Цепи для конвейера

Цепи для конвейерных систем: классификация, материалы, расчет и эксплуатация

Конвейерные цепи являются ключевым элементом тягового и грузонесущего органа ленточных, пластинчатых, скребковых и иных типов конвейеров. Их правильный выбор определяет надежность, производительность и долговечность всей транспортной системы. Конструктивно, конвейерная цепь представляет собой последовательное соединение звеньев (пластин), шарнирно сочлененных с помощью валиков, втулок и роликов, образующих гибкое полотно для передачи тягового усилия и перемещения груза.

Классификация и типы конвейерных цепей

Цепи для конвейеров систематизируют по нескольким основным признакам: конструкция, тип шарнира, материал, наличие дополнительных элементов. Выбор типа цепи напрямую зависит от условий эксплуатации: вида транспортируемого материала (сыпучий, штучный, абразивный, горячий), трассы конвейера, нагрузок, скорости движения и требований к точности позиционирования.

1. По конструкции и типу шарнира:

• Втулочные цепи (Type FV): Состоят из наружных и внутренних звеньев, соединенных валиками, на которые запрессованы втулки. Отличаются повышенной износостойкостью шарнира за счет большей площади контакта между валиком и втулкой. Применяются на конвейерах средней и высокой нагрузки.
• Роликовые втулочные цепи (Type RF): Наиболее распространенный тип. На втулку свободно надеты ролики, которые уменьшают трение и износ при контакте с зубьями звездочки. Используются в приводных и тяговых ролях на ленточных и пластинчатых конвейерах.

Катковые цепи (Type K): Отличаются увеличенным диаметром ролика (катка). Каток служит не только для взаимодействия со звездочкой, но и в качестве опорного элемента, перемещающегося по направляющим. Критически важны для пластинчатых и скребковых конвейеров, где цепь движется по желобам или рельсам.

• Цепи с разборным шарниром (соединительным звеном): Позволяют быстро собрать или разобрать цепь без специального инструмента. Часто применяются в сельскохозяйственных и легких промышленных конвейерах.
• Фланцевые (пластинчатые) цепи: К звеньям таких цепей жестко крепятся вертикальные пластины (фланцы) или специальные поперечины, образующие настил. Являются основой пластинчатых и полочных конвейеров.

2. По материалу и покрытию:

• Стальные (углеродистая сталь): Стандартное исполнение для большинства задач. Термическая обработка (закалка) валиков, втулок и роликов повышает износостойкость.
• Нержавеющие (A2/AISI 304, A4/AISI 316): Для агрессивных сред (пищевая, химическая промышленность, мойки, условия повышенной влажности).
• С защитным покрытием: Оцинкованные, оксидированные или с полимерным покрытием для защиты от коррозии в умеренно агрессивных средах.
• Износостойкие: С применением специальных сталей и упрочняющих технологий (объемная закалка, цементация) для работы с высокоабразивными материалами (цемент, руда, песок).

3. По количеству тяговых ветвей:

• Однорядные: Для конвейеров с небольшой шириной и нагрузкой.
• Сдвоенные и строенные: Две или три параллельные цепи, соединенные общими поперечными валами или крепежными элементами. Обеспечивают стабильность широкого настила и распределение значительных нагрузок.

Основные параметры и маркировка

Маркировка цепи стандартизирована и включает ключевые геометрические и прочностные параметры. Пример маркировки: Цепь 80-2-400-1 ГОСТ 588-81.

• 80 – шаг цепи в миллиметрах (расстояние между осями соседних валиков).
• 2 – количество рядов (для сдвоенной цепи).
• 400 – разрушающая нагрузка в кН (килоньютонах).
• 1 – тип исполнения (категория прочности, материал).

Международная маркировка (по ISO) часто указывает шаг в долях дюйма. Например, цепь с шагом 1.5″ (38.1 мм) будет обозначаться как С 150.

Расчет и выбор цепи для конвейера

Выбор цепи является инженерной задачей, основанной на расчете эксплуатационных нагрузок. Упрощенный алгоритм включает следующие этапы:

1. Определение тягового усилия (F) на приводных звездочках. Рассчитывается как сумма сопротивлений движению: подъему груза, трению в грузонесущей части, трению в холостой ветви, ускорению материала. Используются методики, изложенные в ГОСТ 26584-85 или отраслевых справочниках.
2. Выбор коэффициента запаса прочности (S). Для конвейерных цепей он значительно выше, чем для приводных, из-за динамических и неравномерных нагрузок, абразивного износа.

