Цепи двухрядные роликовые
Цепи двухрядные роликовые: конструкция, стандарты, применение и расчет
Двухрядная роликовая цепь представляет собой механическую приводную цепь, состоящую из двух параллельных рядов роликовых звеньев, соединенных общими соединительными пластинами. Это ключевой элемент для передачи механической энергии в условиях высоких нагрузок, где мощности и тяговых возможностей однорядной цепи недостаточно. Основное назначение – увеличение нагрузочной способности и срока службы привода без существенного увеличения шага цепи, что позволяет сохранить компактность передачи.
Конструктивные особенности и материалы
Конструкция двухрядной роликовой цепи является логическим развитием однорядной. Ее основные компоненты:
- Внутренние пластины: Прессуются на валиках и удерживают втулки двух рядов. Испытывают значительные нагрузки на растяжение и удар.
- Наружные пластины: Прессуются на втулки и удерживают валики. Соединяют два ряда в единый узел.
- Валики: Цилиндрические детали, проходящие через втулки обоих рядов и наружные пластины. Обеспечивают шарнирное соединение.
- Втулки: Напрессованы на внутренние пластины каждого ряда. Являются подшипниками скольжения для роликов.
- Ролики: Надеты на втулки. Контактируют с зубьями звездочки, уменьшая трение и износ.
- Определение расчетной мощности (Pрасч): Pрасч = Pдв
- K1, где Pдв – мощность двигателя, K1 – коэффициент эксплуатации (учитывает характер нагрузки, количество смен, условия работы).
- Выбор шага цепи: Меньший шаг обеспечивает более плавный ход, меньше динамические нагрузки, но для передачи большой мощности требует большей ширины (больше рядов). Крупный шаг – более шумная передача, но компактнее по ширине. Часто шаг выбирают по частоте вращения малой звездочки (рекомендации в каталогах).
- Определение требуемой ширины (количества рядов): По каталожным данным для выбранного шага цепи находят передаваемую мощность для однорядной цепи при данных оборотах. Затем вычисляют необходимое количество рядов: n = Pрасч / (P1р
- Kz), где P1р – мощность для однорядной цепи, Kz – коэффициент числа рядов (для двухрядной ~1.7). Результат округляется в большую сторону.
- Проверка по давлению в шарнире и частоте пробега: Обеспечивает требуемую долговечность. Давление в шарнире не должно превышать допустимых значений из каталога.
- Расчет геометрии передачи: Определение диаметров звездочек, межосевого расстояния, длины цепи в шагах, усилия натяжения.
- Приводы механизмов собственных нужд электростанций: Приводы скребковых и ленточных питателей угля, шлакоудаления, дымососов и вентиляторов с регулируемой скоростью через гидромуфты или вариаторы.
- Конвейерные линии: Главные приводы мощных ленточных, пластинчатых и скребковых конвейеров в горнодобывающей и перерабатывающей промышленности.
- Подъемно-транспортное оборудование: Приводы талей, лебедок, крановых механизмов передвижения.
- Приводы насосов и компрессоров: В случаях, когда необходим жесткий кинематический привод без проскальзывания.
- Станкостроение: Главные приводы тяжелых металлорежущих станков, механизмы подач.
Для изготовления пластин применяется высококачественная сталь (часто легированная, например, 50CrMn), подвергаемая термообработке (закалка и отпуск) для достижения высокой прочности и износостойкости. Валики, втулки и ролики изготавливаются из цементируемых сталей (например, 20CrMn) с последующей закалкой до высокой твердости поверхности для сопротивления контактным нагрузкам и усталости.
Стандарты и типоразмеры
Наиболее распространенным мировым стандартом является ANSI B29.1 (американский). В Европе и России широко применяется стандарт ISO 606 (DIN 8187). Цепи обозначаются по шагу и ширине. Ключевой параметр – шаг (P) – расстояние между центрами соседних валиков.
| Обозначение цепи | Шаг (P), мм | Внутренняя ширина (b1), мм, мин. | Диаметр ролика (d1), макс., мм | Диаметр валика (d2), макс., мм | Средняя разрушающая нагрузка, кН (min) |
|---|---|---|---|---|---|
| 08B-2 | 12.70 | 7.75 | 8.51 | 4.45 | 17.8 |
| 10B-2 | 15.875 | 9.65 | 10.16 | 5.08 | 22.2 |
| 12B-2 | 19.05 | 12.57 | 12.07 | 5.72 | 28.9 |
| 16B-2 | 25.40 | 17.75 | 15.88 | 7.92 | 65.0 |
| 20B-2 | 31.75 | 19.56 | 19.05 | 9.53 | 98.1 |
Обозначение «B» указывает на исполнение цепи (внутреннее расположение пластин). Цифра перед буквой обозначает шаг в долях дюйма, умноженные на 1/16. Например, 08B: 8/16 = 1/2 дюйма = 12.7 мм.
