Цепи приводные втулочно роликовые

Цепи приводные втулочно-роликовые: конструкция, стандарты, применение и подбор

Цепь приводная втулочно-роликовая (ПР) является наиболее распространенным типом тягового органа в цепных передачах. Ее основная функция – передача механической энергии между двумя или более валами, расположенными на значительном расстоянии друг от друга, с постоянным передаточным отношением. Конструкция цепи обеспечивает надежное зацепление с зубьями звездочек, что минимизирует проскальзывание и позволяет использовать передачу в условиях высоких нагрузок и скоростей.

Конструкция и составные элементы

Базовая конструкция втулочно-роликовой цепи сборная и состоит из последовательно соединенных одинаковых звеньев. Основные элементы цепи:

    • Внешние пластины: Соединены прессовой посадкой с валиками, которые проходят через втулки внутреннего звена. Формируют внешний контур цепи.
    • Внутренние пластины: Напрессованы на концы втулок, образуя внутреннее звено.
    • Втулка: Полая закаленная деталь, запрессованная во внутренние пластины. Служит подшипником скольжения для валика и опорой для ролика.
    • Валик: Служит осью вращения и соединения звеньев. Проходит через втулку внутреннего звена и удерживается во внешних пластинах.
    • Ролик: Надет на втулку свободно. При вхождении цепи в зацепление со звездочкой ролик перекатывается по зубу, уменьшая трение и износ как зуба, так и самой цепи. Именно наличие ролика отличает ПР-цепь от более простой втулочной.

    Материалы для изготовления – высокоуглеродистые или легированные стали (например, 50, 40Х, 45ХН). Пластины подвергаются закалке, детали трения (валики, втулки, ролики) часто проходят цементацию или упрочняющую термообработку для повышения износостойкости.

    Стандарты и основные параметры

    Подавляющее большинство цепей ПР производится в соответствии с международным стандартом ISO 606 (в Европе – DIN 8187, в США – ANSI B29.1). Стандарт определяет геометрию, размеры и предельные нагрузки. Основной параметр – шаг цепи (p) – расстояние между центрами соседних валиков. Стандартные ряды шагов: 6, 8, 9.525, 12.7, 15.875, 19.05, 25.4, 31.75, 38.1, 44.45, 50.8, 63.5 мм и далее.

    Обозначение цепи: например, ПР-19,05-31,8, где:

    • ПР – тип цепи (приводная роликовая).
    • 19,05 – шаг цепи в мм.
    • 31,8 – разрушающая нагрузка в кН (килоньютонах).

    В международном обозначении эта же цепь будет 12B-1 (по ANSI) или просто с указанием шага и типа.

    Классификация и виды

    Помимо стандартных однорядных цепей, существуют модификации для различных условий работы:

    • Многорядные (2Р, 3Р, 4Р и т.д.): Состоят из нескольких параллельных рядов пластин. Позволяют пропорционально увеличить нагрузочную способность без изменения шага и динамики.
    • Усиленные (ПРУ): Имеют увеличенную толщину пластин и диаметр валиков, изготовлены из более качественных сталей. Обозначаются, например, ПР-38,1-100 (усиленная).
    • С полыми валиками: Предназначены для установки дополнительных приспособлений, скребков, ковшей (цепи элеваторные).
    • С износостойкими валиками и втулками: С покрытием или изготовленные из специальных сплавов для работы в абразивных средах.
    • С защитным покрытием или из нержавеющей стали: Для коррозионно-активных сред (пищевая, химическая промышленность).
    • Цепи с присоединительным звеном: Для удобства монтажа и демонтажа.

    Расчет и подбор приводной цепи

    Выбор цепи – инженерная задача, учитывающая множество факторов. Упрощенный алгоритм включает следующие шаги:

    1. Определение передаваемой мощности (P) и частот вращения ведущей (n1) и ведомой (n2) звездочек.
    2. Предварительный выбор шага цепи. Меньший шаг обеспечивает более плавный ход, меньший шум, но меньшую нагрузочную способность. Ориентировочно шаг выбирают по частоте вращения малой звездочки (см. таблицу).
    3. Определение числа зубьев звездочек. Минимальное число зубьев малой звездочки (z1) зависит от передаточного числа (i). Рекомендуется z1_min = 29 — 2*i, но не менее 13-17 для нормальных скоростей. Большое число зубьев улучшает динамику, но увеличивает габариты.
    4. Расчет коэффициента эксплуатации (Kэ): Kэ = K1 K2 K3 K4 K5
    5. K6, где:
      • K1 – коэффициент динамичности нагрузки (спокойная, ударная).
      • K2 – коэффициент, учитывающий межосевое расстояние.
      • K3 – коэффициент, учитывающий способ смазки.
      • K4 – коэффициент режима работы (смена, количество часов в сутки).
      • K5 – коэффициент, учитывающий наклон линии центров.
      • K6 – коэффициент способа регулирования натяжения.
    6. Расчет расчетной мощности (Pр): Pр = P
    7. Kэ.
    8. Выбор типа цепи по таблицам номинальной мощности из каталогов производителя. Условие: допускаемая мощность [P] для выбранной цепи при скорости n1 должна быть ≥ Pр.
    9. Проверка числа ударов и давления в шарнире. Особенно важна для высокоскоростных передач.

