Цепь пластинчатая однорядная: конструкция, стандарты и применение в электротехнике
Цепь пластинчатая однорядная представляет собой тягово-транспортное устройство, состоящее из идентичных звеньев, соединенных шарнирно. В отличие от роликовых и втулочных цепей, ее конструкция не содержит подвижных роликов или втулок в классическом понимании. Основными элементами являются две параллельные пластины (щеки), соединенные напрессованными или запрессованными валиками, образующие единое звено. Звенья соединяются между собой посредством валика, проходящего через отверстия в пластинах соседних звеньев, образуя гибкий шарнир. Данный тип цепей характеризуется высокой прочностью на растяжение, стабильностью геометрии и способностью воспринимать значительные статические и динамические нагрузки.
Конструктивные особенности и составные элементы
Конструкция однорядной пластинчатой цепи является модульной и включает следующие ключевые компоненты:
- Пластины (щеки): Изготавливаются методом штамповки из высококачественной стали (часто легированной или углеродистой) с последующей термообработкой (закалка и отпуск). Пластины являются основным несущим элементом, воспринимающим растягивающую нагрузку. Их форма оптимизирована для равномерного распределения напряжений. В однорядной цепи каждый шарнир формируется двумя внешними пластинами.
- Валики (оси шарниров): Цилиндрические детали, изготавливаемые из износостойкой стали. Валики выполняют две функции: являются осью вращения в шарнире и соединительным элементом, скрепляющим пластины одного звена. Посадочное соединение валика с отверстиями пластин – плотное, часто прессовое, что исключает проворачивание.
- Втулки (при наличии): В некоторых исполнениях пластинчатых цепей между валиком и пластинами устанавливаются закаленные втулки для уменьшения износа отверстий пластин и снижения трения в шарнире. Однако во многих стандартных тяжелонагруженных цепях втулки отсутствуют, а износостойкость обеспечивается за счет поверхностной закалки валиков и пластин.
- Пластины: Стали марок 50, 50Г, 40Х, 65Г. После штамповки подвергаются объемной или поверхностной закалке до твердости 40-50 HRc. Это обеспечивает высокий предел текучести и сопротивление усталости.
- Валики и втулки: Стали марок 20Х, 40Х, 45 с цементацией или закалкой до твердости 50-60 HRc для сопротивления износу и смятию.
- Защитные покрытия: Для работы в агрессивных средах (повышенная влажность, химические пары) цепи могут иметь покрытия:
- Оцинкование (горячее или гальваническое).
- Оксидирование (воронение).
- Нанесение антикоррозионных смазок или лаков.
- Конвейеры и транспортеры: Перемещение штучных грузов, узлов оборудования, топлива (кускового торфа, угля) на ТЭЦ и ГРЭС. Высокая прочность позволяет создавать протяженные трассы.
- Приводы механизмов перемещения: Используются в приводах шиберов, заслонок, поворотных механизмов в системах золоудаления, дымоудаления, подачи сырья.
- Приводы маслоотделителей и маслоочистителей: В турбинном и вспомогательном оборудовании.
- Подъемно-транспортные операции: В ремонтных цехах и на складах энергопредприятий (подвесные грузоподъемные устройства малой и средней грузоподъемности).
- Системы очистки: В качестве тягового элемента для скребков в каналах гидрозолоудаления.
- Соединение и разрыв цепи: Осуществляется с помощью специальных разборных (замковых) звеньев или соединительных валиков со стопорными элементами. Запрещается использовать сварку или кустарные методы соединения.
- Натяжение: Регулируется с помощью натяжных устройств (винтовых, пружинных, грузовых). Провисание ветви не должно превышать 2-4% от длины пролета. Чрезмерное натяжение ведет к повышенному износу шарниров и подшипников валов.
