Цепь зубчатая ГОСТ 13552-81
Цепь зубчатая ГОСТ 13552-81: технические характеристики, применение и эксплуатация
Цепь зубчатая, регламентированная межгосударственным стандартом ГОСТ 13552-81, является высокоточным и надежным элементом механических приводов. Данный стандарт устанавливает технические условия на приводные роликовые зубчатые цепи с двойным шагом, предназначенные для передачи мощности в промышленном оборудовании. Отличительной особенностью зубчатой цепи является зацепление не с зубьями звездочки, а через входящие в зацепление профилированные пластины, что обеспечивает высокую кинематическую точность, плавность хода и возможность работы на высоких скоростях при значительных нагрузках.
Область применения и преимущества
Зубчатые цепи по ГОСТ 13552-81 находят применение в приводах, где предъявляются повышенные требования к равномерности движения, долговечности и малошумности. Основные сферы использования:
- Приводы станков (металлорежущих, деревообрабатывающих, текстильных).
- Оборудование полиграфической промышленности.
- Приводы конвейеров и транспортеров с тяжелыми условиями работы.
- Силовые агрегаты в энергетическом и тяжелом машиностроении.
- Механизмы с жесткими требованиями к постоянству скорости ведомого вала.
- Тип 1 (Л) – Цепи с направляющими пластинами, расположенными посередине.
- Тип 2 (ЛС) – Цепи с направляющими пластинами, расположенными по краям.
- Определение расчетной мощности с учетом коэффициента эксплуатации Kэ (учитывает ударность нагрузки, продолжительность работы, условия смазки).
- Выбор шага цепи. Меньший шаг обеспечивает более плавный ход и меньший шум, рекомендуется для высокоскоростных передач. Больший шаг позволяет передавать большие мощности при умеренных скоростях.
- Определение числа зубьев ведущей звездочки z1. Рекомендуется z1 ≥ 19-23. Меньшее число зубьев ведет к увеличению динамических нагрузок и шума.
- Расчет числа зубьев ведомой звездочки z2 = z1
- u, где u – передаточное число. Ограничивают z2max ≤ 140.
- Определение фактического межосевого расстояния a, оптимальное значение a = (30-50)t.
- Проверка цепи на износостойкость по удельному давлению в шарнирах и на прочность по коэффициенту запаса прочности относительно разрушающей нагрузки Q.
- Расчет усилия, действующего на валы.
- Картерное (окунанием) – наиболее эффективный способ. Нижняя ветвь цепи погружена в масляную ванну.
- Циркуляционное – подача масла под давлением на внутреннюю поверхность пластин цепи.
- Капельное – регулярная подача капель масла на тяговые ветви.
Ключевые преимущества перед другими типами цепей: повышенная износостойкость за счет большего числа трущихся поверхностей, минимальное поперечное смещение (хордальный эффект), высокая КПД передачи (до 98-99%), способность передавать значительные мощности в широком диапазоне скоростей.
Конструкция и основные элементы
Зубчатая цепь состоит из набора чередующихся звеньев: направляющих и рабочих пластин, соединенных между собой призмами (оси) и втулками. Рабочие пластины имеют два профилированных зуба с впадиной между ними. Именно боковые поверхности этих зубьев контактируют с профилем зубьев звездочки. Направляющие пластины, выступающие по ширине, центрируют цепь на звездочке, предотвращая ее сползание. Соединение пластин обеспечивает шарнирное взаимодействие с минимальным зазором, что критически важно для точности.
Классификация и условное обозначение
Согласно ГОСТ 13552-81, цепи классифицируются по типу, шагу и ширине. Стандарт устанавливает два типа цепей:
Условное обозначение цепи включает: наименование («Цепь зубчатая»), тип, шаг в миллиметрах, ширину в миллиметрах, номер ГОСТ. Например: Цепь зубчатая Л-38,1-50 ГОСТ 13552-81. Это обозначение расшифровывается как цепь типа 1 (Л) с шагом 38,1 мм и рабочей шириной 50 мм.
Основные параметры и размеры (сводная таблица)
ГОСТ 13552-81 нормирует цепи с шагами от 12,7 до 50,8 мм. Ниже приведена таблица с ключевыми параметрами для наиболее распространенных типоразмеров.
