Цепи пластинчатые грузовые
Цепи пластинчатые грузовые: конструкция, стандарты, применение и выбор
Цепь пластинчатая грузовая (ЦПГ) представляет собой тягово-грузоподъемное устройство, собранное из последовательно соединенных шарнирными соединениями стальных пластин. В отличие от калиброванных сварных или витых цепей, пластинчатые цепи характеризуются плоской конструкцией, обеспечивающей высокую прочность на разрыв, устойчивость к знакопеременным и ударным нагрузкам, а также возможность работы в условиях абразивного износа и высоких температур. Основная сфера применения – ответственные механизмы подъема, транспортировки и натяжения в энергетике, металлургии, горнодобывающей промышленности, тяжелом машиностроении и на гидротехнических сооружениях.
Конструкция и основные элементы
Конструкция пластинчатой грузовой цепи является модульной и состоит из повторяющихся звеньев. Каждое звено формируется из следующих элементов:
- Наружные пластины (щеки): Парные элементы с двумя отверстиями, формирующие внешний контур звена. Изготавливаются методом штамповки из высококачественной стали с последующей термообработкой.
- Внутренние пластины (перемычки): Располагаются между наружными пластинами, имеют также два отверстия. Их количество в одном звене определяет ширину и, соответственно, грузоподъемность цепи.
- Пальцы (оси): Стальные цилиндрические детали, проходящие через отверстия пластин и служащие осью шарнира. Подвергаются цементации, закалке и шлифовке для обеспечения высокой износостойкости.
- Втулки: Устанавливаются в отверстиях внутренних пластин, обеспечивая опорную поверхность для пальца и снижая трение и износ пластин. Применяются в цепях высокого класса.
- Стопорные элементы: Шплинты, стопорные кольца или термически сажаемые заглушки, которые фиксируют палец от осевого смещения и выпадения.
- Втулочные (DV, DLV, ЦПГ…-1): Наличие втулки увеличивает площадь опоры пальца, снижает давление на пластины и повышает износостойкость. Применяются для интенсивной работы.
- Безвтулочные (DL, ЦПГ…-2): Палец работает непосредственно в отверстии пластины. Конструкция проще и дешевле, подходит для умеренных нагрузок и скоростей.
- Пластины: Сталь марок 50, 40Х, 65Г или их зарубежные аналоги (C45, C60, 50CrV4). После штамповки пластины подвергаются объемной закалке и отпуску для достижения твердости 40-50 HRC, что обеспечивает оптимальный баланс прочности и вязкости.
- Пальцы и втулки: Сталь 20Х, 15Х, 20ХН3А. Проходят цементацию (науглероживание) на глубину 1.0-2.0 мм с последующей закалкой и низкотемпературным отпуском. Твердость поверхности достигает 58-62 HRC, сердцевина остается вязкой. Это критически важно для сопротивления изгибу и усталости.
- Сборка: Осуществляется на прессах с запрессовкой пальцев. Стопорение – обязательный этап, исключающий саморазборку цепи в работе.
- Шаг цепи (P), мм: Определяет габариты и плавность хода.
- Ширина внутренней пластины (B1), мм: Влияет на общую ширину цепи и площадь контакта с приводной звездочкой.
- Разрушающая нагрузка (Fразр), кН (тс): Минимальная нагрузка, при которой цепь разрушается в испытаниях. Основной прочностной показатель.
- Допускаемая рабочая нагрузка (Fраб), кН: Максимальная статическая нагрузка в эксплуатации. Определяется как Fразр / k, где k – коэффициент запаса прочности (коэффициент безопасности).
- Гидротехнические сооружения: Основное применение – в качестве элементов затворов (судоподъемники, шлюзовые ворота, водосливные плотины). Цепи работают на растяжение, удерживая многотонные секции затворов, и должны обладать коррозионной стойкостью.
- Топливоподача на ТЭС и котельных: В скребковых и пластинчатых конвейерах для транспортировки угля, сланца, топливных шламов. Здесь критична стойкость к абразивному износу.
- Металлургия: Конвейеры для транспортировки горячих заготовок, окалины, в литейных производствах. Требуется жаропрочность (работа при температурах до +400°C).
- Горнодобывающая промышленность: В механизмах подъема скипов, в перегружателях, в приводных системах драглайнов. Высокие ударные нагрузки.
