Цепь зубчатая приводная ГОСТ

Цепь зубчатая приводная: технические требования, стандарты и применение

Цепь зубчатая приводная (также известная как зубчато-роликовая цепь или цепь с зубчатыми пластинами) представляет собой специализированный тип приводной цепи, предназначенный для передачи механической энергии в высокоскоростных и высоконагруженных приводах. Ее ключевое отличие от стандартной роликовой цепи заключается в конструкции пластин, которые имеют профилированные зубья, входящие в зацепление с зубьями звездочки. Это обеспечивает положительное, практически бесшумное зацепление с постоянным передаточным отношением, отсутствие проскальзывания и полиспастного эффекта, характерного для обычных цепей. Основным нормативным документом, регламентирующим параметры, размеры и технические требования к таким цепям на территории стран СНГ, является ГОСТ 13552-81 «Цепи приводные зубчатые. Технические условия».

Конструкция и принцип действия зубчатой приводной цепи

Конструктивно зубчатая цепь состоит из набора одинаковых пластин сложного профиля, собранных в наборы и соединенных между собой при помощи соединительных элементов (штырей, втулок, плавающих прокладок). Каждая пластина имеет два рабочих зуба и два посадочных отверстия. При сборке пластины устанавливаются со смещением на половину шага, образуя непрерывную зубчатую поверхность. Зацепление происходит не по принципу «охвата» звездочки, а путем вхождения зубьев звездочки в пазы между пластинами цепи. Это обеспечивает многопарное зацепление и равномерное распределение нагрузки.

• Пластины (звенья): Изготавливаются из высококачественной стали (часто легированной) с последующей термообработкой рабочих поверхностей. Профиль зуба стандартизирован.
• Соединительные элементы: Обеспечивают шарнирное соединение пластин, позволяющее цепи изгибаться при набегании на звездочку. Конструкция шарнира может быть роликовой, втулочной или комбинированной.
• Направляющие пластины: В цепях большой ширины для предотвращения бокового сползания со звездочки используются направляющие пластины, расположенные по центру или сбоку цепи.

ГОСТ 13552-81: ключевые параметры и типоразмеры

ГОСТ 13552-81 устанавливает основные параметры, размеры, технические требования, методы контроля и испытаний для приводных зубчатых цепей. Стандарт классифицирует цепи по типу шарнира и конструктивному исполнению.

Основные параметры цепи:

• Шаг цепи (t): Расстояние между осями соседних шарниров. Основной размер, определяющий серию цепи.
• Ширина цепи (b): Расстояние между пластинами в собранной цепи. Определяет нагрузочную способность.
• Диаметр делительной окружности звездочки (D): D = t / sin(180°/z), где z – число зубьев звездочки.
• Разрушающая нагрузка (Q): Минимальная статическая нагрузка, которую должна выдерживать цепь без разрушения.

Таблица 1. Основные размеры и характеристики зубчатых цепей по ГОСТ 13552-81 (фрагмент)

Обозначение цепи	Шаг t, мм	Ширина b, мм	Площадь проекции шарнира, см²	Разрушающая нагрузка Q, кН (тс), не менее	Масса 1 м цепи, кг
ПЗ-12,7-18,5	12,70	18,5	1,20	22,0 (2,24)	0,70
ПЗ-15,875-23,7	15,875	23,7	1,95	35,0 (3,57)	1,20
ПЗ-19,05-28,9	19,05	28,9	2,80	50,0 (5,10)	1,80
ПЗ-25,4-38,5	25,40	38,5	5,00	90,0 (9,18)	3,20
ПЗ-31,75-48,1	31,75	48,1	7,80	140,0 (14,28)	5,00

Обозначение цепи расшифровывается следующим образом: ПЗ – Приводная Зубчатая, далее шаг в мм, затем ширина в мм. Например, ПЗ-19,05-28,9.

Материалы и технология изготовления

Качество и долговечность зубчатой цепи напрямую зависят от материалов и соблюдения технологических процессов. Пластины изготавливаются из сталей марок 50, 50Г, 40Х, 45ХН и других, с обязательной закалкой и отпуском до твердости 40-50 HRC. Рабочие поверхности шарниров (втулки, штыри) также подвергаются объемной или поверхностной закалке для обеспечения высокой износостойкости. Сборка цепи выполняется с высокой точностью, обеспечивающей равномерность шага и легкость хода шарниров. Готовые цепи проходят контроль на разрушающую нагрузку, измерение шага под нагрузкой и проверку на долговечность.

Преимущества и области применения

Преимущества зубчатых цепей перед другими типами передач:

• Высокий КПД (до 98-99%).
• Постоянство передаточного отношения, отсутствие проскальзывания.
• Возможность передачи больших мощностей (до нескольких тысяч кВт) при высоких скоростях (до 40 м/с).
• Меньший уровень шума и вибраций по сравнению с роликовыми цепями.
• Высокая надежность и долгий срок службы при правильной эксплуатации и смазке.
• Не требуют высокого предварительного натяжения, снижая нагрузку на валы и подшипники.

