 | 160 | 19.5 |
| ТР 200-200-200 | 200 | 55 | 58 | 200 | 30.0 |
| ТР 250-250-250 | 250 | 70 | 72 | 250 | 47.0 |
Помимо стандартных цепей типа «ТР», существуют специализированные исполнения:
Расчет и выбор тяговой цепи
Выбор цепи осуществляется на основе расчета статической прочности и усталостной выносливости. Основные исходные данные: максимальное рабочее натяжение цепи (Smax), тип и шаг цепи, скорость движения (v), условия эксплуатации (запыленность, температура, наличие агрессивных сред).
Основной расчет на статическую прочность:
Таблица 2. Рекомендуемый коэффициент запаса прочности [n] для тяговых цепей
| Условия работы | Скорость, м/с | Коэффициент запаса [n] |
|---|---|---|
| Спокойная нагрузка, равномерная, V<1 м/с | до 1 | 7-8 |
| Умеренные толчки, переменная нагрузка | 1 — 2 | 8-10 |
| Значительные толчки, ударная нагрузка (дробилки, грохоты) | 2 — 3 | 10-12 |
| Тяжелая ударная нагрузка, работа в абразивной среде | 3 — 4 | 12-15 и выше |
Дополнительные проверки:
Эксплуатация, монтаж и обслуживание
Правильный монтаж и обслуживание критически важны для ресурса тяговой цепи.
Области применения в энергетике и смежных отраслях
В энергетическом секторе тяговые роликовые цепи находят применение в следующих ключевых системах:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем принципиально отличается тяговая цепь ТР от приводной цепи ПР?
Тяговая цепь ТР рассчитана на высокие статические и ударные растягивающие нагрузки, имеет усиленные термообработанные пластины, валики и втулки больших диаметров, увеличенный запас прочности. Приводная цепь ПР оптимизирована для передачи крутящего момента на высоких скоростях с минимальным шумом и износом.
Как правильно определить износ цепи и момент ее замены?
Критерием износа является вытяжка цепи из-за увеличения зазора в шарнире. Замерьте длину 10-20 звеньев в натянутом состоянии. Если фактическая длина превышает номинальную (N
Можно ли соединять тяговые цепи разных производителей?
Категорически не рекомендуется. Даже при соответствии номинальных размеров стандарту, различия в допусках, твердости материалов, геометрии шарнира приведут к неравномерному распределению нагрузки, ускоренному износу и возможному разрыву. Используйте цепи и соединительные звенья одного производителя и одной партии.
Какая смазка предпочтительнее для тяговых цепей в условиях запыленности?
В условиях сильной запыленности (угольная пыль, зола) предпочтение следует отдавать густым, липким консистентным смазкам с высокой адгезией (например, на литиевой или кальциевой основе). Они лучше удерживаются на поверхности, создавая барьер для абразивных частиц. Периодичность смазки при этом увеличивается. Возможно применение цепей с внутренними полостями для подачи смазки под давлением.
Как выбрать между цепью с роликом и цепью с катком?
Цепь с роликом (стандартная ТР) применяется, когда цепь движется по направляющим, а ролик непосредственно контактирует с ними, снижая трение скольжения. Цепь с приставным катком (каток большого диаметра, установленный сбоку) используется, когда основная нагрузка от веса груза и тележки приходится на рельсовый путь, а цепь выполняет только тяговую функцию. Это разгружает шарнир цепи от изгибающих нагрузок и увеличивает ее ресурс.
Что означает маркировка ТР 160-160-160-2?
Маркировка расшифровывается следующим образом: ТР – тяговая роликовая; первое число 160 – шаг цепи в мм; второе число 160 – разрушающая нагрузка в кН; третье число 160 – ширина внутреннего звена в десятых долях мм (т.е. 16,0 мм). Цифра «-2» в конце может обозначать исполнение (например, с усиленными пластинами, с отверстиями под крепление, для конкретного производителя оборудования). Точную спецификацию необходимо уточнять в каталоге производителя.