Цепь двухшаговая конвейерная

Цепь двухшаговая конвейерная: конструкция, стандарты, применение и подбор

Двухшаговая конвейерная цепь представляет собой специализированный тип приводной роликовой цепи, у которой расстояние между осями соседних валиков (шаг) увеличено в два раза по сравнению со стандартной цепью. Если стандартный шаг цепи, например, серии ANSI 80 составляет 1 дюйм (25.4 мм), то двухшаговая модификация этой же серии будет иметь шаг 2 дюйма (50.8 мм). Данная конструктивная особенность определяет все остальные характеристики, преимущества и области применения этих цепей.

Конструктивные особенности и отличия от стандартных цепей

Основные элементы двухшаговой цепи аналогичны элементам стандартной роликовой цепи: наружные и внутренние пластины, валики, втулки и ролики. Ключевое отличие заключается в геометрии и количестве компонентов на единицу длины. На один полный шаг (два дюйма) приходится один валик и одна втулка, что сокращает количество шарниров трения. Это приводит к нескольким важным следствиям:

• Снижение потерь на трение: Меньшее количество шарниров уменьшает общие потери мощности на преодоление трения в цепи, особенно на длинных конвейерных линиях.
• Снижение уровня шума: Цепь работает тише за счет уменьшения количества ударных взаимодействий с зубьями звездочки.
• Повышенная жесткость: Увеличенный шаг придает цепи большую поперечную жесткость, что важно для конвейеров с широкой рабочей ветвью.
• Экономия на монтаже и обслуживании: Для передачи одного и того же движения требуется меньшее количество звеньев и, соответственно, соединительных (замковых) звеньев, которые являются потенциально слабыми точками.

Стандарты и основные типоразмеры

Двухшаговые цепи производятся в соответствии с международными стандартами, главным из которых является ANSI B29.1 (Американский национальный институт стандартов). В обозначении таких цепей используется суффикс «-2» после номера стандартного ряда. Основные типоразмеры представлены в таблице.

Обозначение цепи (ANSI)	Шаг (P), мм	Диаметр ролика (d1), мм	Ширина внутреннего звена (b1), мм	Диаметр валика (d2), мм	Средняя разрушающая нагрузка, кН (min)
2040-2	50.80	15.88	12.70	7.92	55.6
2050-2	50.80	15.88	15.75	7.92	69.2
2060-2	50.80	19.05	19.05	9.53	100.1
2080-2	50.80	25.40	25.40	12.70	177.9
2100-2	63.50	31.75	31.75	15.88	277.9

Также существуют аналогичные цепи по стандарту ISO (например, серия C2040, C2050 и т.д.) и европейским нормам DIN. При подборе необходимо учитывать полную взаимозаменяемость не только по шагу, но и по ширине и диаметру ролика.

Области применения в промышленности

Двухшаговые цепи нашли широкое применение в системах, где требуется передача движения на большие расстояния с относительно невысокими скоростями и значительными статическими нагрузками. Основные сферы использования:

• Конвейеры общего назначения: Сборочные, упаковочные, сортировочные и транспортные линии в пищевой, легкой, деревообрабатывающей промышленности.
• Линии розлива и розлива: Требуют плавного хода и высокой гигиеничности, что обеспечивается конструкцией цепи и возможностью использования специальных покрытий.
• Системы накопления и паллетирования: Цепи работают под постоянной нагрузкой от тяжелых паллет или изделий.
• Сельскохозяйственная техника: Элеваторы, транспортеры кормов и зерна, где важна надежность и стойкость к загрязнениям.
• Автоматизированные складские системы (AS/RS): В качестве тягового органа в стеллажных конвейерах и кранах-штабелерах.

Критерии выбора и расчет параметров

Выбор двухшаговой цепи для конкретного применения требует комплексного инженерного расчета. Основные этапы и учитываемые факторы:

1. Определение эксплуатационной нагрузки

Расчетная нагрузка на цепь складывается из веса транспортируемого груза, веса самих тяговых и несущих элементов (пластин, приспособлений), а также динамических составляющих. Для предварительного расчета используется формула статического натяжения:

T = (M g μ) + (M g sinα), где:
T – натяжение цепи (Н),
M – масса груза на участке (кг),
g – ускорение свободного падения (9.81 м/с²),
μ – коэффициент трения груза о направляющие или коэффициент сопротивления движению цепи,
α – угол наклона конвейера.

2. Выбор цепи по разрушающей нагрузке и коэффициенту запаса прочности

Номинальная разрушающая нагрузка цепи, указанная в каталоге, должна превышать расчетное рабочее натяжение с запасом. Коэффициент запаса прочности (n) зависит от условий работы:

• Спокойная нагрузка, равномерная работа: n = 7-10.
• Умеренные толчки и вибрация: n = 10-12.
• Тяжелые условия, ударные нагрузки: n = 12-20 и выше.

Таким образом, рабочая нагрузка цепи не должна превышать: T_раб = T_разр / n.

