Цепи DIN 8187-1

Цепи DIN 8187-1: Полное техническое описание, применение и спецификации

Стандарт DIN 8187-1 определяет технические требования, геометрические параметры и допуски для приводных роликовых цепей с шагом 1 дюйм (25,4 мм). Данный стандарт является немецким национальным, однако его параметры полностью соответствуют международному стандарту ISO 606 (тип А, ряд с шагом 1″ и более) и американскому ANSI B29.1. Цепи по DIN 8187-1, часто называемые просто «дюймовыми» или «ANSI-цепями», представляют собой ключевой элемент в передаче механической энергии в условиях средних и тяжелых нагрузок, где требуется высокая надежность и стойкость к ударным воздействиям.

Конструкция и материалы цепи DIN 8187-1

Цепь состоит из последовательно соединенных звеньев. Основные конструктивные элементы:

• Внутренние пластины: Прессуются на втулках, образуя внутреннее звено.
• Наружные пластины: Прессуются на валиках, проходящих через втулки соседних внутренних звеньев, образуя наружное звено.
• Валики: Стальные цилиндрические детали, проходящие через втулки и служащие осью вращения.
• Втулки: Стальные гильзы, запрессованные во внутренние пластины, обеспечивающие поверхность трения для валика.
• Ролики: Надеваются на втулки, уменьшая трение и износ при контакте с зубьями звездочки.

Материалы: Пластины изготавливаются из средне- или высокоуглеродистой стали (например, C45, C50, 50CrV4) с последующей термообработкой (закалка и отпуск) для достижения высокой прочности на растяжение и усталостной выносливости. Валики и втулки производятся из цементируемых сталей (например, 16MnCr5, 20MnCr5) с поверхностной закалкой для износостойкости и вязкой сердцевиной для сопротивления ударным нагрузкам. Ролики изготавливаются из аналогичных сталей.

Основные параметры и размеры

Основным параметром цепи является шаг (p) – расстояние между центрами валиков в соседних звеньях. Для стандарта DIN 8187-1 базовый шаг равен 25,4 мм (1 дюйм). Цепи различаются по ширине, определяющей разрушающую нагрузку.

Обозначение цепи (ANSI)	Шаг (p), мм	Внутренняя ширина (b1), мм, мин.	Диаметр валика (d1), мм, макс.	Длина втулки (b2), мм, макс.	Разрушающая нагрузка (Fmin), кН	Средняя масса 1м цепи, кг
ANSI 40 (DIN 8187-1 — 25.4)	25.40	7.95	7.92	12.57	55.6	1.62
ANSI 50 (DIN 8187-1 — 31.75)	31.75	9.53	9.52	15.88	86.7	2.60
ANSI 60 (DIN 8187-1 — 38.10)	38.10	12.70	11.10	19.05	123.6	3.92
ANSI 80 (DIN 8187-1 — 50.80)	50.80	15.88	15.88	25.40	172.4	6.50
ANSI 100 (DIN 8187-1 — 63.50)	63.50	19.05	19.05	31.75	254.0	10.10
ANSI 120 (DIN 8187-1 — 76.20)	76.20	25.40	22.22	38.10	347.0	14.90
ANSI 140 (DIN 8187-1 — 88.90)	88.90	25.40	25.40	44.45	466.9	19.00
ANSI 160 (DIN 8187-1 — 101.60)	101.60	31.75	28.58	50.80	623.6	25.80

Модификации и исполнения цепей DIN 8187-1

Помимо стандартного исполнения (MA), существуют модификации для различных условий эксплуатации:

• Упрочненные (повышенной прочности): Изготавливаются из легированных сталей с усиленной термообработкой. Имеют на 15-30% более высокую разрушающую нагрузку при аналогичных габаритах. Обозначаются часто как «H» (Heavy Duty).
• С твердым роликом: Ролик подвергается сквозной закалке, что повышает износостойкость в условиях абразивного износа.
• С защитными покрытиями: Для работы в агрессивных средах цепи могут иметь покрытия: цинкование (гальваническое или термодиффузионное), никелирование, оксидирование (воронение).
• С полыми валиками: Используются для установки дополнительных элементов (скребков, ковшей) в конвейерных системах.
• С прикрепными пластинами (пластинами-держателями): На наружных пластинах имеются отверстия для крепления навесного оборудования (ковшей, скребков, полок).

