Цепи для транспортеров скребковые
Цепи для транспортеров скребковые: конструкция, материалы, применение и критерии выбора
Скребковые цепи являются ключевым элементом скребковых (цепных) конвейеров, предназначенных для непрерывного транспортирования сыпучих, кусковых и штучных грузов по горизонтальным, наклонным и комбинированным трассам. Их основная функция – передача тягового усилия и непосредственное перемещение груза посредством жестко закрепленных скребков. От их надежности и правильного выбора напрямую зависят производительность, энергоэффективность и бесперебойность работы всего транспортного комплекса на предприятиях горнодобывающей, угольной, цементной, химической, энергетической и сельскохозяйственной отраслей.
Классификация и конструктивные особенности скребковых цепей
Скребковые цепи классифицируются по нескольким основным признакам: тип звена, количество тяговых ветвей, расположение скребков и область применения. Конструктивно они представляют собой сборку из последовательно соединенных звеньев, к которым крепятся скребки (ножи).
1. По типу тягового звена:
- Цепи втулочно-катковые (катковые): Наиболее распространенный тип. Состоят из двух боковых пластин, запрессованных втулок, свободно вращающихся катков и соединительных валиков. Каток перекатывается по направляющим, что значительно снижает трение и износ, а также потребляемую мощность. Применяются в высокопроизводительных и тяжелонагруженных конвейерах.
- Цепи втулочные (бескатковые): Конструкция аналогична катковой, но без катков. Втулка непосредственно скользит по направляющим. Обладают большей износостойкостью втулки, но и более высоким коэффициентом трения. Используются в конвейерах средней мощности, где допустимо скольжение.
- Цепи пластинчатые (литые или штампованные): Изготавливаются методом литья из высокопрочных износостойких сталей (например, 110Г13Л) или штамповки. Обладают высокой прочностью и стойкостью к ударным нагрузкам. Часто используются в условиях абразивного износа и ударных нагрузок (транспортировка горячего агломерата, крупнокусковых материалов).
- Одноцепные (тип CV, S, R): Используют одну цепь, к которой крепятся скребки. Применяются в конвейерах малой и средней производительности, а также в погрузчиках.
- Двухцепные (тип CA, CB, FV): Используют две параллельные цепи, соединенные общими валиками, на которых монтируются скребки. Обеспечивают лучшее распределение нагрузки, большую стабильность и устойчивость скребков. Стандарт для мощных скребковых конвейеров в горной промышленности.
- Скребки высокие (контурные): Для транспортировки сыпучих материалов по желобу.
- Скребки низкие (плоские): Для перемещения штучных грузов или для очистки полов.
- Крепление может быть жестким (сварным) или съемным (болтовым), что облегчает замену.
- Характер и свойства транспортируемого материала: Абразивность (песок, зола, цемент), крупность кусков, влажность, температура (горячий кокс, агломерат), коррозионная активность.
- Производительность конвейера и тяговое усилие: Рассчитывается по методикам, учитывающим длину трассы, угол наклона, скорость движения, плотность и насыпную массу груза. На основе тягового усилия выбирается цепь с необходимой рабочей нагрузкой.
- Тип конвейера и трасса: Горизонтальный, наклонный, комбинированный; наличие вертикальных участков или поворотов. Для сложных трасс с изгибами применяются специальные цепи с повышенной гибкостью в нескольких плоскостях.
- Условия окружающей среды: Запыленность, влажность, химически агрессивная атмосфера, экстремальные температуры.
- Режим работы: Непрерывный, циклический, с частыми пусками под нагрузкой.
- Монтаж: Должен производиться с точным совпадением осей звездочек. Натяжение цепи устанавливается в соответствии с паспортом конвейера – недостаточное натяжение приводит к сбою зацепления и «хлопкам», избыточное – к повышенному износу и перегрузке привода.
- Смазка: Регулярная смазка трущихся пар (валик-втулка) является обязательной. Предпочтительна автоматическая капельная или циркуляционная система смазки. Используются специальные цепные пластичные или жидкие масла с антиизносными и противозадирными присадками.
