Цепь серия A приводная ANSI

Цепь приводная серии A по стандарту ANSI: технические характеристики, применение и подбор

Цепь приводная роликовая серии A, стандартизированная Американским национальным институтом стандартов (ANSI), является основным типом приводных цепей, используемых в промышленности для передачи механической мощности между валами. Ее ключевая характеристика – дюймовая система измерений и строго регламентированные геометрические параметры, обеспечивающие полную взаимозаменяемость продукции различных производителей, соответствующих стандарту ANSI B29.1. Данный стандарт определяет размеры, допуски, минимальные пределы прочности на растяжение и методы измерения для цепей, что гарантирует их надежную работу в широком спектре приводных систем.

Конструкция и основные элементы цепи ANSI A-серии

Стандартная роликовая приводная цепь серии A состоит из чередующихся внутренних и внешних звеньев, собранных на шарнирных соединениях.

• Внутреннее звено: Состоит из двух внутренних пластин (пластин звена), запрессованных на две втулки. Втулки свободно вращаются на валиках. На втулки устанавливаются ролики.
• Внешнее звено: Состоит из двух внешних пластин (накладных пластин), соединенных двумя валиками, проходящими через втулки внутренних звеньев.
• Валик (Pin): Цилиндрический штифт, соединяющий звенья. Фиксируется во внешних пластинах.
• Втулка (Bushing): Цилиндрическая обойма, запрессованная во внутренние пластины. Является поверхностью вращения для валика.
• Ролик (Roller): Цилиндрический элемент, свободно вращающийся на втулке. Непосредственно контактирует с зубьями звездочки, уменьшая трение и износ.

Материалы: Пластины изготавливаются из средне- или высокоуглеродистой стали (часто 50Mn, C45), подвергаются термообработке (закалке и отпуску) для достижения требуемой прочности и износостойкости. Валики, втулки и ролики производятся из цементируемых сталей (например, 15CrNi6, 20Mn2) с последующей цементацией и закалкой для получения твердой поверхности и вязкой сердцевины.

Система обозначений и ключевые размеры

Стандартное обозначение цепи включает ее шаг и тип. Например, цепь ANSI 80 обозначает цепь с шагом 1.000 дюйма (25.4 мм) и стандартной шириной. Буква «A» в спецификациях часто опускается, так как серия является основной. Более тяжелая серия, например ANSI 160, имеет тот же шаг, но увеличенную ширину и толщину пластин для более высоких нагрузок.

Таблица 1. Основные параметры цепей ANSI A-серии (выборочно)

Обозначение ANSI	Шаг, P (дюйм/мм)	Ширина внутреннего звена, W (дюйм/мм)	Диаметр ролика, D (дюйм/мм)	Диаметр валика, d (дюйм/мм)	Минимальная разрушающая нагрузка (кН)	Масса 1м цепи (кг, approx.)
ANSI 35	3/8″ (9.525 мм)	3/16″ (4.76 мм)	0.200″ (5.08 мм)	0.141″ (3.58 мм)	~4.9	0.22
ANSI 40	1/2″ (12.7 мм)	5/16″ (7.92 мм)	0.312″ (7.92 мм)	0.156″ (3.96 мм)	~7.8	0.41
ANSI 50	5/8″ (15.875 мм)	3/8″ (9.53 мм)	0.400″ (10.16 мм)	0.200″ (5.08 мм)	~13.8	0.76
ANSI 60	3/4″ (19.05 мм)	1/2″ (12.70 мм)	0.469″ (11.91 мм)	0.234″ (5.94 мм)	~20.0	1.18
ANSI 80	1″ (25.40 мм)	5/8″ (15.88 мм)	0.625″ (15.88 мм)	0.312″ (7.92 мм)	~34.0	2.20
ANSI 100	1.250″ (31.75 мм)	3/4″ (19.05 мм)	0.750″ (19.05 мм)	0.375″ (9.53 мм)	~53.5	3.30
ANSI 120	1.500″ (38.10 мм)	15/16″ (23.83 мм)	0.875″ (22.23 мм)	0.437″ (11.10 мм)	~76.0	4.90
ANSI 140	1.750″ (44.45 мм)	1.250″ (31.75 мм)	1.000″ (25.40 мм)	0.500″ (12.70 мм)	~104.0	7.10
ANSI 160	2.000″ (50.80 мм)	1.250″ (31.75 мм)	1.150″ (29.21 мм)	0.562″ (14.27 мм)	~135.0	9.20

