Цепи двухрядные втулочные

Цепи двухрядные втулочные: конструкция, стандарты, применение и расчет

Цепь двухрядная втулочная (2РВ) представляет собой роликовую приводную цепь, состоящую из двух параллельных рядов пластин, соединенных общими валиками и втулками. Данная конструкция является развитием стандартной однорядной роликовой цепи (ГОСТ 13568-97, ISO 606) и предназначена для передачи повышенной мощности в условиях ограниченных габаритов по ширине или для обеспечения повышенной надежности и ресурса при аналогичных с однорядной цепью нагрузках. Основное отличие от однорядной цепи — удвоенное количество пластин и, как следствие, увеличенная в два раза (теоретически) нагрузочная способность при сопоставимом шаге.

Конструктивные особенности и материалы

Конструкция цепи включает следующие ключевые элементы, каждый из которых подвергается специфической обработке для достижения требуемых механических свойств:

• Пластины (щеки): Изготавливаются из высококачественных стальных марок (например, 50, 40Х, 45Г2). Проходят процесс штамповки, термообработку (закалку и отпуск) для достижения высокой твердости поверхности и вязкой сердцевины. Пластины имеют строго калиброванные отверстия. В двухрядной цепи внутренние пластины являются общими для обоих рядов роликов.
• Валики (пины): Цилиндрические детали, проходящие через втулки и отверстия во внутренних пластинах. Материал — цементируемые стали (20Х, 20ХН3А). Поверхность валика цементируется и закаливается до высокой твердости (HRC 58-62) для сопротивления изгибу и износу, сердцевина остается вязкой.
• Втулки: Полые цилиндры, запрессованные в отверстия наружных пластин. Материал аналогичен валикам. Служат подшипниками скольжения для валиков и основой для роликов. Также подвергаются цементации и закалке.
• Ролики: Надеваются на втулки и служат для взаимодействия с зубьями звездочки, уменьшая трение и износ. Изготавливаются из аналогичных сталей с последующей термообработкой. В двухрядной цепи каждый валик несет два ролика.

Сборка цепи осуществляется методом прессовой посадки с последующей механической или контурной (радиальной) зачеканкой (расклепкой) торцов валиков для предотвращения саморазборки. Для цепей, работающих в условиях ударных нагрузок или загрязнения, применяются цепи с дополнительными элементами: например, с приставными сегментами (профилями) для крепления скребков в конвейерных системах.

Стандарты, маркировка и основные параметры

Основным регулирующим документом для цепей данного типа в РФ является ГОСТ 13568-97 (ИСО 606:1994) «Цепи приводные роликовые и втулочные. Общие технические условия». Международным аналогом служит стандарт ISO 606 (ANSI B29.1). Маркировка цепи содержит информацию о ее типе, шаге и ширине.

Пример маркировки: Цепь ПВ-2-31,8-172-1 ГОСТ 13568-97, где:

• ПВ — Приводная Втулочная (роликовая).

2 — Количество рядов (двухрядная).

• 31,8 — Шаг цепи в миллиметрах (1 1/4 дюйма).
• 172 — Ширина внутри пластин в десятых долях миллиметра (17,2 мм).
• 1 — Исполнение по прочности (нормальная серия).

Ключевые параметры для выбора цепи:

• Шаг (p): Расстояние между центрами соседних валиков. Определяет размерность цепи и звездочки.
• Ширина внутри пластин (b1): Внутренняя ширина звена, определяющая совместимость с толщиной зуба звездочки.
• Диаметр ролика (d1): Внешний диаметр ролика.
• Диаметр валика (d2): Наружный диаметр валика/втулки.
• Разрушающая нагрузка (Q): Минимальная статическая нагрузка, при которой цепь разрушается.
• Масса одного метра цепи.