- Смазка: Является основным фактором увеличения ресурса. Рекомендуется регулярная подача пластичных смазок (например, Литол-24) или жидких масел (индустриальное И-20А, И-40А) на шарниры. В условиях запыленности применяются графитовые или дисульфидмолибденовые смазки. Частота смазки зависит от режима работы (от ежесменно до еженедельно).
- Контроль и замена: Необходимо периодически измерять шаг цепи на контрольном количестве звеньев (обычно 10-20). Удлинение цепи более чем на 3-5% от номинального шага свидетельствует о критическом износе шарниров и требует замены. Также подлежат замене цепи с деформированными или треснувшими пластинами.
- Высокая прочность на разрыв и усталостная выносливость благодаря простой и массивной конструкции пластин.
- Стабильность геометрической формы, минимальное поперечное раскачивание.
- Способность работать в условиях абразивного износа и ударных нагрузок.
- Относительная простота ремонта путем замены отдельных изношенных звеньев.
- Широкая номенклатура типоразмеров и доступность по ГОСТ.
- Высокая масса на единицу длины по сравнению с роликовыми цепями аналогичной прочности.
- Большие габариты (ширина, шаг).
- Ограниченная скорость движения (обычно до 1-2 м/с из-за инерционности и характера трения в шарнире).
- Повышенный уровень шума при работе на высоких скоростях.
- Необходимость в более мощных и массивных приводных звездочках.
- Абразивный износ шарниров: Основная причина при работе в запыленной или загрязненной среде без должной защиты и смазки.
- Усталостное разрушение пластин: Возникает при циклических нагрузках, превышающих предел выносливости материала, или при наличии концентраторов напряжений (царапины, следы коррозии).
- Коррозия: Приводит к уменьшению сечения пластин и развитию усталостных трещин.
- Перегрузка: Вызывает пластическую деформацию (вытягивание) пластин или излом валиков.
- Неправильный монтаж и соосность звездочек: Приводит к перекосу цепи, неравномерному износу и повышенному сопротивлению движению.
Отсутствие свободно вращающихся роликов принципиально отличает пластинчатую цепь от приводных роликовых цепей. Ее работа основана на чисто шарнирном взаимодействии с трением скольжения или, в специальных исполнениях, с использованием игольчатых подшипников.
Ключевые параметры и стандарты
Основным регулирующим стандартом для пластинчатых цепей общего назначения в РФ является ГОСТ 588-81 «Цепи тяговые пластинчатые. Технические условия». Международным аналогом выступает стандарт ISO 1977/I, II. Параметры цепи определяются ее типоразмером.
Таблица 1. Основные параметры пластинчатых однорядных цепей по ГОСТ 588-81 (выборка типоразмеров)
| Обозначение цепи (шаг, мм) | Шаг цепи t, мм | Ширина пластины B, мм | Диаметр валика d, мм | Разрушающая нагрузка min, кН | Масса 1м цепи, кг |
|---|---|---|---|---|---|
| Цепь 80-1 | 80 | 32 | 12 | 80 | 4.8 |
| Цепь 100-1 | 100 | 38 | 14 | 125 | 7.1 |
| Цепь 125-1 | 125 | 44 | 16 | 200 | 10.2 |
| Цепь 160-1 | 160 | 54 | 18 | 320 | 16.0 |
| Цепь 200-1 | 200 | 64 | 20 | 500 | 24.5 |
| Цепь 250-1 | 250 | 74 | 22 | 800 | 35.0 |
Обозначение «-1» указывает на однорядное исполнение. Двухрядные цепи обозначаются «-2». Шаг цепи (t) – расстояние между осями соседних валиков – является базовым параметром, определяющим габариты и возможность зацепления с ведущей звездочкой.
Материалы и покрытия
Для обеспечения требуемых прочностных и эксплуатационных характеристик к материалам предъявляются строгие требования:
Область применения в электротехнике и энергетике
В электротехнической и энергетической отраслях пластинчатые однорядные цепи находят применение в качестве надежного, не требующего точного натяжения, тягового органа в механизмах с линейным перемещением грузов или элементов оборудования.
