Цепи приводные ПР

Цепи приводные ПР: конструкция, стандарты, применение и подбор

Цепи приводные роликовые нормальной точности типа ПР (по ГОСТ 13568-97) представляют собой стандартизированный элемент механических передач, предназначенный для передачи тягового усилия и движения между звездочками в условиях средних и высоких скоростей и нагрузок. Их основная функция – преобразование вращательного движения вала ведущей звездочки во вращательное или поступательное движение ведомого звена в широком спектре промышленного оборудования.

Конструктивные особенности и маркировка

Цепь ПР состоит из последовательно соединенных одинаковых звеньев. Основные конструктивные элементы включают:

• Внешние пластины: Соединяют оси (валики) через втулки соседних внутренних звеньев. Имеют форму, оптимизированную для распределения напряжения.
• Внутренние пластины: Прессуются на втулки, образуя внутреннее звено. Втулка служит подшипником для валика.
• Валики: Цилиндрические стальные стержни, проходящие через втулки и соединяющие звенья. Обеспечивают шарнирное соединение.
• Втулки: Цилиндрические обоймы, запрессованные во внутренние пластины. Предназначены для уменьшения трения и износа валика.
• Ролики: Надеваются на втулки и служат для уменьшения износа зубьев звездочки и потерь на трение. При набегании цепи на звездочку ролик проворачивается, обеспечивая контакт качения с зубом.

Маркировка цепи ПР осуществляется согласно ГОСТ 13568-97. Пример: ПР-25,4-6000, где:

• ПР – тип цепи (приводная роликовая).
• 25,4 – шаг цепи в миллиметрах (расстояние между осями соседних валиков).
• 6000 – минимальное разрушающее усилие в деканьютонах (даН), что эквивалентно ~6000 кгс или ~58,8 кН.

Основные параметры и стандартные типоразмеры (ГОСТ 13568-97)

Ниже приведена таблица ключевых параметров для наиболее распространенных типоразмеров цепей ПР. Все размеры указаны в миллиметрах, если не оговорено иное.

Обозначение цепи	Шаг, t	Диаметр ролика, dmax	Внутренняя ширина, b1min	Диаметр валика, d1max	Длина звена, Lmax	Разрушающая нагрузка, Qmin (даН/кН)	Масса 1м, кг (прибл.)
ПР-8-460	12.70	7.95	7.25	3.66	14.80	4600 / 45.1	0.45
ПР-12,7-900	19.05	11.91	11.68	5.08	22.78	9000 / 88.3	0.80
ПР-15,875-2270	15.875	10.16	9.40	5.08	18.90	2270 / 22.3	0.82
ПР-19,05-3180	19.05	11.91	12.70	5.96	24.20	3180 / 31.2	1.40
ПР-25,4-6000	25.40	15.88	15.88	7.94	29.10	6000 / 58.8	2.60
ПР-31,75-8850	31.75	19.05	19.05	9.54	35.80	8850 / 86.8	3.90
ПР-38,1-12700	38.10	22.23	25.40	11.11	45.40	12700 / 124.5	5.80
ПР-50,8-22700	50.80	28.58	31.75	14.29	57.80	22700 / 222.6	10.10

Материалы и термообработка

Качество и долговечность цепи ПР определяются материалами и технологией упрочнения ее компонентов.

• Пластины: Изготавливаются из качественных средне- или высокоуглеродистых сталей (например, 45, 50, 40Х, 45ХН) методом холодной штамповки. Для повышения усталостной прочности и износостойкости подвергаются термической обработке (закалка с отпуском) до твердости 40-50 HRC.
• Валики и втулки: Производятся из цементируемых сталей (например, 15Х, 20Х). После механической обработки подвергаются цементации (насыщению поверхности углеродом) и закалке, что обеспечивает твердую, износостойкую поверхность (55-65 HRC) и вязкую сердцевину, устойчивую к ударным нагрузкам и излому.
• Ролики: Изготавливаются из аналогичных валикам сталей либо из подшипниковых сталей. Термообработка аналогична – цементация и закалка для сопротивления ударному контакту с зубьями звездочки.

Области применения и типовое оборудование

Цепи ПР находят применение во всех отраслях промышленности, где требуется надежная передача механической энергии.

• Транспортирующие и конвейерные системы: Приводы пластинчатых, скребковых, ленточных конвейеров; элеваторы; рольганги.
• Сельскохозяйственная техника: Приводы комбайнов, косилок, доильных аппаратов, транспортеров кормораздатчиков.
• Деревообрабатывающее и лесозаготовительное оборудование: Приводы пильных рам, подающие механизмы, транспортеры бревен.
• Нефтяная и газовая промышленность: Приводы буровых установок, насосных агрегатов.
• Строительная и дорожная техника: Приводы экскаваторов, асфальтоукладчиков, бетоносмесителей.
• Полиграфическое и упаковочное оборудование: Приводы печатных машин, станков для резки, упаковочных автоматов.
• Общепромышленные редукторы и приводы: В качестве тягового органа в цепных вариаторах и открытых передачах.

Критерии выбора и расчет приводной цепи

Правильный подбор цепи ПР гарантирует ее долговечную и безотказную работу. Расчет ведется по методике, основанной на ограничении допустимого давления в шарнире и проверке на статическую и усталостную прочность.

Основные исходные данные для расчета:

• Передаваемая мощность (P), кВт.
• Частота вращения ведущей звездочки (n1), об/мин.
• Передаточное число (i).
• Условия эксплуатации (нагрузочный режим, расположение передачи, смазка).

