Цепи приводные роликовые однорядные

Цепи приводные роликовые однорядные: конструкция, стандарты, применение и подбор

Цепь приводная роликовая однорядная представляет собой стандартизированный элемент механических передач, предназначенный для передачи механической энергии между двумя или более валами, расположенными на значительном расстоянии друг от друга. Её основная функция – преобразование вращательного движения ведущей звёздочки в движение ведомой с постоянным средним передаточным отношением. Ключевыми преимуществами перед другими типами передач являются высокая надёжность, способность передавать значительные нагрузки, постоянство среднего передаточного числа, невысокая чувствительность к точности монтажа и условиям эксплуатации, включая запылённость, перепады температур и умеренную влажность.

Конструкция и основные элементы

Однорядная роликовая цепь – это шарнирно-сочленённое изделие, состоящее из последовательно соединённых одинаковых звеньев. Каждое звено формируется двумя внутренними и двумя внешними пластинами.

• Внутренняя пластина (пластина звена): Прессуется на две втулки, образуя внутреннее звено. Втулки служат осью для вращения ролика и местом скольжения шарнира.
• Ролик: Насажен на втулку с зазором. При зацеплении со звёздочкой ролик перекатывается по зубу, уменьшая трение скольжения и износ как зуба, так и шарнира цепи.
• Внешняя пластина (накладка): Соединяется с внутренним звеном посредством валиков, запрессованных в отверстия внешних пластин. Валик свободно вращается во втулке внутреннего звена, образуя шарнир.
• Валик: Служит осью вращения шарнира и соединительным элементом. Запрессовывается во внешние пластины.

Материалы: пластины изготавливаются из средне- или высокоуглеродистой стали (сталь 45, 50, 40Х) с термообработкой (закалка, цементация). Ролики и втулки – из цементуемых сталей. Для тяжёлых условий применяются цепи из легированных сталей с объёмной закалкой.

Стандарты и основные параметры

Основным международным стандартом, определяющим геометрию и размеры приводных роликовых цепей, является ISO 606 (DIN/ISO 606). В России ему соответствует ГОСТ 13568-97. Стандарт устанавливает два основных ряда: А (American Series) и В (British Series). В мировой промышленности наиболее распространён ряд А.

Обозначение цепи: например, ПР-19,05-31,8-1 (по ГОСТ) или 12A-1 (по ANSI).

• ПР – Приводная Роликовая.
• 19,05 – Шаг цепи (P) в мм – расстояние между центрами соседних валиков.
• 31,8 – Ширина внутреннего звена (B₁) или диаметр валика в мм.
• 1 – Однорядное исполнение.
• 12A – Условный номер размера, где цифра, умноженная на 1/8 дюйма, даёт шаг в дюймах (12
• 3.175 мм = 38.1 мм). Буква «А» обозначает ряд.

Таблица основных параметров цепей ряда А (выборка)

Обозначение (ANSI)	Шаг (P), мм	Внутренняя ширина (B1), мм	Диаметр ролика (d1), макс., мм	Диаметр валика (d2), макс., мм	Прочность на растяжение (Q), мин., кН
08A-1	12.70	7.85	7.95	3.98	13.8
10A-1	15.875	9.40	10.16	5.09	21.8
12A-1	19.05	12.57	11.91	5.96	31.1
16A-1	25.40	15.75	15.88	7.94	55.6
20A-1	31.75	18.90	19.05	9.54	86.7
24A-1	38.10	25.22	22.23	11.11	124.6

Расчёт и подбор приводной цепи

Процедура подбора является итерационной и основывается на критерии износостойкости шарниров и усталостной прочности пластин.

1. Определение расчётной мощности

Расчётная мощность (P_расч) определяется с учётом условий эксплуатации:

P_расч = K_э

• P, где:

• P – номинальная мощность на ведущем валу, кВт.
• K_э – коэффициент эксплуатации (K_э = K₁ K₂ K₃ K₄ K₅
• K₆).

