Цепь скребковая конвейерная

Цепь скребковая конвейерная: конструкция, типы, применение и критерии выбора

Цепь скребковая конвейерная представляет собой ключевой тяговый и грузонесущий элемент скребковых конвейеров и перегружателей. Ее основная функция – перемещение насыпных, кусковых или штучных грузов по стационарному желобу (лотку) путем волочения или проталкивания. В отличие от стандартных тяговых цепей, скребковая цепь оснащена жестко закрепленными скребками (планками), которые непосредственно контактируют с транспортируемым материалом. Конструкция, материалы и тип цепи определяют надежность, производительность и область применения всего конвейерного оборудования.

Конструкция и основные компоненты

Скребковая цепь – это сборное изделие, состоящее из последовательно соединенных звеньев, образующих гибкое бесконечное полотно. Ее конструкция включает несколько базовых элементов:

• Внутренние и наружные звенья: Изготавливаются из высокопрочной стали (часто легированной, марки 40Х, 40ХН и т.д.) методом штамповки или литья. Втулочные или роликовые элементы могут присутствовать для снижения трения. Звенья определяют шаг цепи – ключевой размерный параметр (например, 80, 100, 125, 160, 200 мм).
• Скребки (планки): Элементы, прикрепленные к звеньям перпендикулярно направлению движения. Изготавливаются из износостойкой стали (Hardox, Creusabro) и могут иметь различную форму (прямую, фигурную, угловую). Высота и форма скребка определяют производительность и тип транспортируемого материала.
• Соединительные элементы: Цилиндрические пальцы, втулки и стопорные элементы (шплинты, стопорные кольца, фрикционные шайбы), обеспечивающие шарнирное соединение звеньев. Часто применяется сборка на разжимных кольцах для облегчения монтажа и демонтажа.
• Прикрепление скребков: Осуществляется с помощью сварки, болтового соединения или специальных хомутов. Болтовое крепление позволяет заменять изношенные скребки без разборки цепи.

Классификация и типы скребковых цепей

Классификация проводится по нескольким ключевым признакам: расположению скребков, типу цепи, конструкции и материалу.

1. По расположению скребков и типу конвейера:

• Цепи для конвейеров с неподвижными бортами (тип CPC – Chain Pulled Conveyor): Цепь с прикрепленными скребками движется по неподвижному желобу, проталкивая материал. Это самый распространенный тип.
• Цепи для конвейеров с подвижными бортами (тип CFC – Chain-Flight Conveyor): Скребки интегрированы в гибкое сплошное полотно, которое образует стенки желоба. Обеспечивает герметичность и возможность транспортировки под большими углами наклона.

2. По конструкции цепи:

• Разборные (калиброванные) цепи: Позволяют быстро менять изношенные звенья и скребки без специального инструмента. Широко применяются в сельском хозяйстве и легкой промышленности.
• Неразборные (сварные) цепи: Звенья соединяются с помощью сварных пальцев. Обладают высокой прочностью и жесткостью, используются в тяжелых условиях (шахты, обогатительные фабрики).
• Цепи с прикрепленными скребками (Flight Bars): Скребки крепятся к стандартной тяговой цепи через определенные интервалы.
• Бесшумные (Malleable) цепи: Изготавливаются из высокопрочного чугуна, обладают хорошей износостойкостью и низким уровнем шума.

3. По типу исполнения:

• Одноцепные: Используются в конвейерах малой и средней производительности.

Двухцепные (спаренные): Две параллельные цепи соединяются общими скребками. Обеспечивают стабильность движения широкого скребка, высокую тяговую способность и используются для тяжелых условий.

Материалы и обработка

Эксплуатационные характеристики цепи напрямую зависят от материалов и технологий упрочнения.