Области применения в энергетике и промышленности:

• Приводы насосов, вентиляторов и дымососов на тепловых электростанциях.
• Главные приводы конвейерных линий топливоподачи.
• Приводы механизмов собственных нужд энергоблоков.
• Станки с ЧПУ, тяжелое металлообрабатывающее оборудование.
• Приводы поршневых компрессоров, где критично отсутствие неравномерности хода.
• Транспортные и эскалаторные системы (редко, в специальном исполнении).

Выбор, монтаж и эксплуатация

Выбор зубчатой цепи осуществляется на основе расчетов по передаваемой мощности, частоте вращения, условиям работы (нагрузка, окружающая среда). Ключевые этапы:

1. Определение расчетной мощности: С учетом коэффициентов эксплуатации (Kэ), учитывающих характер нагрузки, продолжительность работы, условия смазки.
2. Выбор шага цепи: Меньший шаг обеспечивает более плавный ход и меньший шум, рекомендуется для высокоскоростных передач. Больший шаг – для тихоходных передач с высокой нагрузкой.
3. Определение числа зубьев звездочек: Ведущая звездочка должна иметь не менее 17-21 зуба для обеспечения плавности и снижения износа. Передаточное отношение рекомендуется не более 1:10.
4. Расчет длины цепи в шагах и межосевого расстояния.
5. Проверка на износостойкость и долговечность.

Монтаж и обслуживание: Установка цепи требует точного совпадения валов, параллельности осей звездочек. Натяжение должно обеспечивать небольшой провис (1-2% от межосевого расстояния). Наиболее критичным фактором является система смазки. Предпочтительна принудительная циркуляционная смазка маслом, подаваемым непосредственно в зону зацепления. Недостаточная смазка – основная причина преждевременного износа и выхода цепи из строя.

Сравнение с международными стандартами (ISO, ANSI)

ГОСТ 13552-81 в целом гармонизирован с рядом международных норм, однако имеет отличия. Мировым аналогом являются стандарты серии ISO 606 (также известный как DIN 8187, 8188) для короткозвенных цепей и ANSI B29.2M для зубчатых цепей. Основные отличия касаются системы обозначений, ряда размеров и некоторых допусков. При подборе аналогов необходимо сверяться с таблицами соответствия, обращая внимание не только на шаг и ширину, но и на профиль зуба пластины и тип шарнира.

Таблица 2. Условное соответствие типоразмеров ГОСТ и ISO

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем зубчатая цепь принципиально отличается от роликовой?

Роликовая цепь (ГОСТ 13568-97) зацепляется со звездочкой через ролик, обкатывающий зуб. Зацепление происходит с переменным плечом, что вызывает пульсацию скорости и полиспастный эффект. Зубчатая цепь входит зубьями пластин в пазы звездочки, обеспечивая кинематически точное, многопарное и плавное зацепление с постоянной скоростью.

Можно ли заменить зубчатую цепь по ГОСТ на аналог по ISO без переделки звездочек?

В большинстве случаев – нет. Даже при совпадении шага профиль зуба пластины и зуба звездочки могут иметь различия, что приведет к неправильному зацеплению, повышенному шуму, износу и возможному разрушению. Замена возможна только при полной гарантии взаимозаменяемости от производителя или после замены комплекта «цепь-звездочки».

Какая смазка является оптимальной для зубчатых цепей в редукторах привода насоса?

Для закрытых приводов с зубчатой цепью применяются те же масла, что и для зубчатых редукторов – индустриальные масла типа И-Г-А, И-Г-С (по ГОСТ 17479.2) или их зарубежные аналоги (ISO VG 68, 100, 150). Вязкость выбирается в зависимости от скорости и нагрузки. Критически важно обеспечить подачу масла в зону зацепления, например, разбрызгиванием от погруженной в масло звездочки или принудительной подачей через форсунку.

Как определить износ зубчатой цепи и когда ее необходимо заменять?

Основной признак износа – увеличение шага цепи из-за выработки шарниров. Это приводит к увеличению провисания, шуму, возможному соскакиванию цепи. Замеряют длину цепи по N числу звеньев (обычно 20-30) под стандартным натяжением. Если фактическая длина превышает номинальную более чем на 2-3%, цепь подлежит замене. Также визуальными признаками являются трещины, выкрашивание зубьев пластин, заедание шарниров.

Почему при работе новая зубчатая цепь издает гул или вибрирует?

Наиболее вероятные причины: несоосность валов звездочек, превышение допустимого межосевого расстояния, недостаточное или чрезмерное натяжение, несоответствие профиля цепи и звездочки (например, при попытке установки цепи другого стандарта), отсутствие или несоответствие смазки. Необходимо проверить геометрию привода и условия монтажа.

Каков типичный ресурс правильно подобранной и эксплуатируемой зубчатой цепи?

При обеспечении качественной принудительной смазки, защите от абразива и соблюдении нагрузочного режима ресурс зубчатой цепи до капитального износа может составлять 15 000 – 25 000 часов работы. В неблагоприятных условиях (ударные нагрузки, плохая смазка, запыленность) ресурс может сократиться в 3-5 раз.