| Тип цепи | Шаг t, мм | Ширина b, мм | Разрушающая нагрузка Q, кН (тс), не менее | Масса 1 м цепи, кг |
|---|---|---|---|---|
| Л | 12,7 | 18 | 17,7 (1,8) | 0,65 |
| 19,05 | 25 | 31,4 (3,2) | 1,25 | |
| Л | 25,4 | 32 | 49,0 (5,0) | 2,10 |
| 31,75 | 40 | 78,5 (8,0) | 3,30 | |
| Л | 38,1 | 50 | 118,0 (12,0) | 5,00 |
| 50,8 | 64 | 196,0 (20,0) | 9,00 | |
| ЛС | 38,1 | 76 | 177,0 (18,0) | 7,20 |
Материалы и технология изготовления
Для обеспечения высокой несущей способности и износостойкости все детали цепей изготавливаются из качественных сталей. Пластины (рабочие и направляющие) производятся из сталей марок 50, 50Г, 45Х с последующей термообработкой (закалка и отпуск) до твердости 40-50 HRC. Оси и втулки изготавливаются из цементируемых сталей 15Х, 20Х с цементацией на глубину 0,8-1,5 мм и закалкой до твердости 55-62 HRC. Готовые цепи проходят обязательные испытания на разрушающую нагрузку и контроль геометрических параметров.
Расчет и проектирование цепных передач
При проектировании передачи с зубчатой цепью ключевыми исходными данными являются передаваемая мощность P (кВт), частоты вращения ведущей и ведомой звездочек (n1, n2, об/мин), условия эксплуатации. Расчет ведется в следующем порядке:
Монтаж, смазка и эксплуатационное обслуживание
Правильный монтаж и обслуживание критически важны для долговечности зубчатой цепи. Установку цепи на звездочки следует производить без натяга, соединяя концы цепи с помощью специального соединительного звена, предусмотренного конструкцией. Не допускается применение жесткого шплинта или проволоки. Межосевое расстояние должно обеспечивать провисание ведомой ветви примерно 2-4% от межосевого расстояния для горизонтальных и 1-2% для наклонных передач.
Смазка является определяющим фактором ресурса. Предпочтительны непрерывные методы смазывания:
Вид масла выбирается по кинематической вязкости в зависимости от скорости и нагрузки. В процессе эксплуатации необходимо регулярно контролировать натяжение цепи, состояние звездочек, уровень и чистоту масла. Признаком износа является увеличение шага цепи более чем на 3-5% от номинального.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальное отличие зубчатой цепи (ГОСТ 13552-81) от приводной роликовой цепи (ГОСТ 13568-97)?
Основное отличие – в принципе зацепления. Роликовая цепь взаимодействует с зубом звездочки через ролик, что сопровождается переменным плечом приложения силы (хордальный эффект) и приводит к пульсациям скорости. Зубчатая цепь зацепляется профилем своих пластин, обеспечивая постоянное плечо и, как следствие, равномерное движение. Зубчатые цепи также имеют более высокий КПД и ресурс при сравнимых габаритах.
Как правильно подобрать аналог импортной зубчатой цепи (например, по стандарту ANSI)?
Подбор осуществляется по основным параметрам: шагу (Pitch), ширине (Width) и типу (с направляющими посередине или сбоку). Например, цепь по ГОСТ 13552-81 Л-25,4-32 соответствует цепи ANSI 2042 (шаг 1.0″, ширина 2.0″). Однако необходимо также сверять геометрию профиля зубьев пластин и посадочные размеры, так как полной взаимозаменямости может не быть. Предпочтительнее использовать цепи и звездочки одного стандарта.
Что указывает на необходимость замены зубчатой цепи?
Критериями замены являются: 1) Удлинение цепи более чем на 3% от первоначальной длины (измеряется под стандартным измерительным усилием). 2) Появление трещин, сколов или остаточной деформации на пластинах. 3) Чрезмерный износ направляющих пластин, приводящий к неустойчивому положению цепи на звездочке. 4) Выработка по диаметру осей и втулок, вызывающая повышенный шум и удары.
Можно ли использовать зубчатую цепь в условиях повышенной запыленности?
Использование возможно, но требует особых мер. Абразивная пыль резко увеличивает износ шарниров. Необходимо применять герметичные картеры с эффективными уплотнениями валов и обеспечить качественную смазку, регулярно заменяя масло. В крайне запыленных условиях ресурс цепи будет снижен даже при идеальном картере.
Какой метод смазки является минимально допустимым для зубчатых цепей?
Для цепей с шагом до 25,4 мм при скоростях до 5 м/с допускается периодическая ручная смазка (раз в 6-8 часов работы). Однако это значительно сокращает потенциальный ресурс. Для ответственных, высокоскоростных или сильнонагруженных передач ручная смазка недопустима. Требуется применение картерной или циркуляционной системы.
Заключение
Зубчатая цепь по ГОСТ 13552-81 остается востребованным и технически совершенным элементом приводов, где на первый план выходят требования к точности, плавности хода и надежности. Грамотный выбор типоразмера на основе корректного расчета, использование качественных комплектующих, соблюдение правил монтажа и, что крайне важно, организация эффективной системы смазки – эти факторы в совокупности позволяют реализовать весь потенциал данного типа цепных передач, обеспечивая их многолетнюю бесперебойную работу в составе промышленного оборудования.