Цепь роликовая тяговая однорядная
Цепь роликовая тяговая однорядная: конструкция, стандарты, применение и расчет
Цепь роликовая тяговая однорядная представляет собой ключевой элемент цепных передач и конвейерных систем, предназначенный для передачи значительных тяговых усилий в условиях средних и высоких скоростей. В отличие от приводных роликовых цепей, которые оптимизированы для передачи мощности с минимальными потерями, тяговые цепи сконструированы для работы под постоянной нагрузкой на растяжение, часто в условиях абразивного износа, загрязнения и переменных температурных режимов. Их основная функция – перемещение грузов, тележек, полотен или иных элементов по заданной траектории.
Конструктивные особенности и материалы
Базовая конструкция однорядной тяговой роликовой цепи включает в себя последовательно соединенные звенья. Каждое звено состоит из двух внутренних пластин, напрессованных на втулки, двух внешних пластин, скрепленных валиками, и свободно вращающегося ролика, надетого на втулку. Именно ролик, катаясь по направляющим или звездочке, снижает трение и износ.
- Пластины (щеки): Изготавливаются из средне- или высокоуглеродистой стали (например, сталь 45, 50, 40Х) с последующей термообработкой (закалка и отпуск) для достижения высокой прочности на растяжение и усталостной выносливости. Форма пластин оптимизирована для снижения концентрации напряжений.
- Валики и втулки: Это наиболее нагруженные шарнирные элементы. Производятся из цементируемых сталей (например, 20Х, 15ХН). После механической обработки подвергаются цементации (насыщению поверхности углеродом) и закалке, что обеспечивает твердую износостойкую поверхность при вязкой сердцевине, устойчивой к ударным нагрузкам.
- Ролики: Изготавливаются из аналогичных валикам материалов. Их твердость и качество поверхности критичны для износостойкости при контакте с направляющими и зубьями звездочки.
- Соединение: Сборка валиков и втулок во внешние и внутренние пластины осуществляется с плотной посадкой (прессовой или термической). Для фиксации могут использоваться шплинты, стопорные кольца или кернение.
- Топливоподача на ТЭС и котельных: Цепи являются основным тяговым элементом скребковых и пластинчатых конвейеров для транспортировки угля, сланца, топливных пеллет. Здесь они работают в условиях высокой абразивной нагрузки и запыленности.
- Системы золо- и шлакоудаления: В гидравлических и механических системах удаления твердых отходов сгорания.
- Оборудование для подготовки топлива: В дробильных установках, грохотах, питателях топлива.
- Конвейерные линии в машинных залах: Для перемещения тяжелых узлов и оборудования при ремонтных работах.
- Общее машиностроение: Приводы поворотных механизмов, конвейеры сборки, тяговые органы в печах и сушильных камерах.
- Определение расчетного усилия: Fр = F Kэ Kз, где Kз – коэффициент запаса прочности (обычно 1.2-1.5).
- Выбор цепи, у которой разрушающая нагрузка (из таблицы стандарта) превышает Fр не менее чем в 6-8 раз для нормальных условий и до 10-12 раз для тяжелых и ударных режимов. Это связано с необходимостью учета усталостной прочности пластин и износостойкости шарниров.
- Проверка по допустимой частоте вращения ведущей звездочки и износостойкости шарнира по удельному давлению.
- K6, где:
- K1 – коэффициент динамичности нагрузки (1.0 – спокойная, 1.2 – с умеренными ударами);
- K2 – учет межосевого расстояния;
- K3 – учет угла наклона линии центров;
- K4 – коэффициент, учитывающий способ регулировки натяжения;
- K5 – коэффициент, зависящий от способа смазки (1.0 – картерная, 0.8 – капельная, 1.5 – периодическая);
- K6 – коэффициент режима работы (продолжительность смен в сутки).
- Контроль натяжения и износа (удлинение цепи). Удлинение на 3% от первоначальной длины обычно является сигналом к замене.
- Визуальный осмотр на наличие трещин в пластинах, износа роликов и зубьев звездочек.
- Очистку от абразивных загрязнений и обновление смазочного материала.
- Контроль состояния защитных кожухов и систем подачи смазки.