Сравнение с однорядными и трехрядными цепями
Выбор количества рядов является инженерным компромиссом между мощностью, габаритами, стоимостью и долговечностью.
| Параметр | Однорядная цепь | Двухрядная цепь | Трехрядная цепь |
|---|---|---|---|
| Нагрузочная способность | Базовая (1x) | Приблизительно 1.7x от однорядной* | Приблизительно 2.5x от однорядной* |
| Ширина и масса | Минимальные | Увеличены примерно в 1.8-2 раза | Увеличены примерно в 2.6-2.8 раза |
| Стоимость | Минимальная | Выше в 1.6-1.9 раза | Выше в 2.3-2.6 раза |
| Распределение нагрузки | Идеальное | Требует точной соосности рядов | Критично к перекосу и неравномерности износа |
| Типовое применение | Приводы средней мощности, конвейеры с умеренной нагрузкой. | Приводы высокой мощности, тяжелые конвейеры, подъемно-транспортное оборудование. | Особо тяжелонагруженные приводы (прокатные станы, мощные элеваторы), где увеличение шага недопустимо. |
*Коэффициент не равен 2 или 3 из-за статистической неравномерности распределения нагрузки между рядами и конструктивных особенностей.
Критерии выбора и инженерный расчет
Выбор двухрядной цепи осуществляется на основе расчета по допустимой мощности или разрушающей нагрузке. Основные этапы:
Области применения в энергетике и промышленности
Монтаж, эксплуатация и обслуживание
Правильный монтаж критичен для долговечности двухрядной цепи. Необходимо обеспечить строгую соосность валов звездочек и параллельность их рабочих плоскостей. Перекос приводит к неравномерному распределению нагрузки между рядами и ускоренному износу. Цепь соединяется с помощью специального соединительного звена (звено с защелкой) или переходного звена с пружинным или винтовым шплинтом. При установке важно обеспечить правильное натяжение – провисание ветви не должно превышать 2-4% от межосевого расстояния.
Обслуживание включает регулярную смазку, которая является главным фактором увеличения ресурса. Предпочтительна непрерывная подача пластичной или жидкой смазки на внутренние поверхности пластин. Также необходим периодический контроль натяжения, износа и состояния звездочек. Измерение удлинения цепи (износ шарниров) – ключевой параметр для определения необходимости замены. Цепь подлежит замене, когда ее удлинение на контрольном отрезке (обычно 20-40 звеньев) превышает 2-3% от первоначальной длины.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем двухрядная цепь принципиально отличается от сдвоенной однорядной?
Двухрядная цепь – это единая конструкция с общими соединительными пластинами, обеспечивающая синхронную работу обоих рядов. Сдвоенная однорядная цепь – это две независимые цепи, установленные параллельно на двух- и трехвенцовые звездочки. В сдвоенной конструкции неизбежно неравномерное распределение нагрузки из-за разности шагов и износа, что может привести к перегрузке одной из цепей. Двухрядная цепь лишена этого недостатка и является более надежным и технологичным решением.
Как правильно определить износ двухрядной цепи?
Износ определяется по удлинению цепи из-за разбалтывания шарниров. Стандартный метод: измерить длину N звеньев (например, 20) под нагрузкой, равной 1/3 от допустимой растягивающей. Новую длину L0 = N P (шаг). Фактическую длину Lф сравнивают с расчетной. Процент износа = [(Lф — L0) / L0] 100%. При превышении 2-3% (в зависимости от требований точности привода) цепь рекомендуется заменить. Также визуально износ сопровождается увеличением зазора между валиком и втулкой, что можно проверить, оттянув цепь от звездочки.
Можно ли использовать двухрядную цепь с однорядными звездочками?
Нет, категорически нельзя. Для двухрядной цепи необходимы специальные двухрядные (двухвенцовые) звездочки. Ширина зубьев такой звездочки соответствует общей ширине двухрядной цепи и обеспечивает правильное зацепление с роликами обоих рядов. Использование двух однорядных звездочек, установленных рядом, недопустимо из-за невозможности обеспечения необходимой соосности и параллельности.
Какой смазочный материал оптимален для тяжелонагруженных двухрядных цепей?
Выбор зависит от условий. Для высокоскоростных передач (более 5 м/с) применяются индустриальные масла вязкостью ISO VG 68-150, подаваемые капельно или струей. Для тихоходных, но тяжелонагруженных передач (менее 2 м/с) предпочтительны консистентные смазки (литиевые, комплексные) с антиизносными и противозадирными присадками. В условиях запыленности (горное оборудование) используют пластичные смазки, образующие стойкую пленку. Автоматические системы централизованной смазки являются наиболее эффективным решением.
Что означает маркировка «H» или «Heavy Duty» на некоторых цепях?
Маркировка «H» (High Strength), «Heavy Duty» или «HL» (Heavy Load) указывает на усиленное исполнение цепи. Такие цепи изготавливаются из сталей с улучшенными характеристиками, имеют увеличенную толщину пластин, более твердые и износостойкие детали шарниров. Их разрушающая нагрузка на 15-30% выше, чем у стандартных цепей того же шага. Они предназначены для работы в условиях ударных нагрузок, абразивного износа или при необходимости повысить коэффициент запаса прочности.
Как влияет скорость цепи на ее износ и выбор типа?
Скорость – критический параметр. Высокие скорости (более 10-15 м/с) приводят к росту динамических нагрузок, ударному взаимодействию с зубьями звездочки и повышенному нагреву шарнира. Это требует применения цепей с уменьшенным шагом, высокоточной обработки и интенсивного принудительного охлаждения смазкой. Для двухрядных цепей типичны средние и низкие скорости (до 10-12 м/с), где они реализуют свое основное преимущество – высокую тяговую способность. При выборе необходимо строго следовать каталожным диаграммам «Мощность – скорость вращения».