• Материал звеньев: Углеродистые и легированные стали (Ст3, 40Х, 40ХН, 30ХН3А). Для особо тяжелых условий применяются стали с повышенной износостойкостью.
• Термообработка: Объемная закалка и отпуск для достижения высокой прочности (твердость 38-45 HRC). Поверхностная закалка ТВЧ (токами высокой частоты) рабочих поверхностей (пальцев, втулок, внутренних плоскостей звеньев) до твердости 45-60 HRC.
• Материал скребков: Износостойкая сталь (Hardox 400-500, Creusabro 4800, Quard) или обычная сталь с наплавкой твердыми сплавами (сормайт, стеллит) на рабочую кромку.
• Защита от коррозии: Оцинковка, оксидирование или нанесение специальных покрытий для работы во влажной и агрессивной среде.

Основные параметры и размеры

При выборе цепи необходимо учитывать комплекс взаимосвязанных параметров.

Таблица 1. Основные параметры скребковых цепей

Параметр	Обозначение / Ед. изм.	Типовые значения / Примеры	Комментарий
Шаг цепи	t, мм	80, 100, 125, 160, 200, 250, 315	Определяет габариты и плавность хода. Связан с диаметром звездочки.
Ширина внутреннего звена	B, мм	60, 80, 110, 150, 200	Определяет ширину цепи и соотносится с шириной желоба.
Диаметр пальца/втулки	d, мм	16, 20, 22, 26, 30	Влияет на прочность шарнира и сопротивление изгибу.
Разрушающая нагрузка	Q, кН	От 80 до 630 и выше	Минимальная нагрузка, при которой происходит разрушение. База для расчета запаса прочности.
Испытательная нагрузка	Qисп, кН	~ (0.3-0.5) Q	Нагрузка, применяемая при контрольных испытаниях.
Высота скребка	H, мм	От 40 до 500 и более	Зависит от производительности и насыпной плотности материала.
Масса погонного метра	qц, кг/м	От 10 до 100 и более	Важный параметр для расчета тягового усилия.

Области применения и специфика выбора

Скребковые цепи используются в различных отраслях промышленности, где требуется транспортировка сыпучих или мелкокусковых материалов.

• Угольная и горнодобывающая промышленность: Доставка угля, руды, породы в очистных забоях и на поверхности. Применяются высокопрочные неразборные цепи с усиленными скребками, часто с наплавкой.
• Энергетика: Транспортировка топлива (угля, биомассы) на ТЭЦ и ГРЭС – от разгрузки до подачи в бункера котлов. Критична стойкость к абразивному износу.
• Металлургия: Подача шихтовых материалов, удаление окалины и отходов. Цепи должны выдерживать высокие температуры и ударные нагрузки.
• Цементная промышленность: Перемещение клинкера, известняка, гипса. Высокие требования к износостойкости в условиях высокоабразивной пыли.
• Сельское хозяйство: Подача зерна, кормов, удобрений. Часто используются разборные цепи из оцинкованной или нержавеющей стали.
• Химическая и пищевая промышленность: Требуется использование цепей из нержавеющих сталей (AISI 304, 316) с особыми требованиями к гигиене и коррозионной стойкости.

Расчет и подбор скребковой цепи

Подбор осуществляется на основе тягового расчета конвейера. Основные этапы:

1. Определение тягового усилия: Рассчитывается суммарное сопротивление движению цепи с грузом, включающее силы трения материала о желоб, сопротивление зачерпыванию, сопротивление в прямолинейных и криволинейных участках, а также силы инерции.
2. Выбор запаса прочности: Для скребковых цепей минимальный запас прочности (n = Q / S_max, где S_max – максимальное динамическое натяжение в цепи) нормируется. Обычно n = 8-10 для средних условий и до 12-15 для тяжелых и ударных нагрузок.
3. Выбор шага и ширины: Шаг цепи согласуется с частотой вращения и числом зубьев приводной звездочки (Z_min обычно 7-9). Ширина цепи должна быть на 50-100 мм меньше ширины желоба.
4. Проверка на долговечность: Оценивается давление в шарнирах (p = S_max k / (d B)), которое не должно превышать допустимых значений для выбранного типа цепи и условий работы (наличие смазки, загрязненность).