Расчет и выбор цепи

Выбор цепи по DIN 8187-1 осуществляется на основе расчета по допустимой мощности или разрушающей нагрузке с учетом коэффициентов безопасности.

Основные этапы расчета:

1. Определение расчетной мощности (P_расч): P_расч = P_двиг
2. K₁, где P_двиг – мощность двигателя, K₁ – коэффициент условий работы (динамичности нагрузки).
3. Выбор числа зубьев малой звездочки (z₁): Рекомендуется z₁ ≥ 17 для плавности хода. Для тихоходных передач допускается z_1min = 7-9.
4. Определение коэффициента числа зубьев (K_z): K_z = (19/z₁)^1.08.
5. Определение коэффициента числа рядов (K_p): Для однорядной цепи K_p=1, для двухрядной – 1.7, для трехрядной – 2.5.
6. Расчет требуемой мощности на валу малой звездочки (P₀): P₀ = P_расч / (K_z
7. K_p).
8. Выбор шага цепи по таблицам допустимой мощности: По каталогам производителей для выбранного шага цепи и частоты вращения малой звездочки находят мощность, которую может передать однорядная цепь. Шаг выбирают минимально возможный для снижения шума и динамических нагрузок.
9. Проверка по среднему давлению в шарнире и частоте ударов: Для высокоскоростных и тяжелонагруженных передач.
10. Определение длины цепи в шагах и межосевого расстояния.
11. Проверка коэффициента запаса прочности (n): n = F_разр / (K_F
12. F₁) ≥ [n], где F₁ – окружное усилие, K_F – коэффициент динамичности, [n] – допустимый коэффициент запаса (обычно для приводов общего назначения [n] ≥ 7…10).

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Правильный монтаж и обслуживание критически важны для долговечности цепной передачи.

• Натяжение: Цепь должна иметь оптимальное провисание (обычно 2-4% от межосевого расстояния). Чрезмерное натяжение ведет к повышенному износу шарниров и нагрузке на валы, недостаточное – к срыву зубьев и биению.
• Смазка: Является основным фактором увеличения ресурса. Рекомендуется непрерывная циркуляционная смазка маслом (для высокоскоростных передач) или регулярная ручная/капельная смазка густыми маслами/консистентными смазками (для тихоходных). Смазка должна проникать в зазор между валиком и втулкой.
• Соосность валов: Несоосность звездочек приводит к неравномерному износу пластин и преждевременному выходу цепи из строя. Допустимое отклонение обычно не превышает 0.1% от межосевого расстояния.
• Защита: Установка защитных кожухов предотвращает попадание абразива, пыли и защищает персонал.
• Контроль износа: Основной параметр – удлинение цепи из-за износа шарниров. Замена цепи рекомендуется при удлинении на 2-3% от первоначальной длины. Измеряется путем приложения к цепи контрольного усилия и замера расстояния между N звеньями.

Области применения

Цепи DIN 8187-1 применяются в широком спектре отраслей благодаря высокой прочности и надежности:

• Промышленные приводы: Приводы конвейеров, элеваторов, питателей, смесителей, дробилок, лесопильных рам, прокатных станов.
• Сельскохозяйственная техника: Приводы комбайнов, косилок, транспортеров, доильных аппаратов.
• Горнодобывающая и строительная техника: Приводы экскаваторов, буровых установок, камнерезных машин.
• Нефтегазовая отрасль: Приводы буровых лебедок, роторных столов, насосных агрегатов.
• Конвейерные системы: В качестве тягового органа пластинчатых, скребковых и иных конвейеров, часто с использованием прикрепных пластин.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие цепи DIN 8187 от DIN 8188?

