Цепь втулочная приводная однорядная
Цепь втулочная приводная однорядная: конструкция, стандарты, применение и расчет
Цепь втулочная приводная однорядная (обозначаемая по ГОСТ 13568-97 как ПВ, по международному стандарту ISO/R 606 как тип А, в зарубежной номенклатуре часто как ANSI Roller Chain) является базовым и наиболее распространенным типом приводных цепей. Она предназначена для передачи механической энергии между параллельными валами посредством зубчатых звездочек в цепных передачах. Ее основная функция – эффективное преобразование вращательного движения в тяговое усилие с минимальным проскальзыванием и высоким КПД, достигающим 98%.
Конструкция и материалы
Конструкция цепи является сборной и состоит из последовательно соединенных идентичных звеньев. Каждое звено формируется из двух пластин (внутренних и внешних), которые собираются в единую гибкую систему.
- Внутреннее звено: Состоит из двух внутренних пластин, запрессованных на две втулки. На втулки свободно надеты ролики. Втулка служит подшипником скольжения для валика.
- Наружное звено: Состоит из двух наружных пластин, запрессованных на два валика, которые проходят через втулки соседних внутренних звеньев.
- Пластины: Углеродистые или легированные стали (например, 50, 40Х, 45ХН) после штамповки подвергаются термообработке (закалка с отпуском) для достижения высокой прочности на растяжение и усталостной выносливости.
- Приводы конвейеров, элеваторов, транспортеров.
- Сельскохозяйственная техника (комбайны, косилки).
- Деревообрабатывающие и бумагоделательные машины.
- Нефтяное и горнодобывающее оборудование.
- Приводы станков (металлорежущих, прессов).
- Мощные вентиляционные установки и насосные агрегаты.
- Определение расчетной мощности (Pр): Pр = Pд
- Kэ, где Pд – мощность на ведущем валу, Kэ – коэффициент эксплуатации (учитывает характер нагрузки, количество смен, условия смазки, наклон передачи и т.д.).
- Предварительный выбор шага цепи: Шаг выбирают по частоте вращения малой звездочки из рекомендаций, стремясь к меньшему шагу для высокоскоростных передач (меньший динамический шум и износ) и к большему – для тихоходных высокомоментных передач.
- Определение числа зубьев звездочек: Число зубьев малой звездочки (z1) выбирается из ряда 17-35 в зависимости от передаточного числа. Меньшее число зубьев ведет к увеличению неравномерности хода и шума. Число зубьев большой звездочки: z2 = z1
- u (с округлением до целого).
- Расчет коэффициента запаса прочности (n): n = Q / (F1 + Fц + Ff), где Q – разрушающая нагрузка по каталогу, F1 – полезное окружное усилие, Fц – центробежная сила, Ff – сила от провисания ведомой ветви. Полученный n должен быть не меньше нормативного [n], указанного в стандарте для данной частоты вращения.
- Проверка по давлению в шарнире (износостойкость): p = (F1
- Kэ) / A ≤ [p], где A – проекция площади шарнира, [p] – допускаемое давление из таблиц стандарта в зависимости от скорости.
- Соосность валов и параллельность их осей.
- Строгую параллельность плоскости звездочек.
- Правильное провисание ведомой ветви (обычно 2-4% от межосевого расстояния).
- Наличие защитного кожуха и системы смазки.
- Внутренняя (капельная, струйная, циркуляционная): Наиболее эффективна. Масло подается на внутреннюю поверхность нижней ветви цепи.
- Наружная (периодическая обмазка): Применяется для тихоходных передач (v < 4 м/с).
- Погружение в масляную ванну: Уровень масла должен доходить до нижней точки цепи на погруженной звездочке.
- шаг) более чем на 2-3%, цепь подлежит замене. На практике это проявляется в повышенном шуме, вибрации и «проскоках» цепи по зубьям звездочек.
Таким образом, шарнирное соединение образуется парой «валик-втулка», а ролик, свободно вращающийся на втулке, обеспечивает плавное зацепление с зубом звездочки, уменьшая износ как зуба, так и самой цепи. Основные материалы изготовления:
Валики и втулки: Изготавливаются из цементируемых сталей (например, 15Х, 20Х). Их рабочие поверхности подвергаются цементации и закалке для получения твердой износостойкой поверхности при вязкой сердцевине.
Ролики: Сталь 15Х, 20Х, 40. Могут быть цементованы или объемно закалены.
Для работы в агрессивных средах (повышенная влажность, химические пары) применяются цепи из нержавеющих сталей (например, AISI 304, AISI 316). Для снижения веса и работы в средах, где недопустима искра, используются цепи из цветных сплавов.
