Цепи приводные роликовые ANSI

Цепи приводные роликовые ANSI: технические характеристики, стандарты и применение

Цепи приводные роликовые, стандартизированные Американским национальным институтом стандартов (ANSI), представляют собой ключевой элемент механических приводов, предназначенный для передачи мощности между валами на значительные расстояния с постоянным передаточным отношением. Их конструкция, размерный ряд и эксплуатационные параметры строго регламентированы стандартами серии ANSI B29.1, что обеспечивает взаимозаменяемость, предсказуемую нагрузочную способность и долговечность в различных промышленных условиях.

Конструкция и основные компоненты

Стандартная роликовая цепь ANSI состоит из последовательно соединенных звеньев. Базовые элементы конструкции включают:

• Внутренние пластины (пластины звена): Пара пластин, между которыми устанавливаются втулки. Имеют два отверстия.
• Внешние пластины (пластины соединительного звена): Пара пластин, соединяющих внутренние звенья через валики. Имеют два отверстия большего диаметра.
• Валик (Pin): Цилиндрический стальной штифт, запрессованный во внешние пластины. Проходит через втулку внутреннего звена.
• Втулка (Bushing): Полый цилиндр, запрессованный в отверстия внутренних пластин. Является подшипником для валика и основой для ролика.
• Ролик (Roller): Термообработанная цилиндрическая деталь, свободно вращающаяся на втулке. Непосредственно контактирует с зубьями звездочки, уменьшая трение и износ.

Соединение звеньев осуществляется с помощью соединительного звена (используется валик и шплинт-фиксатор) или переходного звена (глухаря), что позволяет собирать и разбирать цепь нужной длины.

Стандарты и система обозначений

Стандарт ANSI B29.1 определяет основные размеры, допуски и прочностные характеристики. Наиболее распространенные серии:

• Стандартная серия (ANSI Regular): Базовый ряд цепей (например, ANSI 35, 40, 50, 60, 80).
• Высокопрочная серия (ANSI Heavy): Цепи с увеличенной толщиной пластин для больших нагрузок (обозначаются суффиксом «H», например, ANSI 80H).

Система обозначения цепи отражает ее ключевой параметр – шаг в долях дюйма. Например, цепь ANSI 80 имеет шаг 1.000 дюйм (25.4 мм), а цифра «8» указывает на размер калибра – ⅛ дюйма. Таким образом, «80» означает цепь с шагом 1 дюйм и шириной внутреннего звена ⅛ дюйма.

Основные параметры популярных цепей ANSI (стандартная серия)

Обозначение ANSI	Шаг (P), мм	Внутренняя ширина (W), мм	Диаметр ролика (Dr), мм	Диаметр валика (d1), мм	Средняя предел прочности при растяжении (мин), кН
ANSI 25	6.35	3.18	3.30	1.52	3.6
ANSI 35	9.525	4.78	5.08	2.31	7.8
ANSI 40	12.70	7.95	7.95	3.96	13.9
ANSI 50	15.875	9.53	10.16	5.08	21.8
ANSI 60	19.05	12.70	11.91	5.95	31.1
ANSI 80	25.40	15.88	15.88	7.94	55.6
ANSI 100	31.75	19.05	19.05	9.53	86.7
ANSI 120	38.10	25.40	22.23	11.10	124.5
ANSI 140	44.45	25.40	25.40	12.70	169.0
ANSI 160	50.80	31.75	28.58	14.29	222.4

Материалы и термообработка

Для обеспечения требуемой прочности и износостойкости компоненты цепей подвергаются специальной обработке:

• Пластины: Изготавливаются из средне- или высокоуглеродистой стали (например, 1045, 1065, 50CrV4). Проходят термообработку (закалку и отпуск) для достижения высокой прочности и усталостной выносливости.
• Валики, втулки, ролики: Производятся из цементируемых сталей (например, 15CrNi6, 20MnCr5). Поверхностная закалка (цементация) обеспечивает твердую износостойкую поверхность при сохранении вязкой сердцевины, устойчивой к ударным нагрузкам.
• Дополнительная обработка: Для работы в агрессивных средах применяются цепи с гальваническим покрытием (цинкование, никелирование), оксидированием или нержавеющие цепи (материалы AISI 304, AISI 316).

Критерии выбора и расчет привода

Выбор цепи ANSI для конкретного привода осуществляется на основе инженерного расчета, учитывающего:

• Передаваемую мощность (P): В киловаттах или лошадиных силах.
• Частоту вращения ведущей звездочки (n1): В об/мин.
• Передаточное число (i): Отношение скоростей ведущего и ведомого валов.
• Условия эксплуатации: Тип нагрузки (равномерная, ударная), расположение привода (горизонтальное, вертикальное), условия смазки, запыленность.

