Цепи приводные четырехрядные ANSI

Цепи приводные четырехрядные ANSI: конструкция, стандарты и применение

Цепные передачи, основанные на стандартах Американского национального института стандартов (ANSI), являются основой для множества промышленных приводов. Четырехрядные роликовые цепи ANSI представляют собой специализированный подвид тяговых цепей, предназначенный для передачи значительных мощностей и высоких нагрузок в условиях ограниченного пространства по ширине. Их ключевая особенность — четыре параллельных ряда пластин и роликов, собранных на общих соединительных валиках (пинах), что позволяет существенно увеличить нагрузочную способность по сравнению с однорядными, двухрядными и трехрядными аналогами при сопоставимом шаге.

Конструктивные особенности и стандарты

Четырехрядная цепь ANSI конструктивно является производной от базовой однорядной цепи стандарта ANSI B29.1. Она формируется путем параллельной сборки четырех однорядных цепей с использованием удлиненных валиков, проходящих через все внутренние пластины и ролики. Внешние пластины (боковые) фиксируются на этих валиках с помощью прессовой посадки или с использованием шплинтов/стопорных колец, в зависимости от типа исполнения.

Основные компоненты цепи:

• Внутренние пластины: Четыре набора пластин, между которыми установлены ролики. Несут основную нагрузку на растяжение.
• Внешние пластины: Две крайние пластины, скрепляющие весь пакет. Выполняют функцию фиксации.
• Ролики (4 ряда): Устанавливаются на втулки (втулки могут быть общими для внутренних пар пластин или раздельными) и обеспечивают плавное зацепление с зубьями звездочки.
• Валики (Pins): Длинные цилиндрические детали, проходящие через весь пакет пластин и роликов. Обеспечивают шарнирное соединение и воспринимают сдвигающие нагрузки.
• Втулки (Bushings): Размещаются между внутренними пластинами и валиками, уменьшая трение и износ. В четырехрядных цепях часто интегрированы в конструкцию звена.

Стандарт ANSI B29.1 строго регламентирует размеры, допуски и минимальные пределы прочности для цепей. Обозначение четырехрядной цепи включает шаг, тип и количество рядов. Например, цепь 80-4 расшифровывается как:

• 80 — номер цепи, где последняя цифра «0» указывает на роликовую цепь, а число «8» соответствует шагу в восьмых долях дюйма (8/8″ = 1″). Таким образом, шаг цепи 80 равен 25.4 мм.

4 — количество рядов.

Таблица основных параметров популярных четырехрядных цепей ANSI

Обозначение ANSI	Шаг, мм (дюйм)	Диаметр ролика, макс., мм	Ширина между внутренними пластинами, макс., мм	Минимальная разрушающая нагрузка, кН (кгс)	Средняя предельная рабочая нагрузка*, кН
60-4	19.05 (3/4″)	11.91	23.0	222.4 (≈22680 кгс)	44.5 — 66.7
80-4	25.40 (1″)	15.88	29.1	400.3 (≈40800 кгс)	80.1 — 120.1
100-4	31.75 (1 1/4″)	19.05	36.5	622.7 (≈63500 кгс)	124.5 — 186.8
120-4	38.10 (1 1/2″)	22.23	43.6	889.6 (≈90700 кгс)	177.9 — 266.9
140-4	44.45 (1 3/4″)	25.40	50.3	1223.8 (≈124800 кгс)	244.8 — 367.1

• Предельная рабочая нагрузка зависит от условий эксплуатации (скорость, тип смазки, режим работы) и обычно составляет 1/6 — 1/10 от разрушающей нагрузки. Точный расчет требует использования диаграмм мощности или специализированного ПО.

Области применения и преимущества

Четырехрядные цепи ANSI находят применение в тяжелом промышленном оборудовании, где требуется передача экстремальных усилий при сохранении компактности привода по ширине.