- Машиностроение: Грузозахватные устройства кранов (крановые стропы), тяговые органы в вагонетках, рольгангах.
- Определение рабочих условий: Максимальная статическая нагрузка, характер нагрузок (ударные, вибрационные), температура, наличие абразива, химически агрессивной среды, скорость перемещения.
- Расчет требуемой разрушающей нагрузки: Fразр треб = Fраб max
- k. Коэффициент k выбирается из Таблицы 2 с учетом всех рисков.
- Выбор типа и размера цепи: По каталогам выбирается цепь, у которой Fразр катал ≥ Fразр треб. Предпочтение отдается втулочным конструкциям для ответственных и интенсивных работ.
- Учет совместимости: Проверка соответствия посадочных размеров (шаг, ширина) с приводными звездочками или барабанами существующего оборудования.
- Определение длины и комплектации: Расчет необходимого количества звеньев, выбор типа концевых звеньев (с проушиной, с замком, с карабином) для соединения с механизмом.
- Вытяжка (износ по шагу): Наиболее опасный вид износа. Измеряется длина 10-20 звеньев в натянутом состоянии. Если фактическая длина превышает номинальную более чем на 2-3% (для грузовых цепей), цепь подлежит замене. Износ увеличивает шаг и приводит к соскакиванию с звездочки.
- Износ пластин по толщине: В месте контакта с пальцем. Снижает площадь сечения и прочность.
- Износ отверстий под палец (овализация): Приводит к увеличению люфтов и ускоренному разрушению.
- Деформации: Изгиб, скручивание или растяжение отдельных пластин.
- Трещины, сколы, коррозия: Особое внимание – зонам возле отверстий и сварных швов на концевых звеньях.
Ключевым параметром конструкции является шаг цепи (P) – расстояние между центрами соседних пальцев. Шаг, толщина и ширина пластин напрямую определяют разрушающую нагрузку цепи.
Классификация и стандарты
Пластинчатые грузовые цепи классифицируются по ряду признаков: типу шарнира, количеству пластин, стандарту изготовления. Основные стандарты:
1. Цепи по ГОСТ 191-82 (Цепь пластинчатая грузовая)
Отечественный стандарт, регламентирующий параметры цепей общего назначения. Маркировка включает тип, шаг и ширину пластины. Пример: ЦПГ-8-160-1, где 8 – шаг в дюймах (200 мм), 160 – ширина внутренней пластины в мм, 1 – исполнение (с втулками).
2. Цепи по DIN 764 / DIN 765 (европейский стандарт)
Широко распространенный международный стандарт. Цепи различаются по сериям (например, DL – DIN 764, DLV – DIN 765 с втулками). Маркировка включает тип, шаг, ширину и количество пластин. Пример: DL 10×120 – цепь типа DL с шагом 100 мм и шириной внутренней пластины 120 мм.
3. Цепи по ISO 4348 (калиброванные пластинчатые цепи)
Международный стандарт для приводных и конвейерных цепей, часто используемых и в грузоподъемных механизмах. Отличается высокой точностью изготовления.
По типу шарнира цепи делятся на:
Материалы и технология изготовления
Качество цепи на 80% определяется материалами и термообработкой. Для изготовления применяются:
Основные технические характеристики и таблицы параметров
При выборе цепи ключевыми являются следующие параметры:
Таблица 1. Пример параметров цепей по DIN 764 / DIN 765 (фрагмент)
| Тип цепи | Шаг P, мм | Ширина B1, мм | Толщина пластины, мм | Разрушающая нагрузка min, кН | Примерная масса 1м, кг |
|---|---|---|---|---|---|
| DL 8×50 | 80 | 50 | 8 | 160 | 6.2 |
| DL 10×80 | 100 | 80 | 10 | 315 | 12.5 |
| DV 12×120 | 120 | 120 | 12 | 630 | 22.8 |
| DLV 16×160 | 160 | 160 | 16 | 1120 | 41.0 |
Таблица 2. Коэффициент запаса прочности (k) в зависимости от режима работы
| Режим работы (класс использования) | Характеристика | Коэффициент k |
|---|---|---|
| 1А (легкий) | Редкие, плавные подъемы, без ударных нагрузок | ≥ 6 |
| 2А (средний) | Периодическая работа с нормальной загрузкой | ≥ 7 |
| 3А (тяжелый) | Интенсивная работа, частые пуски/остановки | ≥ 8 |
| 4А (очень тяжелый) | Непрерывная работа в условиях абразива, ударов, высоких температур | ≥ 10 |
Пример расчета: Для цепи с Fразр = 630 кН, работающей в режиме 3А (k=8), допускаемая рабочая нагрузка Fраб = 630 / 8 = 78.75 кН (~8 тонн-сил).
