Цепи пластинчато-катковые

Цепи пластинчато-катковые: конструкция, стандарты, применение и подбор

Цепь пластинчато-катковая (ПКЦ) представляет собой тягово-несущий элемент цепного конвейера, предназначенный для транспортировки штучных, сыпучих и кусковых грузов в условиях интенсивных нагрузок и абразивного износа. В отличие от приводных роликовых цепей, основная функция ПКЦ – не передача мощности, а непосредственное восприятие веса груза и его перемещение по стационарным направляющим (рельсам, желобам). Конструкция цепи оптимизирована для работы на больших длинах, под значительной нагрузкой, часто в условиях запыленности, повышенной влажности или температуры.

Конструкция и основные элементы

Пластинчато-катковая цепь – сборное изделие, состоящее из последовательно соединенных одинаковых звеньев. Каждое звено включает следующие ключевые компоненты:

• Пластины (щеки): Изготавливаются методом штамповки из высококачественной конструкционной стали (часто 50Г, 40Х, 65Г) с последующей термообработкой (закалка, цементация) рабочих поверхностей. Бывают внутренние и наружные, попарно соединяются валиками. Пластины определяют ширину и прочность цепи.
• Валики (оси): Цилиндрические детали из легированной стали, проходящие через отверстия в пластинах. Служат осью вращения катков и шарниром, обеспечивающим гибкость цепи. Подвергаются объемной закалке для сопротивления изгибу и срезу.
• Втулки (гильзы): Прессуются в отверстия внутренних пластин. Изготавливаются из цементируемых сталей. Обеспечивают опорную поверхность для качения катка и снижают износ валика.
• Катки (ролики): Установлены на втулку между внутренними пластинами. Изготавливаются из высокоуглеродистых сталей с глубокой закалкой. Непосредственно контактируют с направляющими путями конвейера, преобразуя трение скольжения в трение качения. Бывают гладкими, с ребордой или специального профиля.
• Приставные элементы: К пластинам могут крепиться специальные кронштейны, упоры, фланцы или площадки для монтажа настила (деков), скребков, ковшей и других рабочих органов.

Классификация и основные типоразмеры

Классификация ПКЦ осуществляется по нескольким ключевым признакам: типу катка, конструкции, количеству рядов и стандарту.

По типу катка и конструкции:

• С катком на втулке (тип «S» по ISO 1977/I): Наиболее распространенный тип. Каток свободно вращается на неподвижной втулке, запрессованной во внутренние пластины. Валик жестко закреплен в наружных пластинах. Обеспечивает высокую износостойкость и подходит для тяжелых условий.
• С катком на валике (тип «K»): Каток свободно вращается на валике, который жестко закреплен в наружных пластинах. Втулка отсутствует. Конструкция проще, но валик подвержен износу. Применяется при меньших нагрузках.
• С фланцевыми катками (тип «F»): Катки имеют реборды (фланцы) для центрирования цепи на рельсе и предотвращения схода. Критически важны для конвейеров с поворотными участками или при риске бокового смещения.
• Упрочненные (тип «H»): Все детали подвергнуты усиленной термообработке. Применяются для работы под экстремальными ударными нагрузками и в условиях интенсивного абразивного износа.

По количеству рядов:

• Однорядные (1C…): Базовая конструкция.
• Сдвоенные (2C…): Две параллельные цепи, соединенные общими валиками и поперечными траверсами. Используются для создания широких грузонесущих площадок.
• Многорядные: Три и более параллельных цепей. Для конвейеров особо большой ширины и грузоподъемности.

Стандарты и обозначения

Основным международным стандартом является ISO 1977/I (российский аналог – ГОСТ 588-2018). Обозначение цепи включает тип, шаг, ширину внутреннего звена и конструктивные особенности.

Пример: Цепь ПК 1C-80-400-1 ГОСТ 588-2018 расшифровывается как: Пластинчато-катковая, однорядная, с катком на втулке (1C), шаг t=80 мм, ширина внутреннего звена b1=400 мм, исполнение 1 (обычное).