• Горнодобывающая и горно-обогатительная промышленность: Приводы дробилок, мельниц (шаровых, стержневых), грохотов, ленточных конвейеров большой протяженности.
• Металлургия: Приводы прокатных станов, рольгангов, подъемно-транспортное оборудование (краны, зарядно-разгрузочные машины).
• Энергетика: Приводы механизмов золоудаления, топливоподачи на угольных ТЭС, оборудование для обработки воды.
• Нефтегазовая отрасль: Буровые установки, приводы насосных агрегатов.
• Цементная промышленность: Приводы вращающихся печей, дробилок, мощных вентиляторов.

Преимущества:

• Высокая нагрузочная способность: Основное преимущество. Позволяет передавать мощность, в 3.5-4 раза превышающую мощность однорядной цепи того же шага (с поправкой на коэффициент многорядности, который не является строго линейным).
• Экономия пространства: Одна четырехрядная цепь эффективно заменяет две двухрядные, занимая при этом меньшую общую ширину и упрощая конструкцию валов и опор.
• Стандартизация: Использование стандартных шагов и присоединительных размеров обеспечивает взаимозаменяемость, доступность комплектующих и звездочек.
• Надежность: При правильном подборе и обслуживании обеспечивают длительный ресурс в тяжелых условиях.

Недостатки и особенности:

• Высокая стоимость: Производство более сложное и материалоемкое.
• Чувствительность к монтажу и соосности: Непараллельность валов и перекос звездочек приводят к неравномерному распределению нагрузки между рядами, ускоренному износу и преждевременному выходу из строя.
• Сложность смазки: Обеспечение проникающей смазки к внутренним валикам и пластинам средних рядов требует тщательно организованной системы смазывания (капельное, струйное, циркуляционное).
• Большая масса: Создает повышенные динамические нагрузки при высоких скоростях вращения.

Критерии выбора и расчет привода

Выбор четырехрядной цепи ANSI — инженерная задача, основанная на расчете. Упрощенная последовательность включает:

1. Определение передаваемой мощности (P) в кВт и частот вращения ведущей (n1) и ведомой (n2) звездочек.
2. Расчет передаточного числа (i = n1/n2).
3. Предварительный выбор шага цепи. Шаг выбирается исходя из оптимальной частоты вращения малой звездочки. Чем выше скорость, тем меньший шаг рекомендуется для снижения динамических нагрузок и шума. Для четырехрядных цепей обычно применяются шаги от 1″ (25.4 мм) и выше.
4. Определение числа зубьев звездочек. Число зубьев малой звездочки (Z1) должно быть не менее 15-17 для тяжелонагруженных тихоходных приводов (для снижения износа шарниров). Число зубьев большой звездочки (Z2) = Z1
5. i.
6. Расчет коэффициента эксплуатации (Ks). Ks = K1 K2 K3 K4 K5
7. K6, где:
• K1 — коэффициент типа нагрузки (равномерная, с ударами);
• K2 — коэффициент, учитывающий межосевое расстояние;
• K3 — коэффициент способа смазки;
• K4 — коэффициент режима работы (количество смен);
• K5 — коэффициент наклона линии центров к горизонту;
• K6 — коэффициент способа регулирования натяжения цепи.
8. Расчет расчетной мощности (Pр): Pр = P
9. Ks.
10. Выбор конкретной цепи по таблицам мощности из каталогов производителей, где для заданной частоты вращения малой звездочки и числа ее зубьев находится допустимая передаваемая мощность для цепи конкретного шага. Условие: Pтабл ≥ Pр. Для четырехрядных цепей табличная мощность умножается на коэффициент многорядности, который для 4 рядов обычно принимается равным 3.3-3.5 (уточняется по стандарту или каталогу).
11. Геометрический расчет привода: определение межосевого расстояния, длины цепи в шагах, проверка частоты ударов цепи о зубья звездочки.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Правильный монтаж критически важен для многорядных цепей. Необходимо обеспечить:

• Строгую параллельность валов (допуск не более 0.1-0.15 мм на метр межосевого расстояния).
• Соосность звездочек (отсутствие смещения в радиальном направлении).
• Использование качественных соединительных звеньев (замков) или правильную запрессовку прессовых валиков. Для цепей большого шага предпочтительны валики с механической фиксацией.
• Правильное натяжение. Провисание ведомой ветви должно соответствовать расчетному (обычно 2-4% от межосевого расстояния). Перетяжка приводит к повышенной нагрузке на валы и подшипники, недотяжка — к сбою зацепления и биению.