    Таблица 1: Ориентировочный выбор шага цепи в зависимости от частоты вращения малой звездочки

    Частота вращения малой звездочки, n1 (об/мин)Рекомендуемый максимальный шаг цепи, p (мм)
    До 5038,1 — 50,8 и более
    50 — 20025,4 — 31,75
    200 — 50019,05 — 25,4
    500 — 100012,7 — 19,05
    Более 10009,525 — 12,7

    Таблица 2: Коэффициент эксплуатации Kэ (упрощенный вид)

    ФакторУсловия работыКоэффициент
    Характер нагрузки (K1)Спокойная, равномерная1.0
    Умеренные толчки, переменная1.2 — 1.5
    Способ смазки (K3)Непрерывная картерная (ванна)0.8
    Капельная, периодическая1.0
    Периодическая ручная1.5
    Режим работы (K4)Одна смена1.0
    Непрерывная работа (24/7)1.2 — 1.3

    Монтаж, эксплуатация и обслуживание

    Правильный монтаж и уход критически важны для долговечности цепной передачи.

    • Выравнивание валов: Непараллельность и перекос звездочек приводят к ускоренному износу цепи и боковому спаданию цепи со звездочек.
    • Натяжение: Цепь не должна быть перетянута или иметь чрезмерный провес. Рекомендуется провисание 2-4% от межосевого расстояния. Регулировка осуществляется перемещением одного из валов или натяжным роликом.
    • Смазка: Наиболее важный фактор. Смазка снижает износ шарниров, отводит тепло, защищает от коррозии. Предпочтительны непрерывные методы: капельная, струйная, картерная (ванна). Тип масла – индустриальное, соответствующее скорости и нагрузке.
    • Защита: Установка защитных кожухов повышает безопасность и защищает передачу от пыли, абразива и несанкционированного вмешательства.

    Основные причины выхода из строя и диагностика

    • Износ шарниров (валик-втулка): Естественный процесс, приводящий к удлинению цепи. Нормативное удлинение для замены – 3% от первоначальной длины. Превышение приводит к нарушению зацепления, шуму, ударам по зубьям.
    • Усталостное разрушение пластин: Возникает при циклических нагрузках, превышающих предел выносливости материала.
    • Износ роликов и зубьев звездочек: Часто следствие недостаточной смазки или попадания абразива.
    • Коррозия: Точечная коррозия создает очаги напряжения, снижая общую прочность.
    • Перегрузка: Приводят к пластической деформации или прямому разрыву деталей цепи.

    Регулярный контроль включает измерение длины цепи на фиксированном количестве звеньев, визуальный осмотр на наличие трещин, деформаций и проверку состояния звездочек.

    Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

    Чем отличается втулочно-роликовая цепь от втулочной?

    Втулочная цепь (ПВ) не имеет ролика. В ней втулка непосредственно контактирует с зубом звездочки, что приводит к повышенному трению и износу. Такие цепи применяются при низких скоростях и в качестве тяговых. Ролик в ПР-цепи служит подшипником качения, уменьшая трение и износ при зацеплении.

    Как правильно определить износ цепи?

    Наиболее точный метод – измерение общего удлинения на контрольном участке (обычно 10 или 20 звеньев). Новую цепь укладывают на ровную поверхность и измеряют длину L0 между двумя валиками, отстоящими на N звеньев. В эксплуатации измеряют длину L1 под той же нагрузкой. Износ в процентах = ((L1 — L0) / L0)

  • 100%. Замену рекомендуется производить при достижении 3% удлинения. Также признаком износа является увеличение межосевого расстояния при постоянном натяжении.

  • Можно ли соединять цепи разных производителей?

    Категорически не рекомендуется. Несмотря на соблюдение стандарта ISO, допуски на геометрию и твердость деталей у разных производителей могут незначительно отличаться. Это приводит к неравномерному распределению нагрузки в шарнирах, ускоренному износу и риску разрушения. Цепь на одном приводе должна быть от одного производителя и из одной партии.

    Как выбрать способ смазки?

    Способ смазки зависит от скорости цепи (окружная скорость V, м/с).

    • V < 1 м/с: Периодическая ручная смазка (раз в 6-8 часов).
    • V = 1 — 7 м/с: Капельная или струйная непрерывная смазка.
    • V > 7 м/с: Принудительная циркуляционная смазка с охлаждением масла или картерная (ванна).

При работе в запыленных условиях необходимо использовать защитные кожухи и более частую очистку и смазку.

Почему цепь «спадает» со звездочек?

Основные причины: 1) Перекос валов и звездочек – требует проверки соосности. 2) Чрезмерный износ цепи и/или звездочек – зацепление нарушается. 3) Недостаточное натяжение – приводит к колебаниям и соскакиванию. 4) Неправильный подбор цепи (несоответствие шага цепи и звездочки). 5) Деформация вала или ослабление его крепления.

Что важнее при выборе: разрушающая нагрузка или мощность?

Оба параметра критичны, но на разных этапах. По разрушающей нагрузке проверяется статическая прочность (пиковые, пусковые нагрузки). По допускаемой мощности – динамическая выносливость и износостойкость при длительной работе. Сначала цепь подбирается по мощности с учетом коэффициента эксплуатации, а затем выполняется проверка на статическую прочность по разрушающей нагрузке с коэффициентом запаса не менее 5-7 для приводных цепей.

Войти

Зарегистрироваться

Сбросить пароль

Пожалуйста, введите ваше имя пользователя или эл. адрес, вы получите письмо со ссылкой для сброса пароля.