Цепь роликовая усиленная приводная

Цепь роликовая усиленная приводная: конструкция, стандарты и применение

Цепь роликовая усиленная приводная представляет собой ключевой компонент в силовых передачах, предназначенный для работы в условиях повышенных нагрузок, ударных воздействий и интенсивного износа. В отличие от стандартных приводных роликовых цепей (серии А по ГОСТ 13568-97 или ANSI/ASME B29.1), усиленные цепи (серии АПВ по ГОСТ 13568-97 или Heavy Series по ANSI) характеризуются увеличенными размерами пластин, большим диаметром валиков и роликов, а также применением высокопрочных материалов и термообработки. Их основное назначение – обеспечение надежности и длительного ресурса в тяжелом машиностроении, горнодобывающей, металлургической, энергетической и цементной промышленности.

Конструктивные особенности и отличия от стандартных цепей

Усиленная приводная цепь сохраняет базовый принцип работы роликовой цепи, но каждое ее звено модифицировано для повышения несущей способности. Конструкция состоит из следующих элементов:

• Наружные пластины: Изготавливаются из высококачественной легированной стали (часто 40Х, 40ХН). Имеют увеличенную толщину и контур, что обеспечивает лучшее распределение нагрузки и сопротивление усталости.
• Внутренние пластины: Также утолщены по сравнению со стандартными цепями. Вместе с наружными пластинами формируют прочное звено, выдерживающее высокие растягивающие усилия.
• Валики и втулки: Выполняются из цементируемых сталей (например, 20ХН3А). Проходят сквозную закалку и низкотемпературный отпуск для достижения высокой поверхностной твердости (HRC 58-62) и вязкой сердцевины. Диаметр валика увеличен, что повышает площадь контакта с втулкой и снижает удельное давление.
• Ролики: Изготавливаются из аналогичных валикам сталей или подшипниковых марок. Увеличенный диаметр ролика обеспечивает лучшее зацепление с зубьями звездочки, снижая пиковые нагрузки и шум.

Ключевое отличие усиленных цепей – в геометрии пластин. Они не просто толще, а имеют измененную форму с более плавными переходами для минимизации концентраторов напряжений. Соединение валика с пластиной часто выполняется по прессовой посадке с дополнительной развальцовкой торцов, что исключает самоотвинчивание даже в условиях сильной вибрации.

Стандарты, маркировка и типоразмеры

Усиленные цепи регламентируются национальными и международными стандартами. В РФ основным документом является ГОСТ 13568-97 (ИСО 606-94) «Цепи приводные роликовые. Общие технические условия». Согласно ему, цепи усиленной серии обозначаются индексом АПВ (Приводная Высокой Прочности). В международной практике используется обозначение Heavy Series (например, по ANSI/ASME B29.1 или ISO 606).

Маркировка цепи включает шаг, тип серии и число рядов. Например, цепь ПР-38,1-2300-2 АПВ ГОСТ 13568-97 расшифровывается как: Приводная Роликовая с шагом 38,1 мм, с разрушающей нагрузкой 2300 кН (≈ 230 тс), двухрядная, усиленной серии АПВ. Для сравнения, стандартная цепь с тем же шагом (ПР-38,1-1270) имеет разрушающую нагрузку 1270 кН.

Сравнительная таблица характеристик стандартной (А) и усиленной (АПВ) цепей на примере шага 38,1 мм

Параметр	ПР-38,1-1270 (Стандартная серия А)	ПР-38,1-2300 АПВ (Усиленная серия)
Шаг, p (мм)	38,10	38,10
Диаметр ролика, d1 (мм)	22,23	25,40
Длина внутреннего звена, b1 (мм)	25,22	27,46
Толщина пластины, s (мм)	4,80	7,10
Ширина внутреннего звена, b3 (мм)	24,13	27,94
Разрушающая нагрузка, Q (кН), мин.	1270	2300
Масса 1 м, (кг), ориентировочно	7,5	12,5

Материалы и технологии производства

Качество усиленной цепи на 80% определяется применяемыми материалами и термообработкой. Для пластин используется сталь марок 40, 45, 40Х, 40ХН с обязательной объемной закалкой и отпуском для получения структуры сорбита или троостита (твердость HRC 38-45). Это обеспечивает оптимальный баланс прочности и ударной вязкости.

Валики и втулки изготавливаются из цементируемых сталей 15Х, 20Х, 20ХН3А. Технологический процесс включает:

• Химико-термическую обработку (цементация или цианирование) для получения на поверхности высокоуглеродистого слоя глубиной 1,2-2,0 мм.
• Сквозную закалку для получения мартенситной структуры.
• Низкотемпературный отпуск для снятия внутренних напряжений и достижения требуемой твердости HRC 58-62.

Такая обработка гарантирует высокую износостойкость трущейся пары «валик-втулка» при сохранении вязкой сердцевины, устойчивой к ударным нагрузкам. Ролики проходят аналогичную обработку.

Области применения и критерии выбора

Усиленные цепи применяются в приводах, где стандартные цепи не обеспечивают необходимого ресурса или безопасности. Основные области:

• Горнодобывающая промышленность: Приводы скребковых и пластинчатых конвейеров, дробилок, грохотов.
• Металлургия: Приводы рольгангов, летучих ножниц, транспортеры окалины.
• Энергетика: Приводы топливоподачи (уголь, биомасса), шлакоудаления, золоуловителей.
• Цементная промышленность: Приводы вращающихся печей, дробильных установок, элеваторов.
• Тяжелое машиностроение: Приводы прокатных станов, прессов, подъемно-транспортного оборудования.

