Цепи приводные однорядные ANSI

Цепи приводные однорядные ANSI: технические характеристики, стандарты и применение

Цепи приводные однорядные, соответствующие стандарту ANSI (American National Standards Institute), представляют собой стандартизированные роликовые цепи, предназначенные для передачи механической энергии в широком спектре промышленного оборудования. Их основное назначение – эффективная и надежная передача мощности между параллельными валами. Ключевым документом, регламентирующим их геометрию, размеры и пределы прочности, является стандарт ANSI B29.1. Унификация размеров обеспечивает полную взаимозаменяемость цепей и звездочек от различных производителей, что является критически важным фактором для проектирования, ремонта и обслуживания приводных систем.

Стандарт ANSI B29.1: классификация и система обозначений

Стандарт ANSI B29.1 определяет ряд типоразмеров цепей, каждый из которых обозначается комбинацией цифр. Наиболее распространенные серии для однорядных цепей: ANSI 25, 35, 40, 50, 60, 80, 100, 120, 140, 160, 180, 200, 240. Обозначение цепи расшифровывается следующим образом: первая цифра (или две цифры) указывает на шаг цепи в восьмых долях дюйма, а последняя цифра (0, 1, 5) обозначает тип цепи. Цифра 0 или 1 (для цепей с шагом 1/4″ и менее) указывает на стандартную роликовую цепь. Например:

• ANSI 40: Шаг = 4/8″ = 1/2″ (12.7 мм). Стандартная роликовая цепь.
• ANSI 80: Шаг = 8/8″ = 1″ (25.4 мм). Стандартная роликовая цепь.
• ANSI 100: Шаг = 10/8″ = 1.25″ (31.75 мм). Стандартная роликовая цепь.

Цепи с обозначением, оканчивающимся на 5 (например, ANSI 205, 305), имеют шаг, выраженный в 1/8 дюйма, но не кратны 1/8. Например, ANSI 205 имеет шаг 0.875″ (22.225 мм).

Конструкция и основные компоненты

Однорядная цепь ANSI состоит из последовательно соединенных одинаковых звеньев. Каждое звено включает:

• Внутренние пластины: Соединены двумя втулками, запрессованными в отверстия пластин.
• Втулки: Полые цилиндры, на которые свободно надеты ролики.
• Ролики: Цилиндрические элементы, свободно вращающиеся на втулке. Обеспечивают контакт с зубьями звездочки, уменьшая трение и износ.
• Внешние пластины: Соединены валиками, проходящими через втулки соседних внутренних звеньев.
• Валики: Цилиндрические штифты, соединяющие внешние пластины и проходящие через втулки внутренних звеньев. Валик фиксируется в отверстиях внешних пластин (часто методом развальцовки или с помощью стопорных колец).

Материалы компонентов варьируются в зависимости от требований к нагрузке и среде эксплуатации. Пластины изготавливаются из средне- или высокоуглеродистой стали (например, 1045, 1060, 50CrV4) с термообработкой (закалка и отпуск) для достижения высокой прочности и усталостной выносливости. Ролики и втулки также производятся из цементируемых сталей. Для коррозионных сред применяются цепи из нержавеющей стали (AISI 304, 316) или с защитными покрытиями (цинкование, никелирование, оксидирование).

Основные технические параметры и таблица характеристик

При выборе цепи ANSI инженеры оперируют следующими ключевыми параметрами:

• Шаг цепи (Pitch, P): Расстояние между центрами соседних валиков. Основной размер, определяющий габариты цепи и звездочки.
• Ширина внутреннего звена (Inner Width): Внутреннее расстояние между внутренними пластинами, определяющее толщину зуба звездочки.
• Диаметр ролика (Roller Diameter).
• Диаметр валика (Pin Diameter) и Длина валика (Pin Length).
• Прочность на растяжение (Minimum Ultimate Tensile Strength): Максимальная статическая нагрузка, которую цепь может выдержать перед разрушением. Это справочный параметр, не используемый для расчета рабочей нагрузки.
• Рабочая нагрузка (Working Load): Допустимая нагрузка, определяемая с учетом коэффициента запаса прочности, динамических нагрузок и условий эксплуатации.

Таблица 1. Основные характеристики наиболее распространенных однорядных цепей ANSI

Обозначение ANSI	Шаг (P), мм	Ширина внутр. звена, мм	Диам. ролика, мм	Диам. валика, мм	Мин. прочность на растяжение, кН
ANSI 25	6.35	3.18	3.30	1.52	3.6
ANSI 35	9.525	4.78	5.08	2.31	7.8
ANSI 40	12.70	7.95	7.95	3.96	18.7
ANSI 50	15.875	9.53	10.16	5.08	27.2
ANSI 60	19.05	12.70	11.91	5.94	31.1
ANSI 80	25.40	15.88	15.88	7.92	55.6
ANSI 100	31.75	19.05	19.05	9.53	86.7
ANSI 120	38.10	25.40	22.23	11.10	124.6
ANSI 140	44.45	25.40	25.40	12.70	169.0
ANSI 160	50.80	31.75	28.58	14.29	222.4

Критерии выбора и расчет привода

Выбор цепи ANSI для конкретного привода – инженерная задача, основанная на расчетах. Упрощенная методика включает следующие шаги:

1. Определение передаваемой мощности (P_вх): Мощность на ведущем валу с учетом типа двигателя и условий пуска.
2. Определение коэффициента обслуживания (K_s): Учитывает характер нагрузки (равномерная, с умеренными/сильными ударами), тип привода (электродвигатель, ДВС), количество смен работы, условия смазки. Значения K_s варьируются от 1.0 для плавных нагрузок до 1.7 и выше для тяжелых ударных нагрузок.
3. Расчет расчетной мощности (P_расч): P_расч = P_вх × K_s.
4. Выбор шага цепи: По графикам мощности (Power Ratings) в каталогах производителей, где для каждой цепи указана допустимая передаваемая мощность в зависимости от скорости малой звездочки и типа смазки. Меньший шаг обеспечивает более плавный ход, меньший шум и допустимую высокую скорость вращения. Больший шаг позволяет передавать большую мощность при низких скоростях, но увеличивает динамические нагрузки и шум.
5. Определение числа зубьев звездочек: Минимальное число зубьев малой звездочки (обычно 17-25) ограничено плавностью хода и износом. Большое число зубьев ведет к увеличению габаритов и стоимости. Рекомендуется использовать нечетное число зубьев в сочетании с четным числом звеньев цепи для равномерного износа.
6. Расчет длины цепи в шагах и межосевого расстояния: Выполняется по стандартным геометрическим формулам, учитывающим шаг, числа зубьев звездочек и предварительное межосевое расстояние. Длина цепи всегда должна быть выражена целым четным числом звеньев.
7. Проверка на долговечность: Оценка срока службы по давлению в шарнирах и износостойкости. Фактический ресурс сильно зависит от качества смазки.

Смазка, монтаж и обслуживание

Смазка является важнейшим фактором, определяющим ресурс цепи. Без надлежащей смазки износ шарниров (валик-втулка) происходит в разы быстрее. Различают три основных метода:

• Ручная смазка: Периодическое нанесение масла кистью или капельной лубрикацией. Применяется для низкоскоростных приводов (< 4 м/с).
• Капельная или струйная смазка: Автоматическая подача масла на нижнюю ветвь цепи у входа в зацепление с малой звездочкой. Для скоростей 4-8 м/с.
• Циркуляционная (ванночная) смазка: Погружение нижней части цепи в масляную ванну или принудительная прокачка масла через распылители. Обязательна для высокоскоростных и высоконагруженных передач (> 8 м/с).

Монтаж цепи требует обеспечения правильного натяжения. Провисание ведомой ветви должно составлять 2-4% от межосевого расстояния. Чрезмерное натяжение увеличивает нагрузку на валы и подшипники, недостаточное – приводит к срыву цепи и повышенным динамическим нагрузкам. Регулярное обслуживание включает визуальный контроль на предмет износа, проверку натяжения, очистку от загрязнений и поддержание системы смазки.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие цепей ANSI от ISO (европейского стандарта)?

Цепи ANSI B29.1 и цепи ISO 606 (DIN) метрические являются аналогами, но не являются полностью взаимозаменяемыми. Их основные размеры (шаг, ширина, диаметр ролика) часто совпадают или очень близки (например, ANSI 40 и ISO 08B имеют одинаковый шаг 12.7 мм). Однако различия могут быть в допусках на размеры, форме зубьев звездочек, твердости компонентов. Для ответственных применений рекомендуется использовать цепи и звездочки, произведенные в рамках одной системы стандартов.

Как определить степень износа цепи на месте?

Наиболее практичный метод – измерение удлинения цепи из-за износа шарниров. Для этого измеряют длину N звеньев в натянутом состоянии (обычно 10 или 20 звеньев). Суммарный износ считается критическим, если фактическая длина превышает номинальную более чем на 1.5-2%. Альтернативный метод – измерение «проседания» цепи при заданном натяжении или использование специальных калибров для измерения увеличения шага.

Можно ли соединять цепи разных производителей, но одного типоразмера ANSI?

Да, стандарт ANSI B29.1 гарантирует полную взаимозаменяемость размеров. Цепь от одного производителя должна без проблем работать со звездочкой от другого производителя при условии соответствия обоих стандарту ANSI. Однако для высокоскоростных и высоконагруженных передач рекомендуется использовать комплектующие одного бренда для гарантии идентичных характеристик материала и термообработки.

Что такое «тяжелая серия» цепей ANSI?

В рамках стандарта ANSI B29.1 существуют цепи с обозначением «H» (Heavy Series), например, ANSI 80H. Они имеют тот же шаг, что и стандартные цепи (ANSI 80), но увеличенные поперечные размеры: большую ширину внутреннего звена и диаметр валика, что обеспечивает более высокую прочность на растяжение и износостойкость. Такие цепи используются для тяжелых ударных нагрузок и в условиях повышенного абразивного износа.

Как правильно хранить запасные цепи?

Цепи должны храниться в сухом помещении, защищенном от агрессивных паров и перепадов температур. Рекомендуется хранить их в оригинальной упаковке или в смазанном состоянии (покрытыми консервационной смазкой). Перед монтажом цепь следует очистить от консервационной смазки растворителем и нанести рабочую смазку, соответствующую условиям эксплуатации привода.

Заключение

Однорядные приводные цепи стандарта ANSI представляют собой отработанный, надежный и универсальный элемент промышленных приводов. Их успешное применение основывается на строгом соблюдении процедур выбора типоразмера на основе расчетной мощности и скоростного режима, правильном монтаже с обеспечением необходимого натяжения и, что наиболее важно, организации эффективной системы смазки. Понимание конструкции, маркировки и технических параметров, закрепленных в стандарте ANSI B29.1, позволяет инженерам и техническим специалистам проектировать долговечные и безотказные цепные передачи для широкого спектра задач в энергетике, тяжелом машиностроении, транспорте и обрабатывающей промышленности.