Обслуживание:

• Смазка: Является ключевым фактором долговечности. Для цепей с шагом >25 мм при скоростях >5 м/с рекомендуется циркуляционная или струйная смазка очищенным маслом. При меньших скоростях — капельная или регулярная ручная смазка. Смазочный материал должен проникать в зазоры между валиками и втулками.
• Контроль износа: Регулярный замер удлинения цепи. Цепь подлежит замене при достижении удлинения 2-3% от первоначальной длины (измеряется под нагрузкой). Измерение ведется по контрольному числу звеньев.
• Контроль состояния звездочек: Изношенные зубья звездочек ускоряют износ новой цепи. Рекомендуется менять звездочки вместе с цепью.
• Защита от загрязнений: В абразивных средах обязательны использование герметичных картеров или лабиринтных уплотнений.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем четырехрядная цепь принципиально отличается от двух двухрядных, установленных рядом?

Ключевое отличие — в конструкции валика. В четырехрядной цепи один длинный валик обеспечивает жесткую кинематическую связь всех четырех рядов, гарантируя синхронное движение и равномерное распределение нагрузки (в идеальных условиях монтажа). Две отдельные двухрядные цепи работают независимо, и распределение нагрузки между ними зависит от точности монтажа и износа, что может привести к перегрузке одной из них. Кроме того, одна четырехрядная цепь обычно компактнее и легче двух двухрядных.

Какой коэффициент многорядности (Km) применяется для четырехрядных цепей при расчете мощности?

Коэффициент не является линейным (не равен 4). Согласно общепринятой практике и данным стандартов, для цепей ANSI:

• Один ряд: Km = 1.0
• Два ряда: Km = 1.7
• Три ряда: Km = 2.5
• Четыре ряда: Km = 3.3

Это связано с тем, что внутренние ряды работают в менее благоприятных условиях смазки и теплоотвода, а абсолютно идеальное распределение нагрузки недостижимо.

Можно ли соединить четырехрядную цепь из секций меньшей кратности (например, 1+3 или 2+2)?

Нет, это категорически не рекомендуется. Звенья от цепей с разным числом рядов имеют разную длину валиков и конструкцию. Сборка такой «гибридной» цепи приведет к катастрофически неравномерному распределению нагрузки, быстрому разрушению и создаст аварийную ситуацию. Соединительное звено (замковое или прессовое) должно быть специально предназначено для цепи с конкретным числом рядов.

Каков типичный ресурс четырехрядной цепи ANSI?

Ресурс сильно варьируется и зависит от:

• Точности расчета и выбора цепи (коэффициент запаса).
• Качества монтажа и соосности.
• Эффективности и регулярности смазки.
• Наличия абразивного износа.
• Динамики нагрузки.

В оптимальных условиях (правильный монтаж, циркуляционная смазка, чистая среда) ресурс до капитального износа (2-3% удлинения) может составлять 15000-25000 часов. В тяжелых условиях (удары, пыль, перегрев) ресурс может сократиться до 3000-5000 часов.

Как правильно хранить запасные четырехрядные цепи?

Цепи должны храниться в сухом, закрытом помещении, на деревянных поддонах, в заводской смазке. Необходимо защищать их от прямого воздействия атмосферных осадков, агрессивных паров и пыли. Перед монтажом длительно хранившейся цепи рекомендуется проверить свободу вращения роликов во всех звеньях и при необходимости произвести дополнительную смазку.