- Контроль износа: Основной параметр – увеличение шага цепи из-за износа шарниров. Допустимый износ обычно не более 2-3% от номинального шага. Контроль осуществляется регулярным замером длины 10-20 звеньев.
- Обкатка: Новые цепи требуют периода обкатки под reduced load для приработки контактных поверхностей.
- Балансировка (для двухцепных систем): Длины обеих цепей должны быть идентичны. Замена всегда должна производиться на обеих ветвях одновременно.
2. По количеству тяговых ветвей:
3. По расположению скребков:
Материалы и технологии производства
Эксплуатационные характеристики цепи определяются материалом и термообработкой ее компонентов.
| Компонент цепи | Материал | Термообработка | Цель |
|---|---|---|---|
| Боковые пластины | Высокопрочная легированная сталь (например, 23MnNiMoCr54, 34CrNiMo6) | Закалка и отпуск | Достижение высокой прочности на растяжение (до 1000 МПа и более) и ударной вязкости. |
| Валики и втулки | Цементуемая сталь (например, 20ХН3А, 17CrNiMo6) | Цементация (науглероживание) с последующей закалкой и низкотемпературным отпуском. | Получение твердой, износостойкой поверхности (58-62 HRc) при вязкой сердцевине. |
| Катки | Аналогично валикам или подшипниковая сталь | Объемная закалка или цементация | Сопротивление контактным нагрузкам и износу от направляющих. |
| Скребки (ножи) | Износостойкая сталь (Hardox, Quard), рессорно-пружинная сталь, сталь 110Г13Л (Гадфильда) | Закалка, упрочнение, для 110Г13Л – наклеп в процессе работы | Максимальная стойкость к абразивному износу. Сталь Гадфильда обладает высокой способностью к наклепу. |
Сборка цепи завершается прессовой посадкой валиков в боковые пластины и часто дополнительной фиксацией шплинтами или стопорными кольцами. Для работы в коррозионных средах применяются цепи с оцинкованным покрытием или из нержавеющих сталей (AISI 304, 316).
Основные параметры и маркировка
Выбор цепи осуществляется по ряду взаимосвязанных параметров.
| Параметр | Обозначение | Описание и единица измерения |
|---|---|---|
| Шаг цепи | t | Расстояние между центрами двух соседних валиков. Основной размер, определяющий габариты цепи (мм). Стандартные ряды: 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315 мм и др. |
| Разрушающая нагрузка | Q | Минимальная статическая нагрузка, при которой происходит разрушение цепи (кН). |
| Рабочая (допустимая) нагрузка | S | Максимальное усилие, которое может передавать цепь в условиях длительной эксплуатации (кН). Определяется с коэффициентом запаса прочности (обычно 6-10 для приводных цепей). |
| Ширина внутреннего звена | b1 | Расстояние между внутренними плоскостями боковых пластин (мм). Определяет ширину паза звездочки и скребка. |
| Диаметр валика/втулки | d1 / d2 | Критический размер для определения износостойкости и площади контакта (мм). |
| Высота пластины | h | Влияет на прочность звена на изгиб (мм). |
Пример маркировки: Цепь скребковая 2CA-200-2х160-280. Расшифровка: двухцепная (2), тип CA, шаг 200 мм, ширина внутреннего звена 160 мм (для каждой цепи), разрушающая нагрузка 280 кН на цепь (т.е. общая для двух ветвей – 560 кН).
Критерии выбора для конкретных условий эксплуатации
Выбор цепи – это всегда компромисс между прочностью, износостойкостью, стоимостью и условиями работы.
Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание
Правильный монтаж и обслуживание напрямую влияют на ресурс цепи.