Расчет ведется по методике, учитывающей номинальную мощность, поправочные коэффициенты на условия работы (коэффициент обслуживания Ks) и число зубьев малой звездочки (Kz). Основная формула для определения расчетной мощности:

Pрасч = P Ks Kz

По значению Pрасч и частоте вращения малой звездочки по таблицам мощности, предоставляемым производителями, выбирается типоразмер цепи. Также обязательна проверка по допустимому давлению в шарнирах и частоте пробегов цепи.

Монтаж, натяжение и смазка

Правильный монтаж и обслуживание критически важны для ресурса цепи.

• Соосность валов: Несоосность не должна превышать 0.1% от межосевого расстояния. Несоблюдение ведет к ускоренному износу шарниров и боковых пластин.
• Натяжение: Цепь должна иметь статическое провисание примерно 2-4% от межосевого расстояния. Чрезмерное натяжение увеличивает нагрузку на валы и подшипники, недостаточное приводит к сбою зацепления и биению.
• Смазка: Является основным фактором долговечности. Рекомендуется непрерывная подача масла в зону зацепления. Для тихоходных приводов допустимо периодическое смазывание. Тип масла должен соответствовать температурному диапазону работы.

Сопрягаемые компоненты: звездочки ANSI

Звездочки должны строго соответствовать стандарту цепи. Основные параметры:

• Шаг: Должен точно совпадать с шагом цепи.
• Профиль зуба: Определяется стандартом ANSI B29.1 (профиль «ASA»).
• Количество зубьев (Z): Минимальное число зубьев для роликовых цепей – 17 (рекомендуется 19-25). Увеличение Z снижает шум и износ, но увеличивает габариты.
• Материал: Углеродистые стали (С45), легированные стали (40Cr, 40CrNiMo), чугун или пластик – в зависимости от нагрузки и скорости.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем основное отличие цепей ANSI от европейских стандартов (ISO/DIN)?

Основное отличие – в системе измерений и некоторых размерах. Цепи ANSI основаны на дюймовой системе, цепи ISO (например, ISO 606) – на метрической. Хотя многие типоразмеры близки (например, ANSI 40 и ISO 08B), они не являются полностью взаимозаменяемыми из-за различий в диаметре ролика, ширине и допусках. Использование цепи одного стандарта со звездочкой другого приводит к ускоренному износу.

Что означает маркировка «H» в обозначении цепи (например, ANSI 80H)?

Буква «H» (Heavy) указывает на принадлежность к высокопрочной серии. Такие цепи имеют увеличенную толщину пластин при сохранении тех же габаритных размеров шага и ширины, что и у стандартной цепи. Это позволяет выдерживать более высокие нагрузки без увеличения габаритов привода. Например, цепь ANSI 80H имеет предел прочности примерно на 20-30% выше, чем у стандартной ANSI 80.

Как правильно определить износ цепи и когда ее необходимо заменять?

Критическим параметром износа является удлинение цепи из-за разборочки шарниров. Замеряется длина N звеньев (обычно 10 или 20) в натянутом состоянии. Замена обязательна, если фактическая длина превышает номинальную более чем на 1.5-2% (для точных приводов – менее 1%). Также визуальными признаками износа являются: увеличение зазора между роликом и втулкой, деформация или трещины в пластинах, износ профиля зубьев звездочки.

Какие существуют способы смазки цепных передач ANSI?

Способ смазки зависит от скорости цепи (м/с):

• Ручная или капельная: Для скоростей до 4 м/с. Масло наносится периодически на внутренние поверхности пластин.
• Ванночная или окунание: Для скоростей до 6-8 м/с. Нижняя часть цепи погружена в масляную ванну.
• Принудительная циркуляционная: Для скоростей выше 8 м/с и тяжелонагруженных передач. Масло подается под давлением на линию зацепления цепи со звездочкой.

Можно ли соединять цепи разных производителей, но одного стандарта ANSI?

Теоретически, стандарт гарантирует взаимозаменяемость. На практике рекомендуется использовать цепи и звездочки одного производителя в рамках одного привода. Допуски на изготовление у разных производителей могут незначительно отличаться, что может повлиять на равномерность распределения нагрузки и общий ресурс. Для ответственных узлов смешивание компонентов разных брендов не рекомендуется.

Заключение

Цепи приводные роликовые ANSI представляют собой отработанный, надежный и стандартизированный компонент механических приводов. Их корректный выбор на основе инженерного расчета, учет условий эксплуатации, правильный монтаж с обеспечением соосности и натяжения, а также регулярное обслуживание с применением качественной смазки являются обязательными условиями для достижения заявленного ресурса и безотказной работы. Понимание системы обозначений, различий между сериями и требований стандарта позволяет специалистам оптимизировать приводные системы, минимизировать простои и снизить общую стоимость владения.