Цепь зубчатая приводная ГОСТ 13552-81
Цепь зубчатая приводная ГОСТ 13552-81: технические характеристики, конструкция и применение
ГОСТ 13552-81 «Цепи приводные зубчатые. Технические условия» является основополагающим нормативным документом, регламентирующим производство, параметры и приемку зубчатых приводных цепей в Российской Федерации и странах СНГ. Данный стандарт распространяется на приводные роликовые зубчатые цепи, предназначенные для передачи механической энергии в различных отраслях промышленности. Эти цепи характеризуются высоким КПД, постоянным (без проскальзывания) передаточным отношением, способностью передавать значительные мощности при высоких скоростях и компактности. В отличие от стандартных роликовых цепей, зацепление происходит не с зубьями звездочки, а с ее зубьями специального профиля через рабочие поверхности пластин, что обеспечивает плавность хода и низкий уровень шума.
Конструкция и основные элементы зубчатой цепи
Зубчатая цепь по ГОСТ 13552-81 представляет собой наборный механизм, состоящий из двух основных типов элементов:
- Наборные пластины (звенья). Это основные элементы, непосредственно входящие в зацепление с зубьями звездочки. Пластины имеют сложный профиль с двумя рабочими выступами (зубьями) и отверстиями для шарниров. Изготавливаются методом точной штамповки из высококачественных сталей (например, 50ХН, 40Х) с последующей термообработкой (закалка и отпуск) до высокой твердости (HRC 40-50) для обеспечения износостойкости.
- Шарниры. Обеспечивают подвижное соединение пластин. Конструктивно шарнир включает:
- Втулки (оси). Цилиндрические элементы, запрессованные в отверстия направляющих пластин.
- Плавающие вкладыши (секторы). Устанавливаются между рабочими пластинами на втулки, обеспечивая равномерное распределение нагрузки и уменьшая износ.
- Соединительные (направляющие) пластины. Удерживают шарниры в сборе и обеспечивают поперечную стабильность цепи. Могут располагаться в центре (тип Ц) или по бокам (тип Б) рабочих пластин.
- Тип Ц (с центральными направляющими). Направляющие пластины расположены в середине пакета рабочих пластин. Применяются с звездочками, имеющими соответствующие направляющие пазы в середине зуба.
- Тип Б (с боковыми направляющими). Направляющие пластины расположены по краям пакета рабочих пластин. Соответственно, звездочки имеют пазы по бокам венца.
- Пластины: Стали марок 50, 50Г, 50ХН, 40Х. После штамповки подвергаются объемной или поверхностной закалке с отпуском для достижения твердости 40-50 HRC. Это обеспечивает высокую контактную прочность и сопротивление износу.
- Втулки и вкладыши: Изготавливаются из цементуемых сталей (например, 20Х). Поверхностная закалка (цементация) до высокой твердости (55-60 HRC) обеспечивает износостойкость шарнира, в то время как сердцевина элемента остается вязкой.
- Сборка и контроль: Сборка цепи производится на специальных прессах с обеспечением заданного усилия запрессовки. Готовые цепи проходят 100% контроль на шаг, ширину, гибкость и разрушающую нагрузку (выборочно).
- Приводы станков (металлорежущих, деревообрабатывающих).
- Оборудование нефтегазовой и химической промышленности (насосы, компрессоры).
- Конвейерные линии и транспортеры.
- Приводы генераторов и вспомогательных механизмов в энергетике.
- Сельскохозяйственная и полиграфическая техника.
- Совместимость со звездочками: Цепь и звездочка должны строго соответствовать по шагу, типу (Ц или Б) и ширине. Профиль зубьев звездочки должен соответствовать профилю зацепления цепи.
- Соосность валов: Несоосность приводит к перекосу цепи, повышенному износу направляющих пластин и преждевременному выходу из строя.
- Натяжение: Должно обеспечивать плотное прилегание цепи к звездочкам без провисания, но без чрезмерного натяжения, вызывающего дополнительные нагрузки и нагрев. Обычно допустимое провисание составляет 2-4% от межосевого расстояния.
- Смазка: Является обязательным условием для обеспечения ресурса. Рекомендуется непрерывная принудительная подача масла в зону зацепления. При ее невозможности – регулярное периодическое смазывание.
- Защита (кожух): Защищает цепь от абразивной пыли, влаги и обеспечивает безопасность персонала.
- Преимущества: Более высокий КПД (до 98-99%), плавность и бесшумность работы, возможность работы на более высоких скоростях (до 40 м/с), меньшее растяжение в процессе эксплуатации за счет износа шарниров, а не пластин.
- Недостатки: Более высокая стоимость, большая масса, повышенные требования к точности изготовления и монтажа, чувствительность к перекосам.
Такая модульная конструкция позволяет собирать цепи любой ширины (по числу рядов рабочих пластин) и обеспечивает высокую ремонтопригодность – возможность замены отдельных изношенных элементов.
Типы, основные параметры и размеры
Стандарт устанавливает два основных типа цепей в зависимости от расположения направляющих пластин:
Основным параметром цепи является шаг (P) – расстояние между осями соседних шарниров. ГОСТ 13552-81 устанавливает следующий ряд шагов (в мм): 9,525; 12,70; 15,875; 19,05; 25,40; 31,75.
