Цепи круглозвенные калиброванные
Цепи круглозвенные калиброванные: конструкция, стандарты и применение в электротехнике и энергетике
Цепь круглозвенная калиброванная (ЦКК) представляет собой металлическое изделие, состоящее из последовательно соединенных овальных звеньев, изготовленных из калиброванной (холоднотянутой) круглой стали. Ключевая особенность — строгое соответствие геометрических параметров (диаметр проволоки, внутренняя длина и ширина звена) нормативным документам, что обеспечивает высокую точность сборки, предсказуемость механических характеристик и взаимозаменяемость. В электротехнической и энергетической отраслях данные цепи находят широкое применение в качестве гибких токопроводящих элементов, элементов заземления, тяговых и грузоподъемных устройств для оборудования.
Конструктивные особенности и технология производства
Производство цепей калиброванных осуществляется методом холодной объемной штамповки на специализированных автоматах. Исходным материалом служит калиброванная стальная проволока круглого сечения, поставляемая в мотках. Процесс включает резку проволоки на мерные заготовки, гибку в овальное звено, последующую сварку стыка звена (как правило, контактной сваркой оплавлением) и калибровку. Калибровка — заключительная операция, в ходе которой звено обжимается в пресс-форме для придания ему точных геометрических размеров и устранения деформаций после сварки. Это принципиальное отличие от цепей некалиброванных (свободнокованых), звенья которых имеют более грубую форму и большие допуски.
Основные конструктивные параметры цепи:
- d — диаметр проволоки (прутка) звена.
- B — внутренняя ширина звена.
- L — внутренняя длина звена.
- Шаг цепи (t) — расстояние между центрами двух соседних звеньев, обычно t ≈ L + d.
- ГОСТ 2319-2018 «Цепи сварные круглозвенные калиброванные. Технические условия». Определяет сортамент, классы прочности, методы испытаний, требования к маркировке и упаковке.
- ISO 1834:2016 «Short link chain for lifting purposes — Grades T, DAT, S, DS and FS».
- ГОСТ 1916-2020 «Накладки и зажимы для переносных защитных заземлений. Общие технические условия» (регламентирует применение цепей в составе заземлений).
- Измерение геометрических параметров (калибровка).
- Испытание на растяжение (определение разрушающей нагрузки для партии).
- Контроль качества сварного шва (визуальный, иногда рентгенографический или ультразвуковой для цепей высоких классов).
- Испытание на перегиб (для проверки пластичности материала).
- Переносные защитные заземления (ПЗ): Цепь является ключевым элементом, шунтирующим отключенный участок сети для защиты персонала. Используются цепи с медным покрытием или медные, сечение которых рассчитано на ток короткого замыкания конкретной электроустановки. Требуется низкое переходное сопротивление и стойкость к электродинамическим ударам.
- Заземляющие ножи разъединителей и короткозамыкателей: Цепь обеспечивает гибкое соединение между подвижным контактом (ножом) и зажимом заземляющей шины. Работает в условиях высоких механических (удар при включении) и термических нагрузок.
- Шунтирующие перемычки: Для временного шунтирования участков схемы или токопроводов при ремонтных работах.
- R_m / k, где S_раб — площадь сечения проволоки звена, R_m — временное сопротивление материала (из паспорта на цепь), k — коэффициент запаса прочности. Коэффициент запаса зависит от режима работы и класса ответственности. Для грузоподъемных цепей, работающих с людьми или дорогостоящим оборудованием, k принимается не менее 6-8. Для тяговых и приводных цепей — 4-6.
- √t) / C, где I_кз — ток КЗ, t — время его действия, C — коэффициент (для меди ~250).
- Износ звена — уменьшение диаметра проволоки в месте контакта с соседними звеньями или с направляющими. Цепь бракуется при износе более 10% от исходного диаметра.
- Остаточное удлинение (вытяжка) — превышение допустимого увеличения шага цепи (обычно более 3-5%). Свидетельствует о накоплении пластической деформации.
- Трещины, надрывы, раковины — особенно опасны в зоне сварного шва.