Таблица 1. Основные параметры некоторых типов двухрядных втулочных цепей по ГОСТ 13568-97

Обозначение цепи	Шаг p, мм	Ширина b1, мм	Диаметр ролика d1, мм	Диаметр валика d2, мм	Разрушающая нагрузка Q, кН (min)	Масса 1м, кг
2ПР-8-460-1	12.70	7.75	7.95	3.66	21.8	0.65
2ПР-12,7-900-1	12.70	7.75	7.95	3.66	21.8	0.65
2ПР-15,875-1810-1	15.875	10.10	10.16	5.08	44.5	1.30
2ПР-19,05-2540-1	19.05	12.57	11.91	5.96	68.0	2.20
2ПР-25,4-5670-1	25.40	15.88	15.88	7.94	113.0	3.90
2ПР-31,75-8900-1	31.75	19.05	19.05	9.54	175.0	6.50

Области применения и критерии выбора

Двухрядные втулочные цепи применяются в приводах, требующих повышенной мощности и надежности:

• Промышленные редукторы и приводы станков: Токарные, фрезерные, деревообрабатывающие станки, где необходима передача значительного крутящего момента от электродвигателя.
• Подъемно-транспортное оборудование: Приводы тележек, конвейеров, лебедок.
• Сельскохозяйственная техника: Приводы рабочих органов комбайнов, косилок, доильных аппаратов.
• Нефтегазовое и горнодобывающее оборудование: Буровые установки, насосные агрегаты, вентиляторы главного проветривания.
• Строительная техника: Приводы вибрационных установок, бетононасосов.

Критерии выбора: Основой для выбора является расчет по передаваемой мощности с учетом условий эксплуатации. Используется формула, связывающая номинальную мощность P (кВт), разрушающую нагрузку цепи Q (кН) и эксплуатационный коэффициент Kэ:

P = (Q v) / (Kз Kэ), где v — скорость цепи, м/с; Kз — коэффициент запаса прочности (обычно 8-12 для приводных цепей).

Коэффициент Kэ является произведением ряда поправочных коэффициентов, учитывающих:

• Характер нагрузки (равномерная, ударная).
• Регулировку межосевого расстояния.
• Угол наклона передачи к горизонту.
• Способ смазки (капельная, ванна, циркуляционная).
• Режим работы (количество смен).

После предварительного выбора по мощности обязательной является проверка на износостойкость (давление в шарнирах) и частота вращения малой звездочки.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Правильный монтаж и обслуживание критически важны для достижения заявленного ресурса цепи.

• Монтаж: Обеспечить соосность валов звездочек в пределах допуска (не более 0.1-0.2 мм на метр межосевого расстояния). Проверить параллельность плоскостей вращения звездочек. Натяжение цепи должно обеспечивать стрелу провисания ведомой ветви примерно 2-4% от межосевого расстояния. Соединение концов цепи осуществляется с помощью специальных соединительных (замковых) звеньев. Использование шплинтов или стопорных колец обязательно.
• Смазка: Наиболее важный фактор, влияющий на износ. Рекомендуется непрерывная подача масла на нижнюю ветвь у входа в зацепление с малой звездочкой. Для высокоскоростных передач — циркуляционная смазка под давлением. Применяются индустриальные масла (И-Г-А, И-Г-Д по ГОСТ 17479.4) с вязкостью, соответствующей скорости и температуре.
• Контроль и замена: Регулярно проверять удлинение цепи из-за износа шарниров. Критическим считается удлинение на 3-5% от первоначальной длины. Измерение проводят под нагрузкой или по шагу. Одновременно с цепью, как правило, меняют и звездочки, так как изношенная цепь формирует на них профиль, несовместимый с новой.

Сравнение с другими типами цепей

С однорядной роликовой цепью (1РВ): Двухрядная цепь при том же шаге имеет примерно вдвое большую разрушающую нагрузку и массу. Она компактнее по ширине, чем две параллельно установленные однорядные цепи. Однако ее шарниры работают в более тяжелых условиях из-за возможной неравномерности распределения нагрузки между рядами.