3. Подбор звездочки

Звездочки для двухшаговых цепей имеют специфический профиль зуба, рассчитанный на engagement (зацепление) через один зуб. Количество зубьев звездочки (Z) влияет на плавность хода и нагрузку на шарнир. Рекомендуется использовать звездочки с числом зубьев не менее 6 для больших шагов. Диаметр делительной окружности (D) рассчитывается по формуле: D = P / sin(180°/Z), где P – шаг цепи.

4. Учет скоростного режима и смазки

Двухшаговые цепи не предназначены для высокоскоростных применений. Рекомендуемая скорость обычно не превышает 1-1.5 м/с. Наличие регулярной, предпочтительно автоматической, смазки является критически важным для увеличения срока службы, особенно в условиях запыленности или повышенной влажности.

Модификации и специальное исполнение

Для адаптации к различным задачам двухшаговые цепи выпускаются в разных исполнениях:

• С полыми валиками (Pin-type): Позволяют крепить дополнительные приспособления (пластины, кронштейны) непосредственно через валик, что увеличивает жесткость соединения.
• С приваренными или приклепанными пластинами (Top Plates): На наружные пластины привариваются плоские или профилированные стальные пластины для непосредственного контакта с грузом или для создания сплошной несущей поверхности.
• Из нержавеющей стали (AISI 304, 316): Для пищевой, химической и фармацевтической промышленности, где требуются коррозионная стойкость и гигиена.
• С защитными покрытиями: Оцинковка, никелирование или нанесение полимерных покрытий для работы в агрессивных средах.

Монтаж, обслуживание и диагностика неисправностей

Правильный монтаж и техническое обслуживание напрямую определяют ресурс цепи. Ключевые моменты:

• Выравнивание валов: Непараллельность валов и перекос звездочек приводят к ускоренному износу боковых пластин и роликов.
• Правильное натяжение: Провисание должно быть в пределах, указанных производителем. Избыточное натяжение создает дополнительную нагрузку на валы и подшипники.
• Регламент смазки: Использование рекомендуемых сортов масла или консистентной смазки. Смазка должна проникать в зазоры между валиком и втулкой.
• Регулярный контроль износа: Основной параметр – удлинение цепи из-за износа шарниров. Для двухшаговых цепей критическим считается удлинение на 2-3% от первоначальной длины. Измеряется путем замера расстояния между N количеством звеньев.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие двухшаговой цепи 2040-2 от стандартной цепи 40?

Цепь ANSI 40 имеет шаг 0.5 дюйма (12.7 мм), а цепь 2040-2 – шаг 1 дюйм (25.4 мм), то есть в два раза больше. При этом ширина и диаметр ролика у них одинаковы. Цепь 2040-2 конструктивно является двухшаговой версией цепи 40, а не 80, несмотря на шаг в 1 дюйм. Цепь ANSI 80 (шаг 1 дюйм) имеет большие габариты и прочность.

Можно ли использовать стандартную звездочку с двухшаговой цепью?

Нет, категорически нельзя. Профиль зуба и шаг звездочки должны строго соответствовать типу и шагу цепи. Использование неподходящей звездочки приведет к некорректному зацеплению, пропускам, резким ударам и быстрому разрушению как цепи, так и звездочки.

Как правильно рассчитать длину цепи в конвейере?

Длина цепи в звеньях (L) приближенно рассчитывается по формуле для двухзвездочной передачи: L = 2

• A + (Z1+Z2)/2 + ((Z2-Z1)/(2π))² / A, где A – межосевое расстояние в шагах цепи, Z1 и Z2 – количество зубьев ведущей и ведомой звездочек. Полученное значение округляется до ближайшего целого четного числа. Для точного расчета на сложных трассах рекомендуется использовать специализированное ПО или консультироваться с инженерами производителя.

Какие основные признаки износа цепи, требующие ее замены?

• Удлинение сверх нормы: Более 2-3% на измерительном участке.
• Повышенный шум и вибрация при работе.
• Заедание или неравномерная гибкость шарниров.
• Видимые деформации пластин (вытянутые отверстия, трещины).
• Износ роликов более чем на 10% от диаметра.

Какая смазка предпочтительнее для двухшаговых цепей?

Предпочтение отдается жидким индустриальным маслам (ISO VG 68-150) для автоматических систем смазки, так как они лучше проникают в шарнир. В условиях запыленности или при отсутствии автоматики используют консистентные смазки (литиевые, кальциевые) с антиизносными присадками. Для пищевой промышленности применяются смазки с допуском NSF H1.

В чем преимущество цепей с полыми валиками?

Полые валики (Pin-type) позволяют осуществлять крепление дополнительного навесного оборудования (пластин, скребков, крючьев) непосредственно через тело валика на болтовое соединение. Это создает более надежное и жесткое крепление по сравнению с приклепыванием к боковой поверхности пластины, распределяет нагрузку и упрощает монтаж/демонтаж.