- Деформация (раскрытие) звена — изменение внутренних размеров L и B из-за перегрузки.
- Коррозия — снижающая эффективное сечение металла. Для ответственных применений глубина коррозии не должна превышать 10% толщины.
Материалы и классы прочности
Для изготовления ЦКК используются средне- и высокоуглеродистые стали, а также легированные стали. Материал определяет механические свойства и область применения. В соответствии с международными (ISO 1834) и национальными (ГОСТ 2319) стандартами, цепи подразделяются на классы прочности.
| Класс прочности (ГОСТ/ISO) | Марка стали (аналог) | Предел прочности на растяжение, Н/мм² (мин.) | Типичная область применения в энергетике |
|---|---|---|---|
| 3 (Нормальной прочности) | Ст3кп, низкоуглеродистая | 300 — 500 | Элементы ограждений, декоративные и вспомогательные цепи, цепи-ограничители для некритичных нагрузок. |
| 5 (Повышенной прочности) | 35, 45 | 500 — 700 | Тяговые цепи для механизмов управления (разъединители, приводы), элементы противовесов, такелажные работы. |
| 8 (Высокой прочности) | 35ХГСА, 20ХН3А | 800 — 1000 | Гибкие токопроводящие элементы (заземляющие ножи, шунтирующие перемычки), ответственные грузоподъемные устройства в ремонтном оборудовании. |
| 10 (Сверхвысокой прочности) / Т (Термообработанные) | Легированные стали с закалкой и отпуском | 1000 и выше | Специальное применение в высоконагруженных механизмах, шахтных подъемниках, аварийных системах. |
Для электротехнических применений, особенно в качестве гибкого проводника, критически важна электропроводность. Цепи из обычных сталей имеют высокое электрическое сопротивление. Поэтому для создания, например, переносных заземлений или шунтирующих перемычек используются цепи с покрытием из высокопроводящих металлов (медь, алюминий) или цепи, полностью изготовленные из медного или алюминиевого сплава. В таких случаях механическая прочность определяется свойствами основного материала сердечника (стали) или сплава.
Нормативная база и контроль качества
Производство и приемка калиброванных цепей регламентируется рядом стандартов. Основные из них:
Контроль качества включает:
Применение в электротехнике и энергетике
Использование ЦКК в отраслях связано с их надежностью, долговечностью и стойкостью к циклическим нагрузкам.
1. Гибкие токопроводящие элементы и устройства заземления
Это одно из наиболее ответственных применений. Цепи служат в качестве гибкой токоведущей части в различных аппаратах.
2. Приводные и тяговые цепи
ЦКК применяются в механизмах управления силовым оборудованием: приводы разъединителей, переключатели ответвлений трансформаторов, различные клапанные системы. Они передают усилие от двигателя или ручного привода к рабочему органу. Здесь важна точность хода, отсутствие остаточной деформации и износостойкость.
3. Грузоподъемные и такелажные устройства
В энергетике цепи используются для подъема и перемещения оборудования (трансформаторов, изоляторов, секций шин) при монтаже и ремонте. Применяются в составе талей, лебедок, стропов. Для этих целей используются цепи высоких классов прочности (8, 10, Т), которые в обязательном порядке подлежат регулярному освидетельствованию.
4. Ограждающие и сигнальные устройства
Цепи нормального класса прочности применяются для организации ограждений опасных зон (например, вокруг открытых распределительных устройств — ОРУ), для подвески предупреждающих плакатов и знаков безопасности.
Расчет и выбор цепи
Выбор цепи для конкретной задачи основывается на двух ключевых критериях: механическая прочность и электрическая проводимость (для токовых применений).