Расчет и выбор цепи
Выбор типоразмера пластинчатой цепи осуществляется на основе расчета по допустимому растягивающему усилию. Основной критерий – запас прочности относительно разрушающей нагрузки, указанной в стандарте.
Условие прочности: S = Q / F ≤ [S], где:
S – расчетный запас прочности;
Q – разрушающая нагрузка для выбранного типоразмера (из таблицы стандарта);
F – максимальное рабочее растягивающее усилие в цепи (с учетом динамических нагрузок);
[S] – допустимый (нормативный) запас прочности.
Таблица 2. Рекомендуемый нормативный запас прочности [S]
| Условия работы цепи | Скорость, м/с | Допустимый запас прочности [S] |
|---|---|---|
| Спокойная нагрузка, равномерная | до 0.5 | 6-7 |
| Переменная нагрузка с умеренными толчками | 0.5 — 1.5 | 7-8 |
| Ударная нагрузка, тяжелые условия | более 1.5 | 8-10 и более |
Максимальное рабочее усилие (F) определяется как сумма составляющих: усилия для перемещения груза, усилия от сопротивления движению ходовых частей, усилия от уклона трассы и динамической составляющей. Для точных расчетов необходимо учитывать КПД приводных звездочек и потери в подшипниках.
Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание
Правильный монтаж и обслуживание критически важны для долговечности цепи.
Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами цепей
Преимущества:
Недостатки:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем принципиально отличается пластинчатая цепь от роликовой приводной цепи?
Пластинчатая цепь предназначена в первую очередь для тяговых и транспортировочных операций, где основная нагрузка – статическое или динамическое растяжение. Ее звено образовано цельными пластинами, а шарнир работает на трение скольжения. Роликовая приводная цепь предназначена для передачи вращательного момента между валами, ее конструкция включает свободно вращающийся ролик для уменьшения трения при зацеплении со звездочкой, и она более оптимизирована для работы на высоких скоростях.
Как правильно подобрать звездочку для пластинчатой цепи?
Звездочка должна соответствовать шагу и ширине цепи. Число зубьев звездочки влияет на плавность хода и нагрузку на шарнир. Минимальное рекомендуемое число зубьев для пластинчатых цепей – 6-8. Профиль зуба и диаметр делительной окружности рассчитываются исходя из шага цепи. Материал звездочек – сталь 45, 40Х, 65Г с закалкой рабочих поверхностей. Износ звездочки не должен превышать допустимый, так как это приводит к ускоренному износу и «набеганию» цепи на зуб.
Что означает маркировка Цепь 160-1 по ГОСТ 588-81?
Маркировка расшифровывается следующим образом: «Цепь» – тип изделия; «160» – шаг цепи в миллиметрах; «1» – количество рядов (однорядное исполнение). Таким образом, это однорядная пластинчатая тяговая цепь с шагом 160 мм.
Каковы основные причины выхода из строя пластинчатых цепей?
Возможно ли использование пластинчатой цепи в качестве приводной для редуктора?
Да, возможно, но с существенными ограничениями. Такое применение оправдано только при низких скоростях (до 0.5-1 м/с), больших передаваемых усилиях и в условиях сильного загрязнения, где роликовые цепи быстро выходят из строя. Необходимо учитывать повышенную массу, инерционность и низкий КПД такой передачи из-за трения скольжения в шарнирах. Для высокоскоростных и эффективных приводов всегда предпочтительны специальные приводные роликовые или зубчатые цепи.
Как правильно хранить запасные цепи на складе энергопредприятия?
Цепи должны храниться в закрытом сухом помещении, на стеллажах, в заводской смазке и упаковке. Не допускается их хранение на земле или в условиях повышенной влажности. Длительное хранение требует дополнительной консервации густой смазкой и периодического осмотра. Перед монтажом цепь необходимо очистить от консервационной смазки и нанести рабочую.