Типовые неисправности и их причины
| Неисправность | Визуальные признаки | Возможные причины |
|---|---|---|
| Растяжение цепи сверх нормы | Провисание цепи, затрудненное зацепление со звездочкой | Естественный износ шарниров, перегрузка, отсутствие смазки, коррозия. |
| Излом боковой пластины | Трещина или разрыв пластины | Усталость металла от циклических нагрузок, динамические удары, производственный дефект (неметаллические включения), коррозионное растрескивание. |
| Износ/задир валика и втулки | Заедание шарнира, повышенный зазор, видимые борозды | Недостаточная или неправильная смазка, попадание абразива в зазор, перекос цепи. |
| Износ катков по диаметру | Уменьшение диаметра катка, образование «фасок» | Контактный износ от направляющих, перегрузка, твердые включения на пути качения. | Износ скребков | Уменьшение высоты скребка, заострение кромки | Абразивный износ транспортируемым материалом, кавитация при работе в пульпе. |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Как определить момент для замены скребковой цепи?
Замена необходима при достижении предельного износа, который определяется: 1) Увеличением шага цепи на 2-3% от номинала. 2) Появлением критического зазора в шарнирах, приводящего к нестабильному зацеплению со звездочкой и ударам. 3) Износе катков по диаметру более 20-25%. 4) Появлении трещин или остаточной деформации на любых элементах цепи. Регулярные замеры и ведение журнала износа обязательны.
В чем принципиальная разница между цепями типа CA и CV?
Цепи CA (двухцепные, с катками) предназначены для тяжелых условий эксплуатации в мощных скребковых конвейерах. Они имеют большую несущую способность за счет двух параллельных ветвей и катков для снижения трения. Цепи CV (одноцепные, втулочные) используются в более легких конвейерах и погрузчиках, где нагрузка меньше, а конструкция может быть проще и дешевле. У них отсутствуют катки, и втулка скользит по направляющим.
Можно ли сваривать или ремонтировать звенья цепи при их поломке?
Категорически не рекомендуется. Сварка нарушает структуру термообработанной стали, создавая зоны с непредсказуемыми механическими свойствами, что резко снижает усталостную прочность и может привести к внезапному разрушению под нагрузкой. Ремонт цепи допускается только в виде штатной замены отдельных изношенных компонентов (например, валиков и втулок в ремонтопригодных цепях) с использованием оригинальных запасных частей и на специальном прессовом оборудовании.
Как правильно хранить запасные скребковые цепи?
Цепи должны храниться в сухом, закрытом помещении, на деревянных поддонах или стеллажах, защищенными от прямого воздействия атмосферных осадков и агрессивных паров. Перед длительным хранением все поверхности цепи должны быть покрыты консервационной смазкой. Шарниры необходимо периодически проворачивать во избежание «прикипания» деталей.
Какой коэффициент запаса прочности используется при расчете цепи для скребкового конвейера?
Коэффициент запаса прочности (n) – это отношение разрушающей нагрузки цепи (Q) к максимальному рабочему усилию в тяговом органе (Smax). Для скребковых цепей, работающих в условиях ударных и переменных нагрузок, он принимается в диапазоне n = 6 – 10. Более высокие значения применяются для тяжелонагруженных конвейеров, при транспортировке крупнокусковых материалов и в условиях повышенной динамики. Точный расчет должен проводиться в соответствии с отраслевыми нормативными документами (например, СНиП, руководства по проектированию).
Как влияет твердость материала скребка на износ цепи и желоба?
Твердый износостойкий скребок (например, из стали Hardox 500) долго сохраняет свою форму, эффективно перемещая материал. Однако при контакте с таким скребком желоб из обычной стали будет изнашиваться быстрее. Более мягкий скребок изнашивается сам, защищая желоб. Выбор – это оптимизация: либо использовать пару «твердый скребок + износостойкая футеровка желоба», либо планировать частую замену более дешевых скребков. В некоторых случаях применяют комбинированные скребки с износостойкими накладками на рабочей кромке.
Заключение
Скребковая цепь – высокотехнологичный и критически важный компонент транспортирующего оборудования. Ее корректный подбор, основанный на точном расчете нагрузок и анализе условий эксплуатации, качественный монтаж и дисциплинированное техническое обслуживание являются залогом длительной, надежной и экономичной работы всего конвейерного комплекса. Понимание конструктивных особенностей, материалов и механизмов износа позволяет специалистам принимать обоснованные решения при проектировании, закупке и ремонте, минимизируя риски простоев и повышая общую эффективность производства.