Скребковые цепи

Скребковые цепи: конструкция, назначение и применение в электротехнической и кабельной промышленности

Скребковые цепи представляют собой специализированный тип тягово-несущих цепей, предназначенный для транспортировки сыпучих, кусковых и штучных материалов в закрытых желобчатых коробах (трубах, желобах) посредством скребков, жестко или шарнирно закрепленных на звеньях. В контексте электротехнической и кабельной промышленности они являются ключевым компонентом систем механизации производственных процессов, в частности, в линиях по производству изоляции, экструзии, охлаждения и укладки кабельной продукции.

Конструктивные особенности скребковых цепей

Конструкция скребковой цепи является комбинированной и включает несколько базовых элементов:

Тяговая цепь: Основа конструкции, воспринимающая все тяговые усилия. Как правило, используются катковые или втулочные цепи повышенной прочности (по стандартам ANSI, DIN, ISO) с увеличенными размерами пластин и диаметрами валиков/втулок. Материал — углеродистые или легированные стали с термообработкой (закалка, цементация) для достижения высокой износостойкости.
Скребки (ползуны, лопатки): Рабочие органы, непосредственно контактирующие с транспортируемым материалом. Изготавливаются из износостойких материалов: полиамида (нейлона), полиуретана, специальных композитов или стали с износостойкими наплавками. Крепление к звеньям цепи может быть жестким (болтовое, клепаное) или шарнирным, позволяющим скребку самоустанавливаться.
Направляющие элементы: Для обеспечения стабильного движения цепи в закрытом коробе часто используются направляющие полозья или специальные выступы на звеньях, скользящие по направляющим в корпусе транспортера.
Соединительные и монтажные элементы: Включают специальные звенья для крепления скребков, переходные звенья для соединения с приводной звездочкой.

Классификация и типы скребковых цепей

Скребковые цепи классифицируются по нескольким ключевым параметрам:

1. По типу тяговой цепи:

Цепи катковые скребковые (тип «EURO»): Распространенный тип с катками большого диаметра. Катки уменьшают трение о направляющие и обеспечивают плавный ход. Применяются в транспортерах средней и высокой производительности.
Цепи втулочные скребковые: Более компактные и износостойкие за счет отсутствия вращающихся катков. Трение скольжения требует качественных направляющих. Часто используются в условиях высокой запыленности, где катки могут заклинивать.
Цепи специального профиля (бортовые, плоские): Имеют модифицированную форму пластин для интеграции с конкретной конструкцией транспортера или для выполнения дополнительных функций (например, роль направляющих).

2. По расположению и форме скребков:

Скребки низкие (прямые, угловые): Для транспортировки сыпучих материалов по горизонтали или с небольшим уклоном.
Скребки высокие (контурные, формованные): Обеспечивают полное заполнение сечения желоба, используются для транспортировки на крутые подъемы.
Скребки смешанного типа: Комбинации на одной цепи для выполнения различных задач (транспортировка и очистка).

3. По характеру работы транспортера:

Цепи для конвейеров горизонтальных и пологонаклонных.
Цепи для конвейеров вертикальных (элеваторов): Имеют особо прочную конструкцию и специальные скребки для удержания материала при вертикальном подъеме.
Цепи для конвейеров с погруженными скребками (цепные скребковые конвейеры типа «Redler»): Работают в плотном слое материала, перемещая его как единый массив. Отличаются высокой производительностью и герметичностью.

Материалы и покрытия

Выбор материалов определяет долговечность, износостойкость и область применения цепи.