Таблица 1. Основные параметры некоторых типоразмеров цепей по ГОСТ 588-2018 (тип 1C)

Обозначение	Шаг t, мм	Ширина внутр. звена b1, мм	Диаметр валика d1, мм	Диаметр катка d2, мм	Длина катка h2, мм	Разрушающая нагрузка min, кН
1C-63-200	63	200	16	40	30	120
1C-80-400	80	400	20	50	38	250
1C-100-630	100	630	25	63	48	400
1C-125-800	125	800	30	71	58	630
1C-160-1000	160	1000	36	90	70	1000

Материалы и покрытия

Для обеспечения долговечности в различных средах применяются специализированные материалы и покрытия:

• Материалы: Основная масса деталей – углеродистые и легированные стали (Ст50, 50Г, 40Х, 20ХН3А). Для особо ответственных узлов – стали с повышенной прокаливаемостью. В пищевой и химической промышленности используются цепи из нержавеющих сталей (AISI 304, 316).
• Термообработка: Поверхностная закалка ТВЧ валиков, втулок и катков (твердость 55-62 HRC), цементация пластин (твердость рабочих поверхностей 40-50 HRC). Объемная закалка для валиков усиленных серий.
• Покрытия: Для защиты от коррозии в агрессивных средах (морская вода, химические пары) наносятся гальванические покрытия (цинкование, никелирование). В условиях сухого абразива иногда применяется диффузионное цинкование (шерардизация).

Области применения в энергетике и смежных отраслях

Пластинчато-катковые цепи являются основным компонентом пластинчатых конвейеров и питателей, широко используемых на объектах топливно-энергетического комплекса.

• Тепловые электростанции (ТЭС): Топливоподача – транспортировка угля, сланца, торфа от разгрузочных устройств до дробильных установок и бункеров сырого топлива. Цепи работают под завалом, в условиях пыли и влаги, при значительных ударных нагрузках от кускового топлива.
• Склады и порты: Перегрузка и транспортировка сыпучих материалов (уголь, руда, кокс, щебень). Применяются тяжелые серии цепей с усиленными катками.
• Мусоросжигательные заводы и котельные: Подача твердых бытовых отходов (ТБО) и топливных пеллет. Требуются цепи с высокой стойкостью к коррозии и абразивному износу от включений в ТБО.
• Горно-обогатительные комбинаты: Транспортировка руды и породы. Используются цепи с максимальной износостойкостью и ударной вязкостью.
• Металлургия: Подача агломерата, окатышей, известняка в доменные цехи, транспортировка горячего кокса. Для высокотемпературных применений (до +400°C) используются цепи из жаропрочных сталей, иногда без катков (пластинчатые скользящие).

Критерии выбора и расчет

Правильный подбор цепи определяет надежность и экономическую эффективность конвейера. Расчет ведется по методикам, изложенным в отраслевых руководствах (например, «Справочник по проектированию конвейерного оборудования»). Основные этапы:

1. Определение эксплуатационной нагрузки на цепь (Smax): Учитывается тяговое усилие на приводной звездочке, которое складывается из сопротивлений движению груза, холостого хода, наклонных участков, загрузочного устройства и т.д.
2. Выбор коэффициента запаса прочности (n): Для пластинчатых конвейеров общего назначения n = 8…10. Для условий с ударными нагрузками, абразивом или при высоких температурах n = 10…12 и более.
3. Расчет требуемой разрушающей нагрузки (Fразр): Fразр = Smax
4. n.
5. Подбор типоразмера: По каталогу выбирается цепь, у которой минимальная разрушающая нагрузка равна или превышает расчетное значение Fразр. При этом необходимо учитывать ширину груза, конструкцию настила, что определяет ширину внутреннего звена (b1).
6. Проверка удельного давления в шарнире: p = (Smax k) / (d1 B) ≤ [p], где k – коэффициент неравномерности распределения нагрузки, B – рабочая длина втулки, [p] – допустимое давление (зависит от скорости и условий работы).
7. Выбор материала и исполнения: На основе анализа рабочей среды (влажность, химическая активность, температура, абразивность) принимается решение о материале, термообработке и необходимости защитных покрытий.

Таблица 2. Рекомендуемый коэффициент запаса прочности (n) для различных условий работы

Условия работы конвейера	Коэффициент запаса прочности (n)
Спокойная нагрузка, равномерная подача, малоабразивная среда	7 — 8
Нормальные условия, умеренные ударные нагрузки, наличие абразива	8 — 10
Тяжелые условия, значительные удары, высокая запыленность, влажность	10 — 12
Особо тяжелые условия (транспортировка горячих материалов, агрессивная среда, очень высокий абразивный износ)	12 и выше

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Долговечность цепи напрямую зависит от правильности монтажа и соблюдения регламента обслуживания.

