Цепи приводные трехрядные
Цепи приводные трехрядные: конструкция, стандарты, применение и расчет
Цепь приводная трехрядная представляет собой ключевой элемент механических передач, предназначенный для передачи значительного крутящего момента и мощности в условиях высоких нагрузок и ограниченных габаритов. По своей сути, это три параллельные роликовые цепи, объединенные общими соединительными пластинами (звеньями) в единый пакет. Основное назначение – многократное увеличение тяговой способности по сравнению с однорядной цепью аналогичного шага без существенного увеличения его линейных размеров. Такие цепи применяются в тяжелом промышленном оборудовании: металлургических станах, горно-обогатительных комбинатах, мощных конвейерных линиях, нефтегазовом оборудовании, судовых двигателях и других ответственных механизмах.
Конструктивные особенности и материалы
Конструкция трехрядной цепи является логическим развитием однорядной. Основные элементы:
- Внутренние пластины: Удерживают втулки и ролики. В трехрядной цепи их три набора, расположенных параллельно.
- Наружные пластины: Соединяют оси, проходящие через втулки соседних звеньев, скрепляя весь пакет. Имеют увеличенную ширину для охвата трех рядов.
- Втулки: Прессуются во внутренние пластины, служат подшипниками скольжения для осей (пинов).
- Ролики: Насажены на втулки, обеспечивают зацепление с зубьями звездочки и снижают трение.
- Оси (пины): Проходят через втулки всех трех рядов и наружные пластины, являясь основным соединительным и силовым элементом. Это наиболее критичный к нагрузке узел.
- Определение передаваемой мощности (P): Мощность на валу ведущей звездочки с учетом коэффициента запаса и условий работы.
- Выбор числа зубьев малой (ведущей) звездочки (z1): Меньшее число зубьев увеличивает динамические нагрузки и износ. Для трехрядных цепей обычно z1 ≥ 19-21 зуб.
- Расчет расчетной мощности (Pр): Pр = P K1 K2
- K3, где K1 – коэффициент динамичности нагрузки, K2 – коэффициент, учитывающий межосевое расстояние и наклон линии центров, K3 – коэффициент смазки и режима работы.
- Выбор типоразмера цепи: По таблицам мощности для выбранного z1 и частоты вращения малой звездочки (n1) находят типоразмер цепи, допускающий передачу мощности не менее Pр. Для трехрядной цепи мощность, указанная в таблице для однорядной, умножается на 2.5-2.8 (коэффициент неравномерности распределения нагрузки между рядами, а не на 3).
- Определение числа зубьев большой звездочки (z2): z2 = z1
- i, где i – передаточное число. Рекомендуется z2 ≤ 120.
- Расчет геометрии передачи: Определение минимального и оптимального межосевого расстояния, длины цепи в шагах, фактического межосевого расстояния.
- Проверка на износостойкость и долговечность: Расчет среднего давления в шарнире и сравнение с допустимым.
- Недостаточная или неправильная смазка: Ведущая причина износа и заедания шарниров.
- Несоосность звездочек: Вызывает неравномерный износ пластин и роликов, перегрузку по ширине.
- Неправильное натяжение: Слишком слабое натяжение приводит к биениям и слету цепи; слишком сильное – к повышенной нагрузке на валы, подшипники и ускоренному износу.
- Загрязнение абразивными частицами: Работа в пыльных условиях без защиты ускоряет абразивный износ шарниров.
- Ударные нагрузки, превышающие расчетные.
Материалы для изготовления подвергаются термообработке для достижения необходимых прочностных характеристик и износостойкости. Пластины изготавливаются из высокоуглеродистой или легированной стали (например, 50CrMnMo), цементуются и закаливаются. Ролики и втулки также производятся из подшипниковых сталей с поверхностной закалкой. Пины имеют высокую твердость сердцевины для прочности и поверхностный слой для износостойкости.
Стандарты и маркировка
Основным международным стандартом, регламентирующим размеры и характеристики роликовых цепей, является ISO 606 (также известен как ANSI B29.1 или DIN 8187). Стандарт определяет ряд типоразмеров, где ключевым параметром является шаг цепи (P) – расстояние между осями соседних роликов. Для трехрядных цепей к обозначению однорядного типоразмера добавляется префикс «3». Например, цепь 3/8″ (или 3x08B) означает трехрядную цепь с шагом 3/8 дюйма (9,525 мм) и серией «B» (роликовая, внутренняя ширина 5.72 мм).
