Цепи приводные двухрядные

Цепи приводные двухрядные: конструкция, стандарты, применение и расчет

Цепь приводная двухрядная представляет собой тягово-транспортный механизм, состоящий из последовательно соединенных звеньев, собранных в два параллельных ряда. Это ключевой элемент цепных передач, предназначенный для передачи механической энергии между двумя или более валами на значительные расстояния с постоянным передаточным отношением. Основное отличие от однорядной цепи заключается в удвоенной несущей способности при сопоставимом шаге и диаметре ролика, что позволяет передавать большие мощности без существенного увеличения габаритов передачи.

Конструктивные особенности и составные элементы

Двухрядная цепь формируется путем параллельного соединения двух однорядных цепей с помощью общих соединительных валиков (пинов). Каждое звено включает следующие детали:

• Внутренние пластины: Прецизионно штампованные стальные пластины, которые надеваются на втулку и удерживаются ею. Во внутреннем контуре пластин выполнены отверстия для запрессовки втулок. Во двухрядной цепи их набор удвоен.
• Наружные пластины: Пластины, которые устанавливаются с внешних сторон пакета внутренних пластин и фиксируются пином, проходящим через втулки соседних звеньев.
• Втулка: Стальная закаленная деталь, запрессованная в отверстия внутренних пластин. Служит подшипником для ролика и обеспечивает износостойкую поверхность для шарнирного соединения.
• Ролик: Закаленный элемент, свободно вращающийся на втулке. При зацеплении с зубьями звездочки ролик перекатывается по ним, уменьшая трение и износ.
• Валик (Пин): Сквозная закаленная ось, проходящая через втулки и наружные пластины, соединяющая звенья в шарнир. Фиксируется с помощью стопорных колец, шплинтов или термической посадки (в прессовых цепях).

Критически важным параметром является шаг цепи (P) – расстояние между центрами соседних валиков. Все остальные размеры стандартизированы относительно шага.

Стандарты, типоразмеры и маркировка

Наиболее распространенным мировым стандартом для приводных роликовых цепей является ANSI B29.1 (Американский национальный институт стандартов). В Европе и России аналогом выступает стандарт ISO 606 (DIN 8187). Цепи по этим стандартам взаимозаменяемы.

Маркировка двухрядных цепей: например, 24A-2 или 16B-2. Цифра обозначает номер цепи (чем больше номер, тем больше шаг), буква – серию (A – американская, B – европейская/британская), а цифра после дефиса – количество рядов (в данном случае два). Также встречается маркировка по ISO: 08B-2.

Основные параметры распространенных двухрядных цепей по ANSI/ISO

Обозначение цепи	Шаг (P), мм	Внутренняя ширина (d1), мм	Диаметр ролика (d2), мм	Диаметр валика (d3), мм	Длина звена (L), мм	Средняя разрушающая нагрузка, кН (мин.)
08B-2	12.70	7.25	8.51	4.45	18.11	34.2
10A-2 (10B-2)	15.875	9.40	10.16	5.08	22.78	44.5
12A-2 (12B-2)	19.05	12.57	11.91	5.94	27.46	66.7
16A-2 (16B-2)	25.40	15.75	15.88	7.92	35.76	111.2
20A-2 (20B-2)	31.75	18.90	19.05	9.53	45.21	169.0
24A-2 (24B-2)	38.10	25.22	22.23	11.10	53.34	222.4

Материалы и термообработка

Для обеспечения высокой несущей способности и износостойкости все компоненты цепи подвергаются строгому контролю материалов и обработки.

• Пластины: Изготавливаются из средне- или высокоуглеродистой стали (например, сталь 50, 65Г) или легированной стали (40Х, 45ХН). Проходят термообработку – закалку и отпуск для достижения твердости 40-50 HRC, что обеспечивает оптимальное сочетание прочности и усталостной выносливости.
• Валики и втулки: Производятся из легированных цементируемых сталей (например, 20Х, 15ХН). После механической обработки подвергаются цементации (насыщению поверхности углеродом) с последующей закалкой и низкотемпературным отпуском. Это создает износостойкую твердую поверхность (55-62 HRC) при вязкой сердцевине, устойчивой к ударным нагрузкам.
• Ролики: Материал и обработка аналогичны валикам и втулкам. Твердая поверхность необходима для сопротивления контактным нагрузкам от зубьев звездочки.

Области применения и критерии выбора

Двухрядные цепи применяются в приводах, где мощности и нагрузки превышают возможности однорядных цепей, но увеличение шага нежелательно из-за требований к плавности хода, габаритам или частоте вращения.

• Промышленное оборудование: Конвейеры тяжелых грузов (металлургия, горнодобывающая промышленность), элеваторы, питатели, дробильные установки, машины для литья пластмасс.
• Сельскохозяйственная техника: Приводы комбайнов, косилок, транспортеров кормораздатчиков.
• Нефтегазовый комплекс: Приводы буровых установок, насосных агрегатов.
• Деревообрабатывающая промышленность: Приводы лесопильных рам, окорочных станков.

Критерии выбора: Основой является расчет по передаваемой мощности с учетом коэффициентов эксплуатации. Ключевые параметры: шаг цепи, ширина (количество рядов), разрушающая нагрузка. Выбор делается по каталогам производителей, где приводятся диаграммы мощности в зависимости от скорости вращения малой звездочки.

Расчет и проектирование цепной передачи с двухрядной цепью

Проектировочный расчет выполняется для определения типа цепи, шага, числа зубьев звездочек и межосевого расстояния.

1. Определение расчетной мощности (P_расч):
P_расч = P_дв

• K_э, где

P_дв – мощность на валу приводного двигателя;
K_э = K₁ K₂ K₃ K₄ K₅

• K₆ – общий коэффициент эксплуатации.