• Монтаж: Цепь собирается на месте. Валики в наружных пластинах фиксируются шплинтами или стопорными кольцами. Крайне важно обеспечить соосность приводных и натяжных звездочек, параллельность направляющих путей. Натяжение цепи должно исключать провисание, но не создавать излишней нагрузки на валы и подшипники.
• Смазка: Наиболее критичный фактор для увеличения ресурса шарниров. Рекомендуется регулярная, в идеале – автоматическая, подаваемая под давлением пластичной смазки (ЛИТОЛ-24, Солидол Ж) или жидкого масла непосредственно в зазор между валиком и втулкой. Смазка снижает износ и предотвращает коррозию.
• Контроль: Систематический визуальный осмотр на наличие остаточной деформации пластин, износа катков и шарниров, целостности шплинтов. Замер удлинения цепи – основной критерий износа. Удлинение на 3-5% от первоначальной длины обычно является сигналом к замене цепи или ее секции.
• Хранение: Цепи должны храниться в сухом помещении, в смазанном состоянии, желательно в подвешенном виде или на стеллажах без перегибов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем пластинчато-катковая цепь принципиально отличается от приводной роликовой (ПРЦ)?

ПРЦ предназначена для передачи крутящего момента между валами (привод). Ее звенья свободно изгибаются, а ролик контактирует с зубом звездочки. ПКЦ предназначена для движения по прямым направляющим под грузом. Ее каток катится по рельсу, а гибкость ограничена (радиус поворота большой). Прочность и износостойкость ПКЦ на порядок выше, чем у ПРЦ аналогичного шага.

Как определить, что цепь требует замены?

Основные критерии: 1) Удлинение цепи более чем на 3-5% от номинальной длины (замеряется под стандартной нагрузкой). 2) Видимый износ проушин пластин более 10% от толщины. 3) Уменьшение диаметра катка на 20-30%, приводящее к проскальзыванию на звездочке. 4) Появление трещин, сколов или остаточной деформации (вытяжки) пластин. 5) Заклинивание шарниров, не устраняемое промывкой и смазкой.

Можно ли соединять цепи разных производителей или разного года выпуска?

Категорически не рекомендуется. Даже при соответствии стандартам, технологические допуски разных производителей могут отличаться. Это приводит к неравномерному распределению нагрузки, ускоренному износу и поломке. Замена должна производиться комплектно на всей ветви. В крайнем случае, допустима замена секции из нескольких звеньев, но только цепью того же производителя и идентичной марки.

Как правильно подобрать смазку для ПКЦ?

Для большинства условий подходят консистентные смазки общего назначения (ЛИТОЛ-24, Солидол Ж). В условиях высоких температур (около +150°C и выше) – тугоплавкие смазки на основе комплексного кальция или лития. При контакте с пищевыми продуктами – смазки класса NSF H1. При очень низких температурах – низкотемпературные синтетические смазки. Ключевое правило: регулярность смазки важнее, чем ее тип.

Что такое «шаг» цепи и как он влияет на выбор?

Шаг (t) – расстояние между осями двух соседних валиков. Больший шаг означает большую несущую способность одного звена и более высокую разрушающую нагрузку цепи в целом. Однако это приводит к увеличению габаритов, массы и менее плавному ходу (больший «полигональный эффект» при огибании звездочки). Выбор шага – компромисс между требуемой прочностью, допустимыми габаритами и плавностью работы конвейера.

Каковы преимущества цепей с катком на втулке (тип S) перед цепями с катком на валике (тип K)?

Цепи типа S имеют более высокий ресурс в тяжелых условиях. Неподвижный валик не изнашивается в зоне контакта с катком, так как каток вращается на отдельной втулке. Износ валика происходит только в зоне шарнира (внутри втулки), и его можно компенсировать смазкой. В цепи типа K валик одновременно является осью вращения катка и элементом шарнира, что приводит к его комбинированному износу и более быстрому выходу из строя.

Заключение

Пластинчато-катковая цепь является высокотехнологичным, критически важным компонентом тяжелых конвейерных систем. Ее надежность и долговечность определяются точным расчетом при подборе, учетом всех эксплуатационных факторов, качеством монтажа и дисциплиной технического обслуживания, в котором центральное место занимает регулярная смазка. Понимание конструкции, стандартов и принципов работы ПКЦ позволяет специалистам энергетической и смежных отраслей обеспечивать бесперебойную работу топливоподачи и других ключевых технологических линий, минимизируя риски простоев и затраты на ремонт.