Элемент цепи	Материал	Термообработка/Покрытие	Назначение и преимущества
Пластины, валики, втулки	Сталь 45, 40Х, 40ХН, C1045	Закалка ТВЧ, цементация (науглероживание), азотирование	Повышение поверхностной твердости (55-65 HRC) для сопротивления абразивному износу и усталостной прочности.
Скребки (базовый вариант)	Сталь 09Г2С, Hardox 400	Наплавка твердыми сплавами (сормайт, стеллит), наварка износостойких полос	Для тяжелоабразивных материалов (уголь, руда, гранулы минерального сырья).
Скребки (для кабельной пром.)	Полиамид 6 (PA6), Полиуретан (PU), Полиэтилен (UHMW-PE)	Литые или формованные	Защита поверхности кабеля от механических повреждений (царапин, вмятин), низкий коэффициент трения, бесшумность, коррозионная стойкость.
Антикоррозионная защита	Цинк, Никель, Специальные ЛКМ	Гальваническое цинкование, диффузионное цинкование (шерардизация), окраска	Защита от коррозии в условиях повышенной влажности (цеха охлаждения кабеля, наружные установки).

Применение в кабельной и электротехнической промышленности

В данной отрасли скребковые цепи являются неотъемлемой частью систем непрерывного транспорта, обеспечивающих технологические процессы:

Линии охлаждения кабеля после экструзии изоляции или оболочки: Кабель, выходящий из экструдера с температурой до 250°C, поступает в охлаждающую ванну, где укладывается и транспортируется по замкнутому контуру с помощью скребковой цепи. Полимерные скребки аккуратно фиксируют кабель, обеспечивая его равномерное движение и погружение без деформации.
Транспортировка гранулированного сырья (ПВХ, ПЭ, ПП): Скребковые конвейеры с погруженными скребками используются для подачи полимерных гранул из силосов-накопителей к бункерам загрузки экструдеров. Герметичность системы предотвращает попадание влаги и загрязнений.
Удаление отходов и обрезков: Цепи используются в системах пневмотранспорта или механического удаления обрезков изоляции, меди, алюминия с участков резки и разделки.
Транспортировка готовой кабельной продукции на участке упаковки: Скребковые цепи с мягкими накладками могут использоваться для перемещения бухт или барабанов между операциями.

Критерии выбора и расчет основных параметров

Выбор скребковой цепи является инженерной задачей, требующей учета множества факторов. Основные расчетные параметры:

Тяговое усилие (P): Определяется как сумма сопротивлений движению: трение груза о желоб, трение цепи о направляющие, сопротивление подъему груза, сопротивление ускорению материала.

Упрощенная формула для горизонтального конвейера: P = L g (μ₁ mₗ + 2 μ₂
mₖ), где:

L – длина конвейера, м; g – ускорение свободного падения; μ₁ – коэффициент трения материала о желоб; mₗ – погонная масса груза, кг/м; μ₂ – коэффициент трения цепи о направляющие; mₖ – погонная масса цепи со скребками, кг/м.

Производительность (Q): Q = 3600 F v ρ ψ, где:

F – площадь поперечного сечения слоя материала в желобе, м²; v – скорость движения цепи, м/с (обычно 0.1–0.5 м/с); ρ – насыпная плотность материала, т/м³; ψ – коэффициент заполнения желоба (обычно 0.5–0.9).
Мощность привода (N): N = (P v) / (1000 η), кВт, где η – КПД привода.
Шаг цепи (t): Выбирается исходя из требуемой прочности, габаритов конвейера и скорости. Большой шаг увеличивает прочность, но делает ход более неравномерным.

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Правильный монтаж и обслуживание критически важны для надежной работы скребкового конвейера.

Монтаж: Требует точной центровки приводных и натяжных звездочек, выверки параллельности направляющих. Цепь собирается на месте, звенья соединяются с помощью специальных соединительных звеньев или пальцев со стопорными элементами. Натяжение регулируется винтовым или пружинно-винтовым натяжным устройством.
Эксплуатационный контроль: Включает регулярную проверку степени износа (замер увеличения шага цепи, износ скребков), контроль натяжения, смазку шарниров цепи (если предусмотрена конструкцией), проверку состояния уплотнений и подшипниковых узлов.
Типовые неисправности:
- Удлинение цепи сверх допустимого (2-3%) из-за износа шарниров – приводит к сбою зацепления со звездочкой, требует удаления звена или замены цепи.
- Износ или поломка скребков – снижает производительность, приводит к завалам материала.
- Коррозия шарниров – ускоряет износ, увеличивает тяговое усилие.
- Перекос направляющих – вызывает односторонний износ скребков и цепи, повышенный шум и вибрации.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Как определить момент для замены скребковой цепи?