Критерии выбора и расчет приводной цепи

Выбор цепи ANSI A-серии является инженерной задачей, основанной на расчете. Упрощенный алгоритм включает следующие шаги:

1. Определение передаваемой мощности (P) и частот вращения ведущей (n1) и ведомой (n2) звездочек.
2. Расчет передаточного числа (i): i = n1 / n2.
3. Предварительный выбор шага цепи. Меньший шаг обеспечивает более плавный ход, меньший шум и допустимую высокую скорость. С увеличением шага растет нагрузочная способность, но также увеличиваются динамические нагрузки и шум. Ориентируются по графикам зависимости мощности от скорости для разных типоразмеров, предоставляемым производителями.
4. Определение числа зубьев звездочек. Минимальное число зубьев малой звездочки (Z1) зависит от передаточного числа. Для стандартных передач рекомендуется Z1 ≥ 17. Увеличение Z1 улучшает плавность хода и долговечность. Число зубьев большой звездочки: Z2 = Z1
5. i (округленное до целого).
6. Расчет коэффициента эксплуатации (Ks). Ks = K1 K2 K3 K4 K5
7. K6, где:
• K1 – коэффициент типа нагрузки (равномерная, умеренные толчки, ударная);
• K2 – коэффициент, учитывающий межосевое расстояние;
• K3 – коэффициент способа смазки;
• K4 – коэффициент режима работы (количество смен);
• K5 – коэффициент угла наклона передачи;
• K6 – коэффициент способа регулирования натяжения.
8. Расчет расчетной мощности (Pр): Pр = P
9. Ks.
10. Выбор конкретного типоразмера цепи по каталогу: номинальная мощность, передаваемая цепью при данных n1 и Z1, должна быть не менее Pр.
11. Расчет геометрии привода: определение минимального межосевого расстояния, длины цепи в шагах (округляется до целого четного числа), окончательного межосевого расстояния, диаметров делительных окружностей звездочек.
12. Проверка на число ударов цепи в секунду и расчет усилия в цепи для проверки валов и подшипников.

Модификации и специальные исполнения цепей A-серии

На базе стандартной роликовой цепи производятся различные модификации для расширения функциональности:

• Цепи с увеличенным зазором (A-Series Heavy Duty/Extreme Service): Имеют увеличенный зазор между валиком и втулкой для лучшего проникновения смазки, повышенной гибкости и стойкости к загрязнениям.
• Цепи с твердым упрочнением (A-Series Hardened): Все компоненты проходят дополнительную термообработку, что повышает износостойкость в условиях абразивного износа.
• Цепи с защитными покрытиями: Нанесение покрытий (цинкование, кадмирование, никелирование, оксидирование) для защиты от коррозии в агрессивных средах (пищевая, химическая промышленность, условия повышенной влажности).
• Цепи с прикрепными звеньями (Attachments): На стандартные звенья монтируются модифицированные пластины с отверстиями, фланцами или другими элементами для крепления рабочих органов (ковшей, скребков, полок). Обозначаются суффиксом, например, ANSI 80-1, где «1» – тип присоединительного звена.
• Двухрядные и многорядные цепи (Duplex, Triplex): Состоят из двух или более рядов стандартных цепей, соединенных общими валиками. Обозначаются префиксом «D» (например, ANSI D80). Предназначены для передачи значительно большей мощности в условиях ограниченного пространства.

Монтаж, смазка и техническое обслуживание

Правильный монтаж и обслуживание критически важны для долговечности цепной передачи.

Монтаж: Обеспечивается параллельность валов и соосность установленных звездочек. Проверяется радиальное и торцевое биение звездочек. Цепь соединяется с помощью соединительного (замкового) звена, которое должно быть установлено заклепкой наружу. После монтажа проверяется провисание холостой ветви – обычно 2-4% от межосевого расстояния.

Смазка: Является основным фактором, определяющим ресурс цепи. Режимы смазки:

• Ручная или капельная: Для тихоходных передач (v < 4 м/с).
• Картерная (окунанием): Уровень масла должен доходить до нижней точки цепи на холостой ветви. Оптимальна для скоростей до 10 м/с.
• Принудительная циркуляционная: Масло подается под давлением на вход зацепления цепи со звездочкой. Применяется для высокоскоростных и высоконагруженных передач.