Последовательность расчета (упрощенно):

1. Определение расчетной мощности: P_расч = P
2. K_э, где K_э – коэффициент эксплуатации, учитывающий динамичность нагрузки, характер смазки, наклон линии центров и т.д.
3. Выбор шага цепи: По таблицам в зависимости от P_расч и n1. Меньший шаг обеспечивает более плавный ход, меньше шума и динамических нагрузок, но для передачи большой мощности требует большей ширины цепи. Критерием часто является допустимая частота вращения малой звездочки.
4. Определение числа зубьев звездочек: Z1 (ведущей) выбирается из условия обеспечения плавности хода и износостойкости (обычно 17-25, минимально 13 для цепей ПР). Z2 = Z1
5. i. Ограничивают максимальное число зубьев (обычно 120) для избежания соскакивания цепи при износе.
6. Определение межосевого расстояния (a): Оптимально a = (30…50)t. Предварительно его задают, затем уточняют после определения длины цепи.
7. Расчет длины цепи в шагах (L_t): L_t = 2a/t + (Z1+Z2)/2 + ((Z2-Z1)/(2π))²
8. t/a. Полученное значение округляют до ближайшего целого четного числа.
9. Уточнение межосевого расстояния: По формуле с учетом округленной длины цепи.
10. Проверка по давлению в шарнирах: p = (F_t
11. K_э) / A ≤ [p], где F_t – окружное усилие, A – проекция опорной поверхности шарнира, [p] – допустимое давление (зависит от скорости и материалов).
12. Проверка на статическую прочность: n = Q / (F_t
13. K_э + F_v + F_f) ≥ [n], где Q – разрушающая нагрузка из таблицы, F_v – сила от центробежных сил, F_f – сила от провисания, [n] – нормативный коэффициент запаса (обычно для ПР – 7-10).

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Долговечность цепи на 50% зависит от правильности монтажа и обслуживания.

• Монтаж: Обеспечить параллельность валов и звездочек. Провисание ведомой ветви должно регулироваться в пределах (0.01-0.02)a. Соединение концов цепи выполняется с помощью специальных соединительных (замковых) звеньев. При установки бесконечной цепи звездочки должны быть демонтированы или сдвинуты.
• Смазка: Является критическим фактором. Режим смазки зависит от скорости цепи:
  • Капельная или фитильная (скорость до 4 м/с).
  • Картерная ванна или струйная под давлением (скорость 4-8 м/с).
  • Принудительная подача масла на линию зацепления (скорость выше 8 м/с).

  Применяются индустриальные масла средней вязкости (И-Г-А, И-Г-В по ГОСТ).

• Контроль и обслуживание: Регулярная проверка натяжения, износа, состояния звездочек. Критерием износа является увеличение шага цепи на 3% и более, что измеряется растяжением цепи под контрольной нагрузкой.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие цепи ПР от цепи ПВ (повышенной точности)?

Цепь ПВ (по ГОСТ 13568-97) имеет более жесткие допуски на размеры, меньший зазор в шарнирах, пластины повышенной твердости. Это обеспечивает более плавный ход, меньший шум и износ, возможность работы на более высоких скоростях. Цепи ПР относятся к нормальному классу точности и являются более экономичным решением для стандартных условий.

Как определить степень износа цепи ПР без специального инструмента?

Практический метод: оттянуть цепь на ведущей звездочке по направлению от линии центров. Если цепь отходит от зубьев звездочки более чем на половину высоты зуба, износ критический. Более точный метод – измерение общей длины N звеньев (например, 100) и сравнение с номинальной длиной (N

• шаг). Превышение более чем на 2-3% указывает на необходимость замены.

Можно ли использовать цепь ПР с зубчатыми звездочками от цепи другого стандарта (например, ANSI)?

Нет, это недопустимо. Хотя шаги метрических (ПР) и дюймовых (ANSI) цепей могут быть близки (например, ПР-12,7 и ANSI 1/2″), профиль зуба звездочки, толщина пластин и ширина ролика различны. Несовпадение приведет к ускоренному износу, шуму, вибрациям и возможному соскакиванию цепи.

Что означает обозначение «усиленная цепь ПР»?

Это цепи с увеличенной разрушающей нагрузкой за счет применения более прочных сталей, увеличенной толщины пластин или диаметра валика. Они могут иметь дополнительную маркировку (например, «У») или отличаться по номеру разрушающей нагрузки в обозначении. Применяются для тяжелонагруженных передач.

Как правильно хранить запасные цепи ПР?

Цепи должны храниться в сухом помещении, в оригинальной смазке. Подвешивать на крюк или укладывать на стеллажи, исключая деформацию и контакт с агрессивными средами. Перед установкой рекомендуется очистить цепь от консервационной смазки и нанести рабочую.

Заключение

Цепи приводные роликовые типа ПР остаются фундаментальным, надежным и экономически эффективным решением для передачи механической энергии в широком диапазоне мощностей и скоростей. Их правильный выбор, основанный на точном расчете с учетом всех эксплуатационных факторов, корректный монтаж и систематическое обслуживание с качественной смазкой являются залогом длительного и безотказного срока службы как самой цепи, так и всего приводного механизма. Понимание конструктивных особенностей, стандартов и физики работы цепи позволяет инженеру-механику оптимально интегрировать этот классический элемент в современные промышленные системы.