Ключевые параметры и стандарты
Основным регулирующим стандартом для тяговых роликовых цепей является ГОСТ 588-2014 (Цепи тяговые пластинчатые. Технические условия), который пришел на смену ГОСТ 588-81. Данный стандарт устанавливает типоразмеры, предельные нагрузки, методы испытаний и требования к маркировке. Также широко применяются международные стандарты ISO 1977 и DIN 8167/8168. Основной параметр – шаг цепи (P) – расстояние между центрами соседних валиков.
| Обозначение цепи | Шаг (P), мм | Диаметр ролика (d1), мм, макс. | Ширина внутреннего звена (b1), мм, макс. | Диаметр валика (d2), мм | Разрушающая нагрузка, кН (мин.) | Масса 1м цепи, кг |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ЦТР-80 | 80 | 26 | 23 | 11 | 80 | 4.2 |
| ЦТР-160 | 160 | 45 | 38 | 18 | 250 | 12.5 |
| ЦТР-250 | 250 | 60 | 58 | 26 | 500 | 28.0 |
| ЦТР-315 | 315 | 70 | 68 | 30 | 630 | 38.5 |
Сферы применения в энергетике и промышленности
В энергетическом секторе и смежных отраслях тяговые роликовые цепи находят применение в системах, где требуется надежное и непрерывное линейное перемещение.
Расчет и выбор цепи
Выбор типоразмера цепи осуществляется на основе расчета по допустимому растягивающему усилию. Основными исходными данными являются: максимальное рабочее усилие в ветви цепи (F, кН), скорость движения (v, м/с), режим работы (коэффициент эксплуатации Kэ), тип смазки.
Порядок расчета:
Коэффициент эксплуатации (Kэ) рассчитывается как произведение частных коэффициентов: Kэ = K1 K2 K3 K4 K5
Монтаж, эксплуатация и обслуживание
Правильный монтаж и обслуживание напрямую определяют ресурс цепи. Монтаж осуществляется на выверенные и соосные валы звездочек. Натяжение должно исключать провисание холостой ветви, но не создавать избыточных нагрузок на валы и подшипники. Критически важным фактором является смазка. Предпочтительна непрерывная подача пластичной или жидкой смазки в зону зацепления цепи со звездочкой и на внутренние поверхности шарниров. Периодическое обслуживание включает:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальное отличие тяговой роликовой цепи от приводной (например, по ГОСТ 13568)?
Приводные цепи (ПР) оптимизированы для высокоскоростной передачи крутящего момента с минимальными потерями и динамическими нагрузками. Тяговые цепи (ЦТР) рассчитаны на постоянные высокие статические и динамические нагрузки на растяжение, часто в неблагоприятных внешних условиях. Они, как правило, имеют более массивные пластины, усиленные шарниры и могут изготавливаться с увеличенными допусками для работы в абразивной среде.
Как правильно определить степень износа цепи и момент ее замены?
Основной критерий – измерение фактического шага цепи на длине в 100 звеньев (или более) и сравнение с номинальным. Удлинение цепи более чем на 3-5% (в зависимости от требований точности привода) свидетельствует о критическом износе шарниров и является основанием для замены. Также цепь подлежит замене при обнаружении трещин, сколов, деформации пластин или роликов.
Можно ли соединять звенья цепей разных производителей, но одного шага?
Категорически не рекомендуется. Несмотря на единый стандарт на шаг, различия в геометрии зубьев звездочки, твердости материалов, допусках на размеры пластин и шарниров могут привести к неравномерному распределению нагрузки, ускоренному износу, заеданию и поломке. Следует использовать цепь и звездочки одного производителя и одной партии.
Какая смазка является наиболее эффективной для тяговых цепей в условиях запыленного цеха?
В условиях высокой запыленности предпочтение следует отдавать пластичным (консистентным) смазкам с высокой адгезией и содержанием твердых антифрикционных добавок (например, дисульфид молибдена, графит). Они лучше удерживаются на поверхности, создавая барьер для абразивных частиц. Применение жидких масел в таких условиях часто приводит к образованию абразивной пасты, резко увеличивающей износ.
Как выбрать между однорядной и двухрядной (многорядной) цепью?
Выбор определяется требуемой разрушающей нагрузкой. Двухрядная цепь при том же шаге теоретически имеет в два раза большую нагрузочную способность. Однако на практике из-за сложности равномерного распределения нагрузки между рядами увеличение прочности составляет примерно 1.7. Многорядные цепи применяются при жестких ограничениях по габаритам (шагу) при необходимости передавать очень высокие усилия. Однорядные цепи проще в монтаже, обслуживании и менее чувствительны к перекосам.
Заключение
Цепь роликовая тяговая однорядная является высоконадежным и универсальным элементом для создания тягового усилия в линейных перемещениях. Ее правильный выбор, основанный на точном расчете нагрузок и условий эксплуатации, корректный монтаж и систематическое обслуживание с акцентом на качественную смазку являются залогом долговечной и безотказной работы всего механизма. Понимание конструктивных особенностей, стандартов и принципов работы позволяет инженерно-техническому персоналу эффективно эксплуатировать и обслуживать данные изделия, минимизируя простои и повышая общую надежность производственных систем.