Рекомендуются масла с противозадирными (EP) присадками и хорошей адгезией. Консистентные смазки не рекомендуются для высокоскоростных передач, так как не проникают в зазоры шарнира.

Обслуживание: Регулярный визуальный контроль на предмет износа, загрязнения, состояния смазки. Измерение удлинения цепи – критическим считается износ, приводящий к удлинению на 3% от первоначальной длины. Изношенная цепь приводит к ускоренному износу зубьев звездочек и нарушению зацепления.

Сравнение с цепями серии B (ANSI B) и европейским стандартом ISO

Помимо A-серии, стандарт ANSI B29.1 определяет облегченную серию B. Ее основное отличие – меньшая ширина внутреннего звена при том же шаге, что приводит к снижению нагрузочной способности и массы. Например, цепь ANSI 80 (A-серия) имеет ширину 5/8″, а ANSI B80 – ширину 1/2″. Цепи B-серии применяются на менее нагруженных передачах.

Международный стандарт ISO 606 (также известный как DIN 8187/8188) определяет метрические роликовые цепи. Несмотря на метрическую систему, они имеют близкие размеры к ANSI. Основные ряды:

• Ряд ANSI A (Американский дюймовый): Шаг выражен в долях дюйма (1″, 1.25″ и т.д.).
• Ряд ISO (Метрический, он же «Европейский»): Шаг выражен в миллиметрах (25.4, 31.75 мм и т.д.). Например, цепь ANSI 100 (шаг 1.250″ = 31.75 мм) примерно соответствует цепи ISO 20B-1 (шаг 31.75 мм, внутренняя ширина 19.05 мм). Однако полной взаимозаменяемости между рядами A и B по ISO нет из-за различий в допусках и размерах роликов.

При выборе между ANSI A и ISO важно учитывать географию поставок оборудования и доступность запасных частей.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается цепь ANSI 60 от ANSI 60H?

Цепь ANSI 60H (или просто 60H) относится к тяжелой (Heavy) серии. Она имеет те же шаг и внутреннюю ширину, что и стандартная ANSI 60, но увеличенную толщину пластин и, как следствие, более высокую разрушающую нагрузку и массу. Это позволяет использовать ее для более высоких нагрузок без увеличения габаритов передачи.

Можно ли заменить цепь ANSI на метрическую ISO в существующем приводе?

Только при полной проверке геометрической совместимости. Несмотря на схожие номинальные шаги (например, 1″ = 25.4 мм), различия в диаметре ролика, ширине цепи и профиле зубьев звездочки могут привести к неправильной работе, ускоренному износу или поломке. Рекомендуется менять цепь и звездочки в комплекте на соответствующий стандарт.

Как правильно определить износ цепи?

Наиболее точный метод – измерение общего удлинения на контрольном участке (обычно 10, 20 или 100 звеньев) под стандартным измерительным усилием. Удлинение более 1.5-2% указывает на значительный износ шарниров, а свыше 3% является критическим и требует замены цепи. На практике также используют метод «провисания» натянутой цепи или измерение увеличения шага штангенциркулем.

Каков типичный ресурс приводной цепи ANSI?

Ресурс сильно варьируется и зависит от нагрузки, скорости, качества смазки, чистоты окружающей среды и правильности монтажа. При оптимальных условиях (правильная смазка, чистая среда, нагрузка в пределах 70-80% от расчетной) ресурс до достижения 3% износа может составлять 10 000 – 15 000 часов. В тяжелых условиях (ударные нагрузки, абразивная пыль, недостаточная смазка) ресурс может сократиться до 1 000 – 2 000 часов.

Что означает маркировка на боковой пластине цепи?

Маркировка обычно включает обозначение типоразмера цепи (например, «80»), торговую марку производителя и иногда номер партии или стандарт качества. У многорядных цепей может указываться количество рядов («2», «3»). Наличие маркировки является одним из признаков продукции от известного производителя, соответствующей стандарту.

Как выбрать тип смазки для цепи ANSI в открытой передаче?

Для открытых передач предпочтительны специализированные цепные масла с высокой адгезией и антикоррозионными свойствами. В условиях низких температур используют масла с низкой температурой застывания. В средах с присутствием воды применяются водостойкие смазки. Следует избегать смазок, притягивающих абразивную пыль. Режим смазки (интервал) определяется исходя из скорости и нагрузки, рекомендации приведены в каталогах производителей.