Критерием замены является предельный износ шарниров, приводящий к увеличению шага цепи на 2-3% от номинального. Измеряется на длине 10-20 звеньев в натянутом состоянии. Также цепь подлежит замене при наличии трещин в пластинах, изгибе валиков, критическом износе скребков (более 50% от первоначальной высоты).

2. Можно ли использовать цепи с полимерными скребками для транспортировки горячего кабеля?

Да, но с жесткими ограничениями по температуре. Стандартные полиамидные (PA6) скребки рассчитаны на постоянную работу при температурах до +80…+100°C. Для кратковременного контакта с кабелем, выходящим из экструдера, могут применяться скребки из термостойких полимеров (например, некоторых марок полиуретана или композитов), но необходимо обеспечивать эффективное охлаждение зоны контакта водой из ванны. В противном случае предпочтительны металлические скребки с защитными накладками.

3. В чем разница между катковой и втулочной скребковой цепью для транспортера сырья?

Катковая цепь обеспечивает меньшее сопротивление движению (трение качения) и меньший износ направляющих, что снижает энергопотребление. Она менее чувствительна к незначительной несоосности. Однако в условиях сильной запыленности (например, транспортировка мела, талька) абразивная пыль может попадать в зазор между втулкой и валиком, блокируя вращение катка, что превращает ее во втулочную и резко ускоряет износ. Втулочная цепь проще по конструкции, надежнее в грязных средах, но требует более качественных и износостойких направляющих.

4. Как правильно подобрать шаг цепи и высоту скребка для конкретной производительности?

Шаг цепи (t) и высота скребка (H) взаимосвязаны с площадью поперечного сечения материала (F). При увеличении шага можно увеличить высоту скребка (при сохранении его прочности), что увеличивает F. Однако увеличение шага при той же скорости снижает частоту «толчков» материала, что может быть важно для сыпучих материалов с плохой сыпучестью. Эмпирическое правило: высота скребка обычно не превышает 0.5-0.7 от ширины желоба (В). Соотношение t/H часто лежит в диапазоне от 1.5 до 3. Точный расчет ведется по формулам производительности с учетом характеристик материала.

5. Нужна ли смазка для скребковых цепей в кабельном охладителе?

Для цепей, работающих в водяной ванне охладителя, стандартная консистентная смазка не применяется, так как она будет смыта. Используются либо цепи из коррозионностойких материалов (оцинкованные, из нержавеющей стали), либо цепи с шарнирами, допускающими работу без смазки (например, с втулками из износостойких полимеров). В сухих зонах конвейера возможно применение периодической смазки специальными водостойкими составами через пресс-масленки, если они предусмотрены конструкцией.

Заключение

Скребковые цепи являются высокоспециализированным и критически важным элементом транспортных систем в электротехническом и кабельном производстве. Их корректный выбор, основанный на точном расчете нагрузок, учете свойств транспортируемого материала и условий эксплуатации, напрямую влияет на бесперебойность технологических линий, качество конечной продукции и общую эффективность производства. Регулярное техническое обслуживание и своевременная замена изношенных компонентов позволяют минимизировать риски простоев и обеспечить длительный ресурс работы всего конвейерного оборудования. Понимание конструктивных особенностей, материалов и принципов работы скребковых цепей необходимо для инженерно-технического персонала, отвечающего за проектирование и эксплуатацию производственных мощностей.