DIN 8187-1 описывает цепи с шагом, кратным 1 дюйму (25.4 мм) и соответствует американскому стандарту ANSI. DIN 8188 описывает цепи с метрическим шагом (например, 20.0, 25.0, 28.0 мм) и соответствует европейским метрическим предпочтениям. Геометрия шарнира и профиль пластин также имеют отличия. Выбор зависит от исторически сложившейся базы оборудования (американское/европейское) и доступности звездочек.

Можно ли использовать цепь ANSI 80 вместо DIN 8187-1 — 50.80?

Да, это одна и та же цепь. ANSI 80 – это американское обозначение, где цифра «80» означает шаг в восьмых долях дюйма (8/8″ = 1″), но фактический шаг составляет 1.0″ = 25.4мм

• (8/8) = 50.8 мм. DIN 8187-1 — 50.80 указывает на шаг в миллиметрах. Их размеры и характеристики идентичны.

Как правильно определить износ цепи и когда ее менять?

Критерием износа является удлинение цепи из-за выработки шарниров. Наиболее точный метод: под нагрузкой, близкой к рабочей, измерить длину N звеньев (например, 20 или 40) и сравнить с номинальной длиной (N

• шаг). Если фактическая длина превышает номинальную более чем на 2-3%, цепь подлежит замене. Визуальными признаками критического износа являются также увеличение зазора между валиком и втулкой, форма растянутых отверстий пластин.

Какая смазка является оптимальной для цепей DIN 8187-1?

Выбор зависит от скорости и условий. Для высоких скоростей (v > 8 м/с) необходима непрерывная подача жидкого индустриального масла (ISO VG 68-150) в зону схода цепи со звездочки. Для средних скоростей (3-8 м/с) подходит периодическая ванная или капельная смазка. Для низких скоростей и тяжелых условий применяются густые адгезионные масла или консистентные смазки с антиизносными и противозадирными присадками. Критически важно, чтобы смазочный материал проникал внутрь шарнира.

Что означает обозначение «H» в маркировке цепи (например, 80H)?

Литера «H» (от Heavy Duty) обычно указывает на усиленное, высокопрочное исполнение цепи. Такие цепи изготавливаются из легированных сталей (например, с хромом, никелем, молибденом) и подвергаются улучшенной термообработке. Это позволяет достичь разрушающей нагрузки на 20-30% выше, чем у стандартной цепи того же шага, без увеличения габаритных размеров. Применяются в условиях высоких ударных и переменных нагрузок.

Как правильно подобрать звездочку под цепь DIN 8187-1?

Звездочка должна соответствовать не только шагу цепи, но и ее серии (ширине). Для цепи ANSI 80 (DIN 8187-1 — 50.80) требуется звездочка с тем же обозначением. Ключевые параметры: число зубьев (z), шаг (p=50.8 мм), диаметр ролика (d₁=15.88 мм), ширина зуба (соответствует внутренней ширине цепи b₁). Профиль зуба должен соответствовать стандарту ANSI B29.1 или ISO 606. Материал звездочки (чаще сталь 45, 40Х, закаленная или цементированная) должен быть сопоставим по износостойкости с материалом цепи.

Заключение

Цепь DIN 8187-1 представляет собой стандартизированный, высоконадежный и проверенный временем компонент для передачи значительных мощностей в условиях интенсивной эксплуатации. Правильный выбор, расчет, монтаж и систематическое обслуживание, в первую очередь качественная смазка, позволяют реализовать полный ресурс данной цепи, обеспечивая бесперебойную работу приводных и конвейерных систем в энергетике, тяжелой промышленности, горнодобывающем и сельскохозяйственном секторах. Понимание деталей стандарта, особенностей материалов и условий работы является обязательным для инженерно-технического персонала, ответственного за эксплуатацию механического оборудования.