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Правильный монтаж и обслуживание напрямую влияют на ресурс цепи.

• Монтаж: Две полузвеньевые цепи соединяются общим скребком. Необходимо контролировать соосность валов, параллельность ветвей цепи, правильность зацепления со звездочками. Натяжение устанавливается в соответствии с паспортом конвейера.
• Смазка: Регулярная смазка шарниров – критически важная операция. Применяются специальные консистентные смазки с высокими проникающими и противозадирными свойствами. Современные цепи могут иметь каналы для автоматической централизованной смазки.
• Контроль: Систематический осмотр на предмет выявления: равномерности износа, удлинения цепи сверх нормы (более 3-5% от первоначальной длины), трещин в звеньях, износа скребков, состояния пальцев и стопорных элементов.
• Безопасность: Все работы по обслуживанию должны проводиться при полной остановке конвейера и отключении электропитания с помощью блокировок.

Типовые неисправности и их причины

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Как определить, что цепь требует замены?

Критерии замены: удлинение цепи на 3-5% от первоначальной длины (измеряется под нагрузкой); износ скребка по высоте на 30-50%; наличие видимых трещин, особенно в зонах концентрации напряжений (у основания скребка, в проушинах звена); критический износ пальцев и втулок, приводящий к повышенным зазорам и нестабильному ходу; поломка любого элемента цепи.

2. В чем разница между цепями типа CPC и CFC?

Цепи CPC (Chain Pulled Conveyor) работают в открытом желобе, проталкивая материал. Цепи CFC (Chain-Flight Conveyor) образуют герметичный замкнутый контур вместе с желобом, что минимизирует пыление и позволяет транспортировать материал под углом до 90 градусов. Конструкция CFC, как правило, сложнее и дороже.

3. Как правильно рассчитать необходимый запас прочности цепи?

Запас прочности (n) выбирается по отраслевым нормативным документам (например, ГОСТ) и зависит от типа привода, характера нагрузки и условий работы. Для конвейеров с электроприводом и умеренной нагрузкой n=8-9. Для конвейеров с тяжелыми условиями работы (удары, вибрация, абразив) n=10-12 и выше. Окончательный выбор должен быть согласован с производителем цепи.

4. Можно ли использовать смазку общего назначения для шарниров скребковой цепи?

Не рекомендуется. Следует применять специальные смазки для цепей конвейеров, обладающие высокой адгезией, стойкостью к смыванию водой, антикоррозионными свойствами и, что критично, высокой проникающей способностью для попадания в узкие зазоры шарнира. Для высокотемпературных применений существуют специальные термостойкие составы.

5. Что важнее при выборе: высокая твердость или вязкость материала цепи?

Требуется оптимальный баланс. Высокая поверхностная твердость (45-60 HRC) необходима для сопротивления абразивному износу. Однако излишняя твердость по всему сечению может привести к хрупкости и поломкам при ударных нагрузках. Поэтому применяется комбинированная термообработка: твердая износостойкая поверхность при вязкой сердцевине, стойкой к ударным нагрузкам.

6. Как часто необходимо проводить регламентное обслуживание цепи?

Периодичность устанавливается инструкцией по эксплуатации конкретного конвейера и зависит от интенсивности работы, запыленности, влажности. Ежесменный осмотр (визуальная проверка, прослушивание на предмет посторонних шумов). Плановую смазку и проверку натяжения – не реже одного раза в неделю при интенсивной работе. Полное техническое обслуживание с замерами износа – ежеквартально или после отработки определенного количества часов.

7. Почему происходит «бегство» цепи (смещение в одну сторону) и как это исправить?

Основные причины: непараллельность осей приводного и натяжного валов; разная степень износа зубьев звездочек; неравномерный износ направляющих или самой цепи; перекос скребков. Для исправления необходимо проверить и отрегулировать соосность и параллельность, заменить изношенные звездочки парой, проверить состояние направляющих и правильность установки скребков.