K₁ – коэффициент динамичности нагрузки (спокойная, ударная);
K₂ – коэффициент, учитывающий межосевое расстояние;
K₃ – коэффициент способа смазки;
K₄ – коэффициент угла наклона передачи;
K₅ – коэффициент регулировки;
K₆ – коэффициент режима работы (количество смен).

2. Выбор шага цепи: По значению P_расч и частоте вращения малой звездочки n₁ по таблицам номинальной мощности выбирается тип цепи (шаг). Чем выше скорость, тем меньший шаг рекомендуется для снижения динамических нагрузок и шума.

3. Определение чисел зубьев звездочек:
Z₁ = 29 — 2

• U (рекомендуется, но не менее 17 для нормальных скоростей и 21 для высокоскоростных передач), где U – передаточное число.

Z₂ = Z₁

• U. Ограничивают Z_max ≈ 120 для избежания соскакивания цепи при износе.

4. Расчет оптимального межосевого расстояния (a): Рекомендуется a = (30…50)

• P. Предварительно его задают из компоновочных соображений.

5. Проверочный расчет на износостойкость: Осуществляется по удельному давлению в шарнирах. Также выполняется проверка на статическую прочность по коэффициенту запаса прочности относительно разрушающей нагрузки, указанной в стандарте.

Монтаж, смазка и техническое обслуживание

Правильный монтаж и обслуживание напрямую влияют на ресурс цепи.

• Монтаж: Звездочки должны быть соосны. Перекос не должен превышать 1 мм на 1 м межосевого расстояния. Цепь соединяется с помощью соединительного звена (с пружинным или фигурным стопором). При установке необходимо обеспечить правильное натяжение – провисание ветви при горизонтальной или наклонной передаче должно быть примерно 2-4% от межосевого расстояния.
• Смазка: Наиболее критичный фактор для долговечности. Предотвращает износ шарниров и отводит тепло. Рекомендуемые методы (в порядке увеличения эффективности): ручная периодическая, капельная, струйная, циркуляционная в масляной ванне. Тип масла – индустриальное, с противозадирными присадками, вязкостью, соответствующей скорости и температуре.
• Обслуживание: Регулярный визуальный контроль на предмет износа, усталостных трещин в пластинах, загрязнения. Замена цепи производится при достижении критического удлинения (обычно 3% от первоначальной длины). Замена только совместно со звездочками, так как изношенная цепь профилирует зубья, и новая цепь будет работать несовместимо.

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами передач

Преимущества двухрядных цепей:

• Высокая прочность и нагрузочная способность при компактных размерах.
• Отсутствие проскальзывания, постоянное передаточное число.
• Высокий КПД (до 98%).
• Возможность передачи мощности на большие расстояния (до 8 м).
• Работа при высоких температурах, в запыленных условиях (по сравнению с ремнями).
• Меньшая радиальная нагрузка на валы по сравнению с однорядной цепью той же мощности.

Недостатки:

• Более высокая стоимость, чем у ременных передач.
• Необходимость точного монтажа и регулярной смазки.
• Повышенный шум и вибрации по сравнению с зубчатыми передачами.
• Вытягивание цепи due to износа шарниров, требующее регулировки натяжения.
• Более сложная замена, требующая разборки.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем двухрядная цепь принципиально отличается от сдвоенной однорядной?

Двухрядная цепь – это единая конструкция с общими валиками, соединяющими оба ряда. Сдвоенная однорядная цепь – это две независимые однорядные цепи, установленные на общие звездочки. Двухрядная обеспечивает лучшее распределение нагрузки, синхронность работы рядов и, как правило, имеет меньшую общую ширину.

Можно ли заменить двухрядную цепь на однорядную с большим шагом?

Теоретически возможно, если позволяет расчет по мощности. Однако это повлечет за собой замену обеих звездочек, увеличение шага может снизить плавность хода (увеличит полигональный эффект) и динамические нагрузки. Решение должно приниматься на основе полного перерасчета передачи.

Как правильно определить износ цепи?

Наиболее точный метод – измерение удлинения на контрольном количестве звеньев (обычно 10 или 20). Цепь натягивается с измерительным усилием. Измеряется расстояние между крайними валиками. Процент удлинения вычисляется относительно номинальной длины. Удлинение более 3% обычно считается критическим. Также признаком износа является увеличение провисания ведомой ветви при фиксированном межосевом расстоянии.

Каков типичный ресурс двухрядной приводной цепи?

Ресурс сильно варьируется в зависимости от условий: нагрузки, скорости, качества смазки, чистоты окружающей среды. При правильном подборе, монтаже и регулярной циркуляционной смазке ресурс может превышать 10 000 часов. В тяжелых условиях (ударные нагрузки, абразивная пыль, плохая смазка) ресурс может сократиться до 1 000 – 2 000 часов.

Как выбрать метод смазки для двухрядной цепи?

Выбор зависит от скорости цепи (окружная скорость V, м/с).
— V < 1.5 м/с: ручная периодическая смазка.
— V = 1.5…7 м/с: капельная или струйная смазка.
— V > 7 м/с: циркуляционная смазка с принудительной подачей масла на линию зацепления и отводом тепла.
При любом мете смазка должна быть регулярной и использовать масло рекомендуемого производителем класса вязкости.

Почему при замене цепи рекомендуется менять и звездочки?

В процессе работы цепь и зубья звездочки изнашиваются сопряженно. Изношенная цепь «растачивает» посадочные места под ролики, увеличивая шаг. Зубья звездочки также изнашиваются, приобретая форму, соответствующую старой, вытянутой цепи. Установка новой цепи на старые звездочки приведет к ускоренному износу, неправильному зацеплению, шуму и возможным пропускам зубьев. Поэтому замена должна быть комплектной.