Коэффициенты учитывают: характер нагрузки (K₁), способ смазки (K₂), продолжительность работы в сутки (K₃), наклон линии центров (K₄), способ регулировки натяжения (K₅), условия работы (K₆).

2. Выбор шага цепи

Шаг цепи выбирается по критерию оптимальной частоты вращения малой звёздочки (n₁) из условия минимизации динамических нагрузок и шума. Рекомендуется выбирать наименьший допустимый шаг для заданной частоты вращения. Ориентировочно можно использовать данные таблиц из ГОСТ 13568-97 или каталогов производителей, где указаны допустимые мощности для разных шагов в зависимости от n₁.

3. Определение числа зубьев звёздочек

Число зубьев малой звёздочки (z₁) выбирается из условия обеспечения плавности хода и износостойкости. Минимальное z₁ зависит от передаточного числа (u):

• При u = 1…2 → z_1min = 31 — 2u
• При u = 2…3 → z_1min = 27 — u
• Рекомендуется z_1min = 17…25 для нормальных цепей, 21…25 для быстроходных передач.

Число зубьев большой звёздочки: z₂ = z₁

• u (округляется до целого). Максимальное z₂ обычно ограничивается 120 из-за соображений габаритов и чувствительности к износу.

4. Определение межосевого расстояния и длины цепи

Предварительное межосевое расстояние (a₀) принимается в пределах: a_min = 0.6

• (d_e1 + d_e2), a_max = 80P, где d_e – диаметр окружности выступов звёздочки. Оптимально a₀ = (30…50)P.

Длина цепи в шагах (L_p) вычисляется по формуле:

L_p = 2a₀/P + (z₁+z₂)/2 + ((z₂-z₁)/(2π))²

• P/a₀

Полученное значение L_p округляется до ближайшего целого чётного числа для упрощения соединения концов цепи. Окончательное межосевое расстояние уточняется с учётом округлённой длины.

5. Проверочные расчёты

• Проверка частоты вращения малой звёздочки: n₁ ≤ n_1max (табличное значение для выбранного шага).
• Проверка числа ударов цепи о зубья звёздочек: ω = (4 z₁ n₁) / (60
• L_p) ≤ [ω] (допустимое значение, обычно 10…15 с⁻¹).
• Проверка давления в шарнирах (основной расчёт на износ): p = (F_t K_э) / A ≤ [p], где F_t – окружная сила, A – проекция опорной поверхности шарнира (d₂ B₁), [p] – допустимое давление (зависит от скорости и материалов).
• Проверка прочности цепи: Проводится по коэффициенту запаса прочности: S = Q / (F_t
• K_д + F_v + F_f) ≥ [S]. Где Q – разрушающая нагрузка по таблице, K_д – динамический коэффициент, F_v – центробежная сила, F_f – сила от провисания цепи. [S] обычно 7…10.

Монтаж, смазка и обслуживание

Правильный монтаж и обслуживание критически важны для долговечности цепной передачи.

• Монтаж: Звёздочки должны быть соосны. Допустимое смещение не более 0.2% от межосевого расстояния. Перекос – не более 0.5 мм на 1 м длины валов. Натяжение цепи регулируется перемещением одной из опор или натяжным устройством (звёздочкой, роликом). Провисание ведомой ветви должно быть порядка (0.01…0.02)
• a.
• Смазка: Является основным фактором, влияющим на ресурс. Методы смазки:
  • Ручная: Периодическое нанесение масла кистью. Применяется для тихоходных передач (v < 4 м/с).
  • Капельная (капельница): Для скоростей до 7-8 м/с.
  • Картерная (окунанием): Наиболее эффективный метод. Цепь погружена в масляную ванну или разбрызгивается. Применяется при v < 12-15 м/с.
  • Циркуляционная: Масло подаётся под давлением на линию зацепления. Для мощных и быстроходных передач (v > 15 м/с).