Механический расчет: Рабочая нагрузка на цепь должна быть меньше допускаемой. Допускаемая нагрузка определяется как: [P] = S_раб
| Диаметр звена d, мм | Внутр. длина L, мм | Внутр. ширина B, мм | Масса 1 м цепи, кг | Разрушающая нагрузка (мин.), кН | Примерная допускаемая рабочая нагрузка (k=6), кН |
|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 18 | 7.2 | 0.7 | 28.3 | 4.7 |
| 10 | 30 | 12.0 | 1.94 | 78.5 | 13.1 |
| 14 | 42 | 16.8 | 3.80 | 153.9 | 25.7 |
| 18 | 54 | 21.6 | 6.28 | 254.5 | 42.4 |
Электрический расчет: Для цепей, используемых в качестве проводников, необходимо выполнить проверку по допустимому току. Сечение токопроводящего слоя (медного или алюминиевого) должно соответствовать ожидаемому току нагрузки, в том числе току короткого замыкания в течение расчетного времени. Для переносных заземлений расчет ведется по термической стойкости: минимальное сечение медного проводника определяется по формуле: S_min = (I_кз
Эксплуатация, обслуживание и браковка
Цепи, особенно работающие на грузоподъемных механизмах или в качестве заземлений, требуют регулярного осмотра. Основные дефекты, приводящие к браковке:
Для цепей переносных заземлений дополнительно проверяется целостность и качество контакта в местах присоединения наконечников, отсутствие оплавлений, состояние медного покрытия.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальное отличие калиброванной цепи от некалиброванной (свободнокованой)?
Калиброванная цепь после сварки звена проходит операцию калибровки в пресс-форме, что обеспечивает высокую точность геометрических размеров (L, B, d), правильную форму всех звеньев и повышенную прочность сварного шва. Некалиброванная цепь не проходит этой операции, ее звенья имеют большие допуски и менее правильную форму. ЦКК применяется в механизмах и для ответственных задач, где важна точность и надежность. Некалиброванные цепи чаще используются для ограждений, декора, крепления грузов без точных требований.
Как правильно выбрать класс прочности цепи для электротехнических нужд?
Для гибких токопроводящих элементов (заземляющие ножи, шунты) основным критерием является электрическая проводимость, но механическая прочность также важна. Обычно применяют цепи класса прочности 8 с медным покрытием. Для тяговых цепей в приводах аппаратов выбирают класс 5 или 8, исходя из расчетного усилия. Для грузоподъемных операций с оборудованием — не ниже класса 8, а для подъема людей или особо критичных грузов — термообработанные цепи класса Т(10).
Можно ли использовать обычную стальную цепь в качестве переносного заземления?
Категорически нет. Обычная стальная цепь имеет высокое удельное сопротивление (на порядок выше меди). При протекании тока короткого замыкания она мгновенно перегреется, возможно расплавление и разрыв, что приведет к снятию защиты и смертельной опасности для персонала. Переносные заземления должны изготавливаться только из цепей с медным покрытием или медных многопроволочных проводников, сечение которых рассчитано на ток КЗ конкретной электроустановки.
Как часто нужно проводить механические испытания грузоподъемных цепей на энергообъектах?
Периодичность регламентируется документами Ростехнадзора (Правила безопасности опасных производственных объектов). Цепи, используемые для подъема грузов, должны проходить полное техническое освидетельствование (включая испытание статической нагрузкой) не реже одного раза в 12 месяцев. Визуальный осмотр должен проводиться перед каждым применением. Для цепей, работающих в особо тяжелых условиях, владелец может установить более частый интервал испытаний.
Что означает маркировка «14х50 ГОСТ 2319-5» на бирке цепи?
Данная маркировка расшифровывается следующим образом: диаметр проволоки звена (d) составляет 14 мм, внутренняя длина звена (L) — 50 мм. Цепь изготовлена в соответствии с ГОСТ 2319, класс прочности — 5 (повышенной прочности).
Как правильно хранить и транспортировать калиброванные цепи?
Цепи должны храниться в закрытых сухих помещениях, на стеллажах, желательно в смазанном состоянии для предотвращения коррозии. При транспортировке необходимо исключить удары и деформации бухт (мотков). Запрещается сбрасывать бухты цепи с высоты. Для цепей, используемых в качестве заземлений или в высокоточных механизмах, следует особо оберегать звенья от механических повреждений (забоин, царапин), которые могут стать концентраторами напряжений.