С трехрядной и многорядной цепью (3РВ, 4РВ): Дальнейшее наращивание рядов увеличивает нагрузочную способность, но резко усложняет требования к точности изготовления и монтажа для обеспечения равномерного распределения нагрузки. Двухрядная цепь является оптимальным компромиссом между мощностью и технологичностью.

С зубчатыми ремнями: Цепные передачи, в отличие от ременных, не требуют предварительного натяжения для предотвращения проскальзывания, могут передавать большие нагрузки при компактных размерах, но создают больше шума и вибрации и требуют регулярной смазки.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем основное преимущество двухрядной цепи перед двумя параллельными однорядными?

Основное преимущество — конструктивная целостность. В двухрядной цепи общие внутренние пластины и валики обеспечивают синхронную работу обоих рядов, исключая риск рассогласования и неравномерного распределения нагрузки, который возможен при использовании двух отдельных цепей. Кроме того, такая конструкция обычно компактнее и требует меньше монтажных элементов.

Как правильно определить износ двухрядной втулочной цепи?

Наиболее точный метод — измерение удлинения на контрольном количестве звеньев (обычно 10 или 20) под стандартным измерительным усилием. Новую цепь измеряют и записывают базовую длину. В процессе эксплуатации замеряют ту же длину. Процент удлинения вычисляется по формуле: ΔL = ((Lизм — Lн) / Lн)

• 100%. Удлинение более 3% для ответственных приводов является основанием для планирования замены. Также визуальными признаками износа являются увеличение зазора между валиком и втулкой, форма выработки на зубьях звездочки и появление трещин или деформаций на пластинах.

Можно ли соединить двухрядную цепь с помощью обычного соединительного звена от однорядной?

Нет, категорически нельзя. Соединительное (замковое) звено для двухрядной цепи является специальным элементом, рассчитанным на двойную нагрузку и имеющим соответствующую конструкцию (более длинный валик, две пластины). Использование непредназначенного для данной цепи звена приведет к его мгновенному разрушению под нагрузкой и аварии.

Какой смазочный материал предпочтительнее для двухрядных цепей в условиях высокой запыленности?

В условиях абразивного загрязнения (шахты, карьеры, цементные заводы) рекомендуется использовать консистентные (пластичные) смазки, обладающие хорошими адгезионными свойствами и способностью удерживаться на поверхности. Подходят смазки на литиевой или кальциевой основе с добавлением твердых смазочных веществ (графит, дисульфид молибдена). Однако важно понимать, что такие смазки хуже проникают в зазоры шарниров, поэтому необходимо обеспечить их регулярное пополнение и, по возможности, использовать цепи в защитных кожухах.

Что означает цифра «1» в конце маркировки цепи (например, 2ПР-19,05-2540-1)?

Цифра «1» обозначает исполнение цепи по прочности и размерам согласно ГОСТ 13568-97. «1» — это цепи нормальной серии (стандартные). Существует также исполнение «2» — тяжелая серия (H в международной маркировке), которое имеет увеличенные толщины пластин и диаметры валиков при том же шаге, а следовательно, и более высокую разрушающую нагрузку. Цепи тяжелой серии применяются для особо ответственных приводов с высокими ударными нагрузками.

Как рассчитать необходимое межосевое расстояние для привода с двухрядной цепью?

Оптимальное межосевое расстояние a (мм) рекомендуется выбирать в пределах: a_min = 0.7 (d_{e1} + d_{e2}), a_max = 80p, где d_{e1}, d_{e2} — диаметры вершин зубьев ведущей и ведомой звездочек, p — шаг цепи. Часто принимают a = (30…50)p. Окончательно выбранное расстояние должно обеспечивать целое число звеньев цепи и оптимальный угол обхвата на малой звездочке (не менее 120°). Расчет ведется по формуле: L_p = 2a/p + (z1+z2)/2 + ((z2-z1)/(2π))^2 p/a, где L_p — длина цепи в шагах (округляется до целого четного числа), z1, z2 — числа зубьев звездочек.