Критерии выбора: Основным параметром является коэффициент запаса прочности (отношение разрушающей нагрузки цепи к рабочему натяжению). Для усиленных цепей в тяжелых условиях он должен быть не менее 8-12 (для стандартных – 6-8). Также учитывают:

• Частоту вращения ведущей звездочки (скорость цепи).
• Тип смазки (принудительная, капельная, ванная).
• Наличие абразивной пыли, влаги, высоких температур.
• Характер нагрузки (постоянная, ударная, пульсирующая).

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Правильный монтаж – залог долговечности цепи. Необходимо обеспечить соосность валов звездочек в пределах допуска (не более 0,1 мм на 1000 мм длины вала). Провисание холостой ветви регулируется натяжными устройствами и должно составлять 2-4% от межосевого расстояния. Соединение концов цепи осуществляется с помощью специальных соединительных (замковых) звеньев, которые для усиленных цепей также имеют увеличенные размеры. Использование шплинтов вместо стопорных пластин не рекомендуется.

Смазка является критически важным фактором. Для усиленных цепей предпочтительна принудительная подача масла в зону зацепления ролика с зубом звездочки. При отсутствии такой возможности применяют регулярную капельную смазку или погружение цепи в масляную ванну. Интервалы смазки сокращаются в условиях запыленности. Рекомендуются масла с высокими противозадирными и адгезионными свойствами (типа И-Г-А по ГОСТ 17479.4).

Техническое обслуживание включает регулярный контроль:

• Износа: Измерение увеличения шага цепи на контрольной длине (обычно 20 звеньев). Допустимое удлинение – до 3%. Превышение ведет к сбою зацепления и износу звездочек.
• Натяжения: Предотвращение как чрезмерного провисания, так и перетяжки.
• Состояния звездочек: Износ зубьев по профилю не должен превышать 10% от исходной толщины.
• Целостности пластин и валиков: Визуальный осмотр на наличие трещин, деформаций, коррозии.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между цепями АПВ и просто «усиленными» по каталогу?

Термин «АПВ» строго регламентирован ГОСТ 13568-97 и подразумевает конкретные, увеличенные геометрические параметры и механические характеристики для каждого шага. Некоторые производители могут маркировать как «усиленные» цепи, которые лишь незначительно превосходят стандартные по нагрузке за счет улучшенной стали, но не имеют геометрии АПВ. Важно требовать паспорт с указанием разрушающей нагрузки, соответствующей ГОСТ для серии АПВ.

Можно ли использовать усиленную цепь со стандартными звездочками?

Нет, это недопустимо. Усиленная цепь имеет увеличенные диаметры ролика и ширину внутреннего звена. Звездочки должны быть специально рассчитаны под геометрию цепи АПВ (Heavy Series). Использование стандартных звездочек приведет к неправильному зацеплению, повышенному шуму, ускоренному износу и возможному соскакиванию цепи.

Как правильно рассчитать необходимую длину цепи в двухзвездочной передаче?

Длина цепи в звеньях (L) приближенно рассчитывается по формуле: L = 2a/p + (z1+z2)/2 + ((z2-z1)/(2π))²

• p/a, где a – межосевое расстояние (мм), p – шаг цепи (мм), z1 и z2 – числа зубьев ведущей и ведомой звездочек. Полученное значение округляется до ближайшего целого четного числа звеньев для удобства соединения. Точный расчет должен учитывать допустимое провисание и предусматривать регулировку межосевого расстояния.

Каковы признаки критического износа цепи, требующего замены?

Основные признаки: 1) Удлинение цепи более чем на 3% от первоначальной длины. 2) Появление люфта между валиком и втулкой, приводящего к «проседанию» ролика. 3) Разворот пластин в шарнирах более чем на 15-20 градусов от плоскости цепи. 4) Образование трещин или остаточных деформаций на пластинах. 5) Сильный износ зубьев звездочек (заострение вершин). Эксплуатация цепи в таком состоянии опасна обрывом.

Какие существуют альтернативы роликовым усиленным цепям при экстремальных нагрузках?

Для особо тяжелых условий (ударные нагрузки, высокая абразивность, влажная среда) рассматриваются:

• Цепи с притупленными роликами (CSR) или безроликовые (CBS): Имеют увеличенную толщину пластин и износостойкость шарнира.
• Цепи с упрочняющими покрытиями: Например, диффузионное цинкование или нанесение твердых износостойких покрытий (Durocoat).
• Зубчатые (фрикционные) цепи: Передают усилие не через ролик, а через профиль пластин, имеют высокую износостойкость.
• Цепи для конвейеров (катковые): При очень больших статических нагрузках и низких скоростях.

Выбор альтернативы требует детального анализа условий эксплуатации и экономического обоснования.

Заключение

Цепь роликовая усиленная приводная является специализированным высоконадежным изделием, инженерный расчет и материалы для которого оптимизированы под работу в условиях предельных механических нагрузок. Ее корректный подбор, сопряжение с соответствующими звездочками, профессиональный монтаж и строгое соблюдение регламентов смазки и технического обслуживания являются обязательными условиями для реализации заложенного ресурса и обеспечения бесперебойной работы ответственных приводов в энергетике и тяжелой промышленности. Пренебрежение этими условиями сводит на нет преимущества усиленной конструкции и может привести к преждевременному выходу из строя всей передачи.