Таблица 1. Основные параметры зубчатых цепей по ГОСТ 13552-81 (фрагмент для шагов 12,7 – 31,75 мм)
| Шаг цепи P, мм | Ширина цепи минимальная Bmin, мм | Диаметр втулки d1, мм | Разрушающая нагрузка Qmin, кН (тс) | Масса 1 м цепи, кг, ориентировочно |
|---|---|---|---|---|
| 12,70 | 19,0 | 4,45 | 22,0 (2,24) | 0,8 |
| 15,875 | 25,4 | 5,08 | 44,1 (4,50) | 1,7 |
| 19,05 | 28,6 | 5,95 | 58,8 (6,00) | 2,2 |
| 25,40 | 38,1 | 7,92 | 98,1 (10,00) | 4,5 |
| 31,75 | 50,8 | 9,53 | 156,9 (16,00) | 7,5 |
Ширина цепи определяется количеством рядов рабочих пластин. Разрушающая нагрузка – минимальное статическое усилие, которое должна выдерживать цепь без разрушения. В реальной эксплуатации допустимая рабочая нагрузка существенно ниже и определяется с учетом динамических нагрузок, ресурса и условий работы.
Материалы и технология изготовления
Качество и долговечность зубчатой цепи напрямую зависят от материалов и соблюдения технологических процессов:
Область применения и особенности монтажа
Зубчатые цепи ГОСТ 13552-81 находят применение в ответственных приводах, требующих высокой кинематической точности и надежности:
Критически важные условия для корректной работы:
Сравнение с цепями других типов и аналогичными стандартами
В сравнении с приводной роликовой цепью (ГОСТ 13568-97) зубчатая цепь имеет следующие преимущества и недостатки:
Международные аналоги: Ближайшим зарубежным аналогом является стандарт ANSI B29.2 (США) на зубчатые цепи (Silent Chain). Цепи по ГОСТ и ANSI при одинаковом шаге могут иметь различия в профиле зуба пластины и, как правило, не являются взаимозаменяемыми без замены звездочек.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Вопрос: Как правильно обозначить (маркировать) зубчатую цепь по ГОСТ 13552-81?
Ответ: Обозначение должно включать: наименование («Цепь зубчатая»), тип (Ц или Б), шаг в мм, ширину в мм (минимальную Bmin), номер стандарта. Пример: Цепь зубчатая Ц-19,05-28,6 ГОСТ 13552-81. Это означает цепь типа Ц с шагом 19,05 мм и минимальной шириной 28,6 мм.
Вопрос: Как определить износ зубчатой цепи и когда ее необходимо заменять?
Ответ: Основной критерий износа – увеличение шага цепи из-за износа шарниров. Замер производится по длине 10-20 звеньев под нагрузкой. Превышение допустимого удлинения (обычно 1.5-2% от первоначальной длины) является сигналом к замене. Также признаками износа являются повышенный шум, появление трещин или деформаций на пластинах, заедание шарниров.
Вопрос: Можно ли соединять (сращивать) зубчатые цепи и как это делать?
Ответ: Да, для соединения используются специальные соединительные (замковые) звенья. Они состоят из пары пластин особой формы с канавкой для фиксации шарнира и пружинного стопорного кольца (или пластины). Категорически запрещается соединение с помощью подручных средств или сварки, так как это нарушает прочность и геометрию цепи.
Вопрос: Какое масло использовать для смазки зубчатых цепей?
Ответ: Рекомендуются индустриальные масла средней вязкости (И-Г-А, И-Д-А по ГОСТ 17479.4). Конкретный сорт зависит от скорости и нагрузки: для высокоскоростных приводов – менее вязкие масла (ИГ-А32), для тихоходных тяжелонагруженных – более вязкие (ИГ-А68, ИГ-А100). В условиях запыленности применяются консистентные смазки, но с пониманием, что их эффективность ниже.
Вопрос: В чем ключевое различие между цепями типа Ц и типа Б? Как выбрать?
Ответ: Различие – в расположении направляющих пластин (в центре или по бокам) и, соответственно, в конструкции паза на звездочке. Выбор типа не является произвольным и определяется конструкцией привода и применяемыми звездочками. Тип Б (с боковыми направляющими) часто считается более устойчивым к перекосам, но оба типа при правильном монтаже обеспечивают надежную работу. Замена одного типа на другой возможна только при одновременной замене всех звездочек в передаче.
Вопрос: Существуют ли современные аналоги ГОСТ 13552-81?
Ответ: Сам ГОСТ 13552-81, несмотря на год утверждения, остается действующим и актуальным документом. Производство цепей по нему продолжается. Однако многие производители также выпускают цепи по собственным ТУ или в соответствии с требованиями международных стандартов (ANSI, ISO), которые могут предлагать улучшенные материалы (например, износостойкие покрытия) или конструктивные особенности. При выборе аналога необходимо обеспечить полную взаимозаменяемость по шагу, типу, ширине и, что самое важное, по профилю зацепления.