Цепи приводные однорядные

Цепи приводные однорядные: конструкция, стандарты и применение

Цепь приводная однорядная представляет собой ключевой элемент механических приводов, предназначенный для передачи механической энергии между двумя или более валами, расположенными на значительном расстоянии друг от друга. Основная функция — эффективная и надежная передача крутящего момента с минимальным проскальзыванием. Конструктивно она относится к роликовым цепям и состоит из последовательно соединенных звеньев, образующих гибкое, но прочное тяговое тело. Каждое звено собирается из двух внутренних пластин, напрессованных на втулки, двух внешних пластин, скрепленных запрессованными валиками, и свободно вращающихся роликов, надетых на втулки. Именно ролик, контактируя с зубьями звездочки, снижает трение и износ, что определяет высокий КПД передачи, достигающий 98%.

Конструктивные особенности и материалы

Геометрия и материал каждого компонента тщательно рассчитаны на обеспечение усталостной прочности, износостойкости и ударной вязкости. Внутренние пластины плотно сидят на втулках, создавая одно целое, в то время как валики, проходящие через втулки, крепятся во внешних пластинах с натягом. Ролик, установленный с зазором, служит подшипником качения при входе в зацепление с зубом звездочки.

Для изготовления применяются специализированные стали:

Пластины: Используются среднеуглеродистые стали (например, 50, 55) или легированные стали (40Х, 45ХН), подвергаемые термообработке – закалке и отпуску для достижения высокой твердости поверхности (HRC 40-50) при сохранении вязкой сердцевины.
Валики и втулки: Изготавливаются из цементуемых сталей (например, 15Х, 20Х). После цементации и закалки их поверхностная твердость достигает HRC 55-62, что обеспечивает стойкость к контактным нагрузкам и абразивному износу.
Ролики: Стали, аналогичные валикам и втулкам, с высокой твердостью поверхности.

Для работы в агрессивных средах (повышенная влажность, химические пары) применяются цепи из нержавеющих сталей марок A2 (304) и A4 (316), а также с защитными покрытиями (цинкование, оксидирование, никелирование).

Стандарты и типоразмеры

Основным международным стандартом, определяющим геометрические параметры приводных роликовых цепей, является ISO 606 (также известный как DIN 8187, ANSI B29.1). Стандарт устанавливает строгую систему обозначений, основанную на шаге цепи – расстоянии между центрами соседних валиков.

**Таблица 1. Основные параметры однорядных приводных цепей по ISO 606 (выборка)**
Обозначение цепи (ANSI)	Шаг, P (мм)	Диаметр валика, d1 (мм), макс.	Ширина внутреннего звена, b1 (мм), макс.	Диаметр ролика, d2 (мм), макс.	Средняя разрушающая нагрузка, Q (кН), мин.	Масса 1 метра, (кг), прибл.
08B	12.70	4.45	7.75	7.92	17.8	0.68
10A	15.875	5.09	9.40	10.16	21.8	1.01
12B	19.05	5.96	11.68	11.91	31.1	1.50
16B	25.40	8.51	17.02	15.88	65.0	2.60
20B	31.75	10.19	19.56	19.05	98.1	3.92
24B	38.10	12.70	25.40	22.23	145.0	5.60

Буква в обозначении указывает на серию: «A» — американский оригинальный ряд (редко используется в новых проектах), «B» — европейский (метрический) ряд, являющийся предпочтительным. Цифра перед буквой соответствует шагу в долях дюйма, умноженным на 1/16. Например, для цепи 16B: 16

(1/16) = 1 дюйм = 25.4 мм.

Критерии выбора и расчет привода

Выбор цепи является результатом комплексного инженерного расчета, учитывающего условия эксплуатации. Основные этапы:

Определение передаваемой мощности (P) и частот вращения ведущей (n1) и ведомой (n2) звездочек.
Расчет передаточного числа (i): i = n1 / n2.
Предварительный выбор шага цепи. Чем меньше шаг, тем выше допустимая частота вращения и плавность хода. Для высокооборотных передач (n1 > 1000 об/мин) выбирают цепи с малым шагом (08B-12B). Цепи с большим шагом (16B и выше) применяют для передачи больших моментов на низких скоростях.
Определение числа зубьев звездочек. Минимальное число зубьев малой (ведущей) звездочки (z1) зависит от шага и скорости: для стандартных передач рекомендуется z1_min = 17-19. Увеличение z1 улучшает плавность хода и долговечность. Число зубьев большой звездочки: z2 = z1
i (округленное до целого).
Расчет коэффициента эксплуатации (Kэ). Kэ = K1 K2 K3 K4 K5
K6, где:

K1 – коэффициент динамичности нагрузки (для равномерной = 1.0, для умеренных ударов = 1.2-1.5);
K2 – коэффициент, учитывающий межосевое расстояние (оптимально a = (30-50)P);
K3 – коэффициент способа смазки (регулярная капельная = 1.0, ванна = 0.8);
K4 – коэффициент режима работы (односменная = 1.0);
K5 – коэффициент наклона линии центров к горизонту;
K6 – коэффициент регулировки натяжения.

Расчет расчетной мощности (Pр): Pр = P
Kэ.
Выбор цепи по таблицам мощности каталогов производителя, исходя из Pр и n1. Допустимая мощность из таблицы должна быть больше или равна Pр.
Проверка числа ударов и частоты вращения. Число ударов в секунду U = (z1 n1) / (60 L), где L – длина цепи в шагах. Должно быть ниже нормы (для цепей 08B-24B обычно 15-60 с⁻¹).
Определение геометрии привода: длины цепи, межосевого расстояния, диаметров делительных окружностей звездочек.