Области применения в энергетике и смежных отраслях
Критерии выбора и монтажа
Выбор цепи осуществляется в следующей последовательности:
Монтаж и эксплуатация: Запрещается нагружать цепь с перекосом или ударом. Не допускается нагрев звеньев для «подгона». Резка цепи должна производиться только с разрезанием пальца, а не пластины. Сборка осуществляется с использованием заводских или сертифицированных соединительных (концевых) звеньев.
Контроль состояния, износ и отбраковка
Регулярный осмотр – замена цепи по состоянию, а не по календарному сроку. Критерии отбраковки:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем пластинчатая цепь принципиально отличается от калиброванной сварной цепи (ГОСТ 2319)?
Пластинчатая цепь собирается из штампованных и термообработанных пластин, имеет плоский профиль и высокую жесткость на изгиб в плоскости пластин. Сварная цепь состоит из гнутых и сваренных круглозвенных элементов, более гибкая во всех направлениях. ЦПГ выигрывает по удельной прочности на разрыв (при сопоставимой массе) и износостойкости в узлах с направляющими и звездочками, но проигрывает в гибкости.
Как правильно определить степень износа цепи по шагу?
Измерьте длину N звеньев (например, 10) в сильно натянутом состоянии рулеткой. Рассчитайте номинальную длину: Lном = N P. Определите процент вытяжки: ((Lфакт — Lном) / Lном) 100%. Если результат превышает предельно допустимый (обычно 2-3% для грузовых цепей), цепь подлежит замене. Замеры проводите на самом изношенном участке.
Можно ли ремонтировать пластинчатую цепь заменой отдельных изношенных пластин или пальцев?
Категорически не рекомендуется. Цепь – это неразъемный сборочный узел, сертифицированный на разрушающую нагрузку в сборе. Кустарная замена элементов с неподконтрольным качеством и натягом нарушает равномерность распределения нагрузки и приводит к резкому снижению надежности. Допускается только замена всей цепи или ее секции с использованием официальных соединительных звеньев от производителя.
Какая смазка рекомендуется для пластинчатых грузовых цепей?
Применяются густые, липкие смазки с антиизносными и противозадирными присадками (например, на основе лития или кальция). В условиях высоких температур – смазки с графитом или дисульфидом молибдена. Смазка наносится на пальцы и втулки в зоне их контакта, а не только на внешние поверхности пластин. Режим смазки – регулярный, в соответствии с регламентом производителя оборудования.
Как учитывается температура окружающей среды при выборе цепи?
Повышение температуры снижает предел текучести стали. Для стандартных цепей из углеродистой стали максимальная рабочая температура составляет около +200°C. Для работы в диапазоне +200°C до +400°C требуются цепи из легированных сталей (например, 40Х, 30ХГСА) с соответствующей термообработкой. При температурах ниже -40°C необходимо учитывать риск хладноломкости и использовать стали с повышенной ударной вязкостью.
Что означает маркировка на боковой поверхности пластины?
Маркировка, нанесенная методом клеймения, обычно включает: товарный знак или название производителя, номер плавки/партии стали, размер цепи (шаг), класс прочности. Наличие четкой маркировки – один из признаков продукции серьезного производителя, обеспечивающий прослеживаемость.
Заключение
Цепь пластинчатая грузовая является высоконадежным, специализированным элементом для тяжелых условий эксплуатации. Ее корректный выбор, основанный на точном расчете нагрузок с учетом коэффициента безопасности, и последующее квалифицированное обслуживание являются обязательными условиями для обеспечения безопасности и бесперебойной работы ответственных механизмов в энергетике и промышленности. Приоритет должен отдаваться сертифицированной продукции от проверенных производителей, соответствующей актуальным стандартам качества.