Стандарты и основные параметры
Геометрия и размеры цепей строго регламентированы национальными и международными стандартами, что обеспечивает взаимозаменяемость продукции разных производителей. Ключевые стандарты: ГОСТ 13568-97 (Россия), ISO 606:2015 (международный), ANSI B29.1M (США). Основные параметры цепи – шаг (P) и ширина внутреннего звена (b1). Шаг – расстояние между центрами валиков соседних звеньев, являющийся главным классификационным признаком.
| Обозначение цепи | Шаг P, мм | Ширина внутр. звена b1, мм | Диаметр ролика d1, мм | Разрушающая нагрузка Q min, кН | Масса 1м, кг |
|---|---|---|---|---|---|
| ПВ-8-460 | 12.70 | 7.75 | 8.51 | 4.60 | 0.65 |
| ПВ-12,7-900 | 12.70 | 7.85 | 7.95 | 9.00 | 0.70 |
| ПВ-19,05-3180 | 19.05 | 12.57 | 12.07 | 31.80 | 1.90 |
| ПВ-25,4-5670 | 25.40 | 15.75 | 15.88 | 56.70 | 3.00 |
| ПВ-31,75-8850 | 31.75 | 19.56 | 19.05 | 88.50 | 4.60 |
Обозначение цепи, например, ПВ-19,05-3180 расшифровывается: Приводная Втулочная, шаг 19.05 мм, минимальная разрушающая нагрузка 31.80 кН. В международной практике распространено обозначение по ANSI, где та же цепь будет называться RS80 (или просто 80), где цифра 80 – это шаг в восьмых долях дюйма (8/8″ = 1″, т.е. 25.4 мм, но для цепи 80 шаг 25.4/2? Нет, для цепи 80 шаг 1/2″ = 12.7 мм, нужна корректировка). Корректное соответствие: Цепь с шагом 19.05 мм – это ANSI 60 (шаг 60/16″ = 3/4″ = 19.05 мм).
Области применения и критерии выбора
Однорядные втулочные цепи применяются в широком спектре промышленного оборудования при скоростях до 15-20 м/с и передаточных числах до 8. Основные области:
Критерии выбора цепи основываются на расчете проектной мощности и сравнении ее с допустимой мощностью, передаваемой цепью конкретного шага при данных условиях.
Последовательность расчета и выбора цепи:
Монтаж, эксплуатация и обслуживание
Правильный монтаж и обслуживание критически важны для долговечности цепной передачи. Монтаж осуществляется с помощью соединительного (замкового) звена, которое является слабым местом, или специальным прессованием валика. При сборке необходимо обеспечить:
Смазка – ключевой фактор ресурса. Различают несколько методов:
Основные причины выхода из строя: износ шарниров (увеличение шага, приводящее к «сползанию» цепи по зубьям), усталостное разрушение пластин, заедание роликов из-за загрязнения, растяжение вследствие перегрузок.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем втулочная цепь принципиально отличается от роликовой?
Втулочная цепь (тип А по ISO, ПВ по ГОСТ) является роликовой. В профессиональной среде термин «втулочная приводная» подразумевает стандартную роликовую цепь. Существует также чисто втулочная цепь (тип В по ISO, ПВД по ГОСТ) без роликов, где с зубом звездочки контактирует непосредственно втулка. Она дешевле, но применяется на низких скоростях.
Как перевести обозначение цепи из стандарта ANSI в ГОСТ?
Необходимо знать шаг цепи. Например, цепь ANSI 60: цифра 60 означает, что шаг равен 60/16 дюйма = 3/4 дюйма = 19.05 мм. Далее в таблице ГОСТ ищется цепь с ближайшим шагом и разрушающей нагрузкой. Цепь ПВ-19,05-3180 является аналогом ANSI 60-2 (двухрядной), а однорядная ANSI 60 будет иметь меньшую разрушающую нагрузку (~13.8 кН). Точный подбор требует обращения к таблицам взаимозаменяемости производителей.
Что означает маркировка на боковой пластине цепи?
Маркировка обычно указывает на стандарт (например, «ISO 606»), шаг и ширину в дюймах или миллиметрах, а также торговую марку производителя. Например, «12.7 8B» или «08B-1» указывает на цепь с шагом 12.7 мм (08B по ANSI/British Standard). Цифра «1» означает однорядность.
Как определить износ цепи и необходимость ее замены?
Критерием предельного износа является относительное удлинение цепи. Измеряется длина N звеньев в натянутом состоянии (например, 10 или 20). Если фактическая длина превышает номинальную (N
Можно ли использовать однорядную цепь в условиях ударных нагрузок?
Можно, но с существенными оговорками. Необходимо применять цепи повышенной прочности (например, с термообработанными пластинами), увеличивать коэффициент запаса прочности при расчете в 1.5-2 раза, обеспечивать безупречную смазку и регулярный контроль состояния. В ряде случаев предпочтительнее использовать специальные цепи, например, с изогнутыми пластинами (износостойкие) или переходить на двухрядную конструкцию для распределения нагрузки.
Каковы особенности монтажа и натяжения цепи?
Цепь должна монтироваться с небольшим провисанием ведомой ветви. Чрезмерное натяжение увеличивает нагрузку на валы и подшипники, ускоряет износ шарниров. Недостаточное натяжение приводит к биению цепи и возможному соскакиванию. Регулировка натяжения осуществляется перемещением одного из валов (обычно ведомого) или с помощью натяжных звездочек/роликов. После обкатки необходимо проверить и отрегулировать натяжение повторно.
Заключение
Цепь втулочная приводная однорядная остается фундаментальным, надежным и эффективным элементом механических приводов. Ее правильный выбор, основанный на точном расчете с учетом всех эксплуатационных факторов, корректный монтаж и систематическое обслуживание с акцентом на качественную смазку являются залогом долговечной и безотказной работы передачи. Понимание конструкции, стандартов и принципов работы позволяет инженерно-техническому персоналу оптимально интегрировать данный тип цепей в проектируемое или обслуживаемое оборудование, минимизируя простои и эксплуатационные расходы.