Таблица 1. Рекомендуемые минимальные коэффициенты запаса прочности для конвейерных цепей

Условия работы конвейера	Минимальный коэффициент запаса (S)
Спокойная нагрузка, равномерная подача, малоабразивная среда	7-8
Средние условия, умеренные динамические нагрузки, наличие абразива	8-10
Тяжелые и очень тяжелые условия (ударные нагрузки, высокая абразивность, высокая температура, агрессивная среда)	10-15 и выше

3. Расчет требуемого разрушающего усилия (Q). Q = F
4. S.
5. Подбор цепи по каталогу. Выбирается цепь, у которой разрушающая нагрузка (указанная в каталоге) равна или превышает расчетное значение Q. Одновременно по заданной производительности и скорости выбирается шаг цепи и определяется диаметр делительной окружности приводной звездочки (D = p / sin(180°/z), где p – шаг цепи, z – число зубьев звездочки).
6. Проверка на износ. Для тяжелых условий выполняется расчет по удельному давлению в шарнире, который не должен превышать допустимых значений для данной пары материалов.

Сопряженные элементы: звездочки, направляющие, смазка

Звездочки

Приводные, натяжные и отклоняющие звездочки должны точно соответствовать выбранной цепи по шагу, профилю зуба и ширине. Износ звездочки приводит к ускоренному износу цепи и наоборот. Материал звездочек – чаще всего сталь 45, 40Х с термообработкой (закалка ТВЧ) или износостойкие наплавленные поверхности.

Направляющие и желоба

Обеспечивают правильное движение цепи, предотвращают ее боковой сход и провисание. Изготавливаются из стали, износостойких полимеров (UHMW-PE, нейлон) или комбинированных материалов. Для катковых цепей критически важна точность монтажа параллельных направляющих.

Система смазки

Регулярная смазка шарниров – основной фактор увеличения срока службы цепи. Предпочтительна автоматическая капельная или циркуляционная смазка. В абразивных средах применяются специальные масла с липкими (адгезионными) присадками. Для пищевых производств используются смазки на основе белых масел, разрешенные к контакту с продуктами (класс NSF H1).

Монтаж, обслуживание и диагностика

Правильный монтаж включает контроль соосности валов звездочек, параллельности направляющих, правильного натяжения (обычно провисание холостой ветви составляет 2-4% от длины межосевого расстояния). Обслуживание заключается в ежесменной визуальной проверке, регулярной смазке и контроле износа.

Критический параметр износа – удлинение цепи из-за разборочного зазора в шарнирах. Замеряется на контрольном отрезке (обычно 10-20 звеньев). Допустимое удлинение редко превышает 2-3% от первоначальной длины. Превышение этого значения ведет к нарушению зацепления со звездочкой, рывкам и обрыву.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем конвейерная цепь принципиально отличается от приводной (роликовой)?

Конвейерные цепи рассчитаны на работу в условиях значительных статических, динамических и абразивных нагрузок при относительно низких скоростях (обычно до 1-2 м/с). Они имеют увеличенные разрушающие нагрузки, большие коэффициенты запаса прочности, часто оснащаются катками или специальными крепежными элементами. Приводные цепи работают на higher speeds с более равномерной нагрузкой.

Как правильно определить износ цепи и момент ее замены?

Основной критерий – остаточное удлинение. Измерьте длину N звеньев в новом состоянии (Lн) и в эксплуатации (Lэ). Процент износа = [(Lэ — Lн) / Lн]

• 100%. Замена необходима при достижении предельного значения, указанного в паспорте конвейера (часто 2-3%). Дополнительные признаки: повышенный шум, «подскакивание» на звездочке, неравномерное движение, видимые деформации пластин или износ роликов/катков.

Можно ли соединять цепи разных производителей?

Категорически не рекомендуется. Даже при совпадении шага, геометрические допуски на толщину пластин, диаметры валиков и втулок могут отличаться. Это приводит к ускоренному износу, повышенным динамическим нагрузкам и риску обрыва. Цепь на одном контуре должна быть от одного производителя и одной партии.

Как выбрать между втулочной и роликовой цепью для конвейера?

Если цепь работает только как тяговый орган, не контактируя с фиксированными направляющими или настилом, и требуется повышенная износостойкость шарнира – выбирают втулочную. Если цепь контактирует с зубьями звездочки для передачи движения – необходима роликовая (или катковая) цепь для снижения трения. Для движения по направляющим в качестве кареток применяются исключительно катковые цепи.

Каковы особенности применения цепей в пищевой промышленности?

Требуется материал, устойчивый к частым мойкам: нержавеющая сталь AISI 304 или 316. Допускается использование оцинкованных цепей для сухих процессов. Конструкция должна минимизировать зоны застоя продукта и влаги (предпочтение цепям с открытой конструкцией). Смазка – только разрешенная для пищевого производства (NSF H1). Часто применяются цепи с полимерным покрытием или полимерными втулками.

Заключение

Выбор и эксплуатация конвейерных цепей требуют системного подхода, учитывающего механические, динамические и environmental факторы. Ключевыми этапами являются корректный инженерный расчет нагрузки с адекватным запасом прочности, правильный подбор сопряженных элементов (звездочек, направляющих) и организация регламентного обслуживания, в первую очередь – системы смазки. Использование цепей, соответствующих условиям работы, и соблюдение правил монтажа и эксплуатации являются основой для обеспечения бесперебойной и долговечной работы конвейерного транспорта на промышленном предприятии.