  Рекомендуются индустриальные масла с противозадирными присадками (ISO VG 68, 100, 150).

• Обслуживание: Регулярный визуальный контроль натяжения, износа, состояния смазки и звёздочек. Измерение вытяжки цепи. Замена цепи и звёздочек производится комплектом.

Области применения в энергетике и смежных отраслях

Однорядные роликовые цепи применяются в механизмах с умеренными и высокими нагрузками при средних скоростях:

• Приводы питательных насосов, дымососов, вентиляторов вспомогательных установок ТЭС.
• Конвейерные системы топливоподачи (скребковые, пластинчатые конвейеры).
• Механизмы золо- и шлакоудаления.
• Приводы решёток, затворов, сороочистных устройств на ГЭС и гидротехнических сооружениях.
• Станки, прессы, подъёмно-транспортное оборудование (тельферы, тали).
• Приводы компрессоров, насосов в промышленных установках.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается цепь ряда А от ряда В?

Цепи ряда А (американский стандарт) имеют больший шаг при схожей ширине и большую несущую способность по сравнению с цепями ряда В (британский стандарт) с тем же условным номером. Например, цепь 12A имеет шаг 19.05 мм и прочность ~31.1 кН, а цепь 12B – шаг 19.05 мм, но прочность ~21.8 кН. В современной промышленности ряд А является доминирующим.

Как определить степень износа цепи?

Основной показатель – относительное удлинение (вытяжка) из-за износа шарниров. Измеряется на участке в 100 звеньев (или кратно) под стандартным измерительным усилием. Износ, приводящий к удлинению цепи на 2-3% от первоначальной длины, считается предельным и требует замены. На практике можно проверить провисание цепи или смещение её по зубу звёздочки: если цепь легко сходит с вершины зуба звёздочки при оттягивании рукой, износ критический.

Почему необходимо менять цепь и звёздочки комплектом?

В процессе работы цепь и зубья звёздочки изнашиваются сопряжённо, приспосабливаясь друг к другу. Установка новой цепи на изношенные звёздочки приведёт к ускоренному износу из-за несовпадения шага цепи и шага звёздочки (шаг звёздочки увеличивается по хорде из-за износа). Это вызывает шум, вибрации и быстрый выход из строя как цепи, так и подшипников валов.

Каковы основные причины выхода цепей из строя?

• Абразивный износ шарниров: Основная причина при недостаточной герметизации и смазке в запылённой среде.
• Усталостное разрушение пластин: Происходит при циклических нагрузках, превышающих предел выносливости материала.
• Заедание в шарнирах: Результат недостаточной смазки, перегрева или попадания абразива.
• Разрушение от перегрузки: Пластины ломаются, валики срезаются при пиковых нагрузках (заклинивание механизма).
• Коррозия: Ослабляет сечение пластин, ускоряет абразивный износ.

Как правильно подобрать смазку для цепной передачи?

Выбор зависит от скорости цепи, нагрузки и температуры окружающей среды. Для большинства промышленных применений подходят вязкие индустриальные масла (ISO VG 68, 100, 150). Для высокоскоростных передач – менее вязкие масла (ISO VG 32, 46) для обеспечения проникновения в шарниры. В условиях высоких нагрузок и ударных воздействий необходимы масла с противозадирными (EP) и антифрикционными присадками. В запылённой атмосфере целесообразно применение консистентных смазок (типа Литол-24) или масляного тумана, однако они менее эффективны для отвода тепла.

Что такое «стандерт» и «хэви» в обозначениях цепей?

Это обозначения серий по стандарту ANSI. Standerd (STD) или Normal Series – стандартная серия (например, 12A-1). Heavy Series (HV) – усиленная серия с увеличенной толщиной пластин и диаметром валиков при том же шаге (например, 12AH-1 или 12B-H). Цепи HV имеют на 15-30% более высокую разрушающую нагрузку, но и большую массу. Применяются для тяжёлых условий и ударных нагрузок.