Цепи приводные втулочные ГОСТ 13568

Цепи приводные втулочные ГОСТ 13568: конструкция, параметры и применение

Цепь приводная втулочная по ГОСТ 13568-97 представляет собой тягово-приводной элемент, предназначенный для передачи механической энергии в цепных передачах общего назначения. Данный стандарт распространяется на роликовые и втулочные цепи с шагом от 8 до 80 мм, используемые в приводах промышленного оборудования, сельскохозяйственных машинах, конвейерных системах и других механизмах при умеренных и высоких скоростях. Отличительной чертой втулочной цепи (обозначаемой индексом «ПВ») является отсутствие ролика, что удешевляет конструкцию и повышает износостойкость при работе в условиях загрязнения, однако увеличивает трение и нагрев в шарнире