| Обозначение | Шаг (P), мм | Внутренняя ширина (d1), мм | Диаметр ролика (d2), мм | Диаметр валика (d3), мм | Длина (L), мм | Средняя разрушающая нагрузка, кН (min) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 24A-3 / 3x16B | 38.10 | 22.78 | 22.23 | 11.10 | 57.30 | 320.0 |
| 32A-3 / 3x24B | 50.80 | 29.10 | 28.58 | 14.27 | 72.60 | 570.0 |
| 40A-3 / 3x32B | 63.50 | 38.20 | 39.68 | 19.84 | 91.90 | 890.0 |
Расчет и подбор трехрядной приводной цепи
Процесс выбора цепи является инженерной задачей, учитывающей множество факторов. Упрощенная последовательность расчета:
Монтаж, смазка и техническое обслуживание
Правильный монтаж – залог долговечности. Необходимо обеспечить соосность валов, параллельность плоскостей звездочек и отсутствие перекоса. Натяжение цепи должно исключать провисание ведомой ветви, но не создавать излишней нагрузки на валы и подшипники. Для регулировки натяжения обычно используют подвижные опоры или натяжные звездочки (башмаки).
Смазка является критически важным фактором. Для трехрядных цепей, работающих под высокой нагрузкой, предпочтительна непрерывная принудительная смазка очищенным маслом. Это обеспечивает подачу смазочного материала во внутренние шарниры, снижает износ, отводит тепло и вымывает продукты износа. Тип смазки должен соответствовать рекомендациям производителя цепи и температурному диапазону эксплуатации.
Техническое обслуживание включает регулярный визуальный контроль на предмет износа, повреждений пластин, роликов, проверку степени вытяжки цепи, состояния звездочек и системы смазки. Замер вытяжки производится путем измерения фиксированного числа звеньев и сравнения с номинальной длиной.
Критерии выбора и сопутствующие элементы
При выборе трехрядной цепи необходимо учитывать не только типоразмер, но и класс исполнения. Производители предлагают цепи стандартной (Standard), тяжелой (Heavy Series) и сверхтяжелой (Extra Heavy Series) серий, различающиеся толщиной пластин и, как следствие, разрушающей нагрузкой. Для особых условий существуют цепи с защитными покрытиями (цинкование, никелирование, оксидирование) или из нержавеющих сталей.
Работа цепи невозможна без корректно подобранных звездочек. Звездочки для трехрядных цепей имеют соответствующую ширину зубчатого венца и специальный профиль зуба, обеспечивающий плавное зацепление и минимальный износ. Материал звездочек – чаще всего легированная сталь с закалкой рабочих поверхностей. Также в передаче могут использоваться соединительные (замковые) звенья для сборки цепи, однако в высоконагруженных приводах предпочтение отдается прессованным соединительным звеньям, устанавливаемым с помощью специального оборудования.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем трехрядная цепь принципиально отличается от трех однорядных, установленных параллельно?
Трехрядная цепь – это единая конструкция с общими пинами и наружными пластинами. Это обеспечивает синхронную работу всех трех рядов, равномерное распределение нагрузки (хотя и не идеальное), компактность и удобство монтажа. Три отдельные цепи требуют идеальной синхронизации и настройки, что на практике трудно достижимо, и ведет к неравномерному распределению нагрузки между ними.
Почему тяговая способность трехрядной цепи не в три раза выше, чем у однорядной?
Из-за технологических допусков и неабсолютной жесткости конструкции нагрузка между рядами распределяется неравномерно. Крайние ряды часто нагружены больше центрального. Поэтому при расчетах используется коэффициент 2.5-2.8, а не 3. Точный коэффициент зависит от качества изготовления и точности монтажа.
Как правильно определить износ и когда цепь подлежит замене?
Основной критерий – удлинение цепи из-за износа шарниров. Для трехрядных цепей критическим считается износ, при котором длина цепи по 10-20 шагам превышает номинальную более чем на 1.5-2%. Также цепь подлежит замене при обнаружении трещин в пластинах, деформации, критическом износе роликов или при заедании шарниров.
Каковы основные причины преждевременного выхода из строя трехрядных цепей?
Можно ли использовать трехрядную цепь на стандартных звездочках для однорядной цепи?
Нет, категорически нельзя. Ширина зубчатого венца звездочки должна точно соответствовать ширине трехрядной цепи. Использование узкой звездочки приведет к заклиниванию и поломке боковых пластин. Использование слишком широкой звездочки может вызвать перекос и неравномерный износ.
Какой тип смазки является оптимальным для тяжелонагруженных трехрядных передач?
Наиболее эффективна непрерывная циркуляционная смазка под давлением. Она обеспечивает принудительное попадание масла в зазоры шарниров, охлаждение и очистку. Для менее ответственных узлов может применяться капельная или ванная смазка, но их эффективность значительно ниже. Консистентные смазки (типа солидола) не рекомендуются для высокоскоростных и высоконагруженных цепей, так как не проникают глубоко в шарниры.