Монтаж, смазка и техническое обслуживание

Правильный монтаж и обслуживание критически важны для достижения расчетного ресурса. Установка цепи требует обеспечения соосности валов в пределах допуска (обычно не более 0.1 мм на 100 мм длины вала). Звездочки должны быть закреплены без перекоса. Натяжение цепи регулируется перемещением одного из валов или натяжным устройством (роликом). Правильное провисание натянутой ветви составляет 2-4% от межосевого расстояния.

Смазка является основным фактором, влияющим на износ шарниров. Различают четыре основных метода, эффективность которых возрастает в следующем порядке:

Ручная смазка: Периодическое нанесение масла кистью или капельницей. Применяется для низкоскоростных передач (v < 4 м/с).
Капельная (капельница) или фитильная смазка: Постоянная подача масла самотеком. Для скоростей до 7-8 м/с.
Картерная (ванна) смазка: Цепь погружена в масляную ванну в корпусе. Наиболее эффективна для скоростей v = 6-12 м/с. Уровень погружения — на высоту 5-7 шагов цепи.
Циркуляционная (струйная) смазка: Масло подается под давлением насосом на вход зацепления. Обязательна для высокоскоростных и высоконагруженных передач (v > 12 м/с).

Для приводных цепей применяются специальные цепные масла с хорошей адгезией и противозадирными присадками. В условиях низких температур или при контакте с пищевыми продуктами могут использоваться консистентные смазки. Регламент технического обслуживания включает регулярный визуальный контроль состояния цепи и звездочек, проверку натяжения, очистку от загрязнений и долив/замену смазки.

Области применения и сопутствующая арматура

Однорядные приводные цепи нашли широчайшее применение в промышленности: приводы конвейеров, элеваторов, питателей, рольгангов, смесителей, насосов, компрессоров, строительной и сельскохозяйственной техники. В энергетике они используются во вспомогательных механизмах – системах золоудаления, топливоподачи, механических затворах.

Для монтажа и обслуживания цепных передач используется специализированная арматура:

Соединительные (замковые) звенья: Позволяют соединить концы цепи. Бывают разборными и неразборными.
Натяжные устройства: Звездочки или ролики, устанавливаемые на регулируемом кронштейне для компенсации вытяжки цепи.
Защитные кожухи и ограждения: Обеспечивают безопасность персонала и защиту передачи от внешних воздействий.
Смазочные устройства: Автоматические смазчики, масляные насосы, распределители.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается цепь типа «B» (например, 16B) от типа «A» (например, 16A)?

Цепи серии «B» (метрические) имеют отличную от серии «A» геометрию пластин и роликов, несмотря на одинаковый шаг. У цепей «B» пластины уже и толще, ролик имеет больший диаметр. Они рассчитаны на более высокие нагрузки при прочих равных условиях и являются современным стандартом де-факто. Цепи серии «A» считаются устаревающими.

Как правильно определить износ цепи и когда ее необходимо заменить?

Критерием износа является относительное удлинение цепи из-за увеличения шага в результате износа шарниров. Замеряется длина N звеньев (обычно 10 или 20) в натянутом состоянии. Износ считается недопустимым, если фактическая длина превышает номинальную более чем на 2-3% (для точных передач) или 3-6% (для общих передач). Одновременно с заменой цепи ОБЯЗАТЕЛЬНО необходима замена звездочек, так как изношенная цепь профилирует зубья по своему увеличенному шагу, и новая цепь на старых звездочках будет работать с ускоренным износом.

Можно ли использовать цепь с большим шагом, чтобы увеличить передаточное число без промежуточной звездочки?

Нет, это технически неверно. Передаточное число определяется исключительно соотношением числа зубьев звездочек (i = z2/z1). Увеличение шага цепи позволяет передавать больший момент за счет увеличения ширины и прочности пластин, но не влияет на передаточное отношение. Для увеличения i необходимо увеличивать число зубьев ведомой звездочки, что при фиксированном межосевом расстоянии может потребовать применения цепи с меньшим шагом, но с большей длиной (большим количеством звеньев).

Каковы основные причины шума и вибрации в цепном приводе?

1. Недостаточная смазка: Сухой контакт ролик-зуб вызывает повышенный шум и износ. 2. Нарушение соосности валов: Приводит к неравномерному зацеплению и боковым вибрациям цепи. 3. Износ цепи и/или звездочек: Увеличенный шаг цепи нарушает кинематику зацепления (полигональный эффект), вызывая пульсации скорости и ударные нагрузки. 4. Неверное натяжение: Слишком сильное натяжение увеличивает нагрузку на валы и подшипники, слишком слабое приводит к биению и соскакиванию цепи. 5. Резонанс: Частота ударов звеньев о зубья может совпасть с собственной частотой какого-либо элемента конструкции.

Что означает маркировка «H» или «HV» на пластинах цепи?

Маркировка «H» (Heavy, тяжелая) или «HV» (High Visibility) обычно указывает на цепь повышенной прочности. Такие цепи изготавливаются из улучшенных марок стали с более глубокой термообработкой, что обеспечивает увеличенную на 10-30% разрушающую нагрузку по сравнению со стандартной цепью того же шага. Они предназначены для тяжелонагруженных приводов с ударными нагрузками.

Как правильно хранить запасные приводные цепи?

Цепи должны храниться в сухом, закрытом помещении, в оригинальной упаковке или на поддонах. Необходимо исключить контакт с агрессивными веществами и влагой, вызывающей коррозию. Шарниры цепи уже имеют заводскую консервационную смазку, которую не следует удалять до момента монтажа. При длительном хранении (более 6 месяцев) рекомендуется периодически проверять состояние консервационного покрытия.

Цепи приводные однорядные