Цепь длиннозвенная приводная

Цепь длиннозвенная приводная: конструкция, стандарты, применение и расчет

Цепь длиннозвенная приводная (ЦДП) представляет собой специализированный тип грузовой роликовой цепи с увеличенным шагом между шарнирами. Ее основное функциональное назначение – передача механической энергии (привод) в условиях низких скоростей, высоких статических и динамических нагрузок, а также в средах с повышенным загрязнением. Отличительной чертой является конструкция, позволяющая эффективно зацепляться с зубьями звездочек, имеющих малое число зубьев (часто от 6 до 10), что обеспечивает высокое передаточное отношение в одной ступени.

Конструктивные особенности и материалы

Базовыми элементами длиннозвенной цепи, как и стандартной роликовой, являются внешние и внутренние пластины, валики, втулки и ролики. Ключевое отличие – геометрические пропорции. При стандартном диаметре ролика и ширине цепи шаг (расстояние между центрами валиков) значительно увеличен. Типичные соотношения: для цепи типа ПРД (Приводная Длиннозвенная) шаг в 2-2.5 раза превышает диаметр ролика.

• Пластины: Изготавливаются из средне- или высокоуглеродистой стали (сталь 45, 50, 40Х) методом штамповки с последующей термообработкой (закалка и отпуск) для достижения высокой твердости (HRC 40-50) и износостойкости. Форма пластин оптимизирована для снижения концентрации напряжений.
• Валики и втулки: Производятся из цементируемых сталей (например, 15Х, 20Х). После механической обработки подвергаются цементации (насыщению поверхностного слоя углеродом) и закалке, что обеспечивает твердую, износостойкую поверхность при вязкой сердцевине, устойчивой к ударным нагрузкам.

Ролики: Изготавливаются из аналогичных валикам материалов. Ролик свободно вращается на втулке, уменьшая трение и износ при зацеплении со звездочкой.

• Сборка и запрессовка: Собранные шарниры (валик-втулка-ролик внутри внутренних пластин) запрессовываются во внешние пластины с высоким натягом, что исключает саморазборку цепи в процессе эксплуатации. Для особо тяжелых условий цепи могут поставляться с дополнительными предохранительными шплинтами или стопорными кольцами.

Основные типы, стандарты и маркировка

В Российской Федерации и странах СНГ наиболее распространены цепи, соответствующие ГОСТ 13576-81 (заменен на ГОСТ 13576-2021) «Цепи приводные роликовые длиннозвенные. Технические условия». В международной практике аналогами являются цепи с шагом, соответствующим стандарту ANSI, но с увеличенным шагом (например, нестандартные серии).

Маркировка цепи по ГОСТ 13576 имеет следующий вид: ПРД-XX-XXXX, где:

• ПРД – Приводная Роликовая Длиннозвенная.
• XX – Шаг цепи в миллиметрах, деленный на 10 (например, «38» для шага 380 мм).
• XXXX – Разрушающая нагрузка в килоньютонах (кН). Например, «2000» означает 2000 кН (≈200 тонн-сил).

Типоразмерный ряд по ГОСТ 13576-81 (ключевые параметры):

Обозначение цепи	Шаг t, мм	Диаметр ролика d, мм	Ширина внутреннего звена B, мм	Диаметр валика d1, мм	Разрушающая нагрузка, кН (min)	Масса 1м, кг
ПРД-38-2000	380	95	140	56	2000	110
ПРД-38-1750	380	95	125	56	1750	98
ПРД-38-1250	380	95	90	56	1250	71
ПРД-38-800	380	95	60	56	800	48
ПРД-50-3500	500	125	160	71	3500	190

Области применения и рабочие условия

ЦДП находят применение в отраслях, где требуются надежность, простота конструкции и способность выдерживать экстремальные нагрузки.

• Горнодобывающая промышленность: Приводы скребковых и пластинчатых конвейеров, механизмы передвижения карьерных экскаваторов (шагающие и рельсовые), лебедки.
• Металлургия: Приводы рольгангов, транспортеры для горячих заготовок и слитков, механизмы кантователей, шлаковозные ковши.
• Энергетика: Механизмы золо- и шлакоудаления на твердотопливных электростанциях, приводы решеток и барьеров на гидроэлектростанциях.
• Подъемно-транспортное оборудование: Приводы тяжелых крановых тележек, лифтов грузоподъемностью свыше 10 тонн, тали.
• Судостроение: Приводы шпилей, брашпилей, траловых лебедок.

Типичные рабочие условия: скорость цепи (v) – от 0.1 до 1.5 м/с; рабочая нагрузка – 10-30% от разрушающей; температурный диапазон – от -30°C до +150°C (с учетом применения специальных смазок).

Расчет и проектирование цепных передач на основе ЦДП

Расчет проводится в соответствии с методиками, изложенными в ГОСТ 13576 и справочниках по деталям машин. Основные этапы:

1. Определение передаточного числа и числа зубьев звездочек

Передаточное число (i) определяется отношением частот вращения ведущего и ведомого валов. Число зубьев малой (ведущей) звездочки (z1) выбирается из диапазона 6-13 в зависимости от i и требуемой плавности хода. Чем меньше z1, тем больше динамические нагрузки и износ. Число зубьев большой звездочки: z2 = z1

• i (округленное до целого).

2. Выбор шага цепи (t)

Шаг является ключевым параметром, определяющим габариты и динамику передачи. Рекомендуется выбирать минимально допустимый шаг из условия обеспечения износостойкости и ограничения окружной скорости (v). Эмпирическая формула для предварительного выбора: t ≈ (6…10) ∛(T1 / [p]), где T1 – вращающий момент на ведущей звездочке (Нм), [p] – допускаемое давление в шарнире (МПа, выбирается по таблицам в зависимости от материала и скорости).

3. Проверочный расчет по разрушающей нагрузке и давлению в шарнире

Основной критерий работоспособности – износостойкость шарниров. Условие прочности по статической нагрузке: S = Q / (Kд

• Ft) ≥ [S], где:

• Q – разрушающая нагрузка цепи по ГОСТ (Н).
• Ft – окружное усилие, Ft = 2
• T1 / dд1 (dд1 – диаметр делительной окружности ведущей звездочки, м).
• Kд – коэффициент динамичности (1.0 – 1.5 в зависимости от равномерности нагрузки).
• [S] – нормативный коэффициент запаса прочности (для ЦДП обычно [S] ≥ 7…9).

Расчет на износостойкость: p = (Ft

• Kэ) / A ≤ [p], где:

• p – расчетное давление в шарнире (МПа).
• A – проекция площади опорной поверхности шарнира (A = d1
• B для двух опор, где d1 – диаметр валика, B – длина втулки/ширина внутреннего звена) (мм²).
• Kэ – эксплуатационный коэффициент (Kэ = Kд Kа Kн Kр Kсм
• Kп), учитывающий условия работы, наклон линии центров, смазку, режим работы и т.д.
• [p] – допускаемое давление (МПа), определяется по таблицам в зависимости от скорости и материала.

4. Геометрические параметры передачи

• Межосевое расстояние (a): оптимальное a = (30…50)
• t. Минимальное расстояние при минимальном угле обхвата (≥120°) a_min = (dд2 — dд1)/2 + (30…50) мм.
• Длина цепи в шагах (Lt): Lt = 2a/t + (z1+z2)/2 + ((z2-z1)/(2π))²
• t/a. Результат округляется до ближайшего целого ЧЕТНОГО числа для избежания применения переходных звеньев.
• Уточненное межосевое расстояние при четном Lt: a = (t/4) [Lt — (z1+z2)/2 + √( (Lt — (z1+z2)/2)² — 8((z2-z1)/(2π))² )].

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Правильный монтаж и обслуживание критически важны для ресурса ЦДП.

• Монтаж: Оси валов звездочек должны быть параллельны, плоскости звездочек – соосны. Натяжение цепи устанавливается таким, чтобы стрела провисания ведомой ветви составляла примерно 2-4% от межосевого расстояния. Используются регулировочные винты, натяжные звездочки или грузовые натяжители. Соединение концов цепи выполняется с помощью специальных соединительных (замковых) звеньев, соответствующих типоразмеру.
• Смазка: Является важнейшим фактором. Применяются густые консистентные смазки (типа Литол-24, Солидол-Ж) для тихоходных передач или жидкие индустриальные масла (И-Г-А, И-Г-Д) для средних скоростей. Смазка должна подаваться регулярно, непосредственно на шарниры ведомой ветви у входа в зацепление с ведущей звездочкой.
• Контроль и ТО: Регулярный визуальный контроль на наличие остаточной деформации пластин, износ шарниров (удлинение цепи), трещин и сколов. Измерение удлинения: при удлинении цепи на 3-5% от первоначальной длины необходима регулировка натяжения; при удлинении более 6% – замена цепи. Обязательна очистка от абразивных загрязнений.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем длиннозвенная цепь принципиально отличается от стандартной роликовой (например, по ГОСТ 13568-75)?

Ключевое отличие – увеличенный шаг при сопоставимом диаметре ролика и валика. Это позволяет зацепляться с звездочками с малым числом зубьев (z_min=6-7 против z_min=13-17 у стандартной), получая большое передаточное число в одной ступени. ЦДП имеет более высокую разрушающую нагрузку на единицу ширины, но работает на значительно меньших скоростях (до 1.5 м/с против 10-15 м/с у стандартных).

Как правильно подобрать смазку для ЦДП в условиях запыленного цеха?

В условиях сухой абразивной пыли (металлургия, горное дело) предпочтение следует отдавать густым, липким консистентным смазкам с высокими адгезионными свойствами (например, на основе кальциевого или литиевого мыла). Они лучше удерживаются на поверхности, создавая барьер для пыли. При наличии влаги или пара необходимы смазки с антикоррозионными присадками. Периодичность смазывания увеличивается в 1.5-2 раза по сравнению с нормальными условиями.

Что означает маркировка «ПРД-38-1250-1»?

«ПРД-38-1250» соответствует цепи с шагом 380 мм и разрушающей нагрузкой 1250 кН. Цифра «-1» в конце обычно указывает на категорию или вариант исполнения по отраслевому стандарту или ТУ изготовителя. Это может означать усиленную термообработку, наличие защитного покрытия (оцинковка, фосфатирование) или специальное конструктивное исполнение (например, с отверстиями в пластинах для крепления скребков). Точную расшифровку необходимо уточнять в паспорте или каталоге производителя.

Как определить предельный износ цепи, при котором требуется ее замена?

Основной критерий – остаточное удлинение цепи. Измеряется длина 10-20 звеньев в натянутом состоянии (между центрами крайних валиков) и сравнивается с номинальной длиной (шаг

• количество звеньев). Если фактическая длина превышает номинальную на 6% и более, цепь подлежит замене. Дополнительные признаки: неравномерный износ шарниров (люфт), видимая деформация пластин (вытянутые отверстия под валики), трещины или следы усталости металла в зонах напряжений.

Можно ли использовать ЦДП в открытой передаче без кожуха?

Да, это одно из преимуществ ЦДП – возможность работы в открытом исполнении благодаря высокой прочности и устойчивости к загрязнениям. Однако это требует более интенсивного графика смазки и очистки. Обязательным условием является установка защитного ограждения по периметру передачи в соответствии с правилами техники безопасности для движущихся частей оборудования.

Как рассчитать момент на валу звездочки по известному усилию на цепи?

Момент (T, Нм) на валу звездочки рассчитывается по формуле: T = (Ft dд) / 2, где Ft – окружное усилие в цепи (Н), dд – делительный диаметр звездочки (м). Диаметр делительной окружности для цепной передачи: dд = t / sin(180°/z), где t – шаг цепи (м), z – число зубьев звездочки.

Заключение

Цепь длиннозвенная приводная остается незаменимым элементом в тяжелом низкоскоростном приводе благодаря своей исключительной надежности, простоте конструкции и высокой ремонтопригодности. Корректный выбор типоразмера на основе детального расчета, соблюдение правил монтажа и организация регулярного технического обслуживания с акцентом на качественную смазку являются определяющими факторами для достижения максимального ресурса передачи, который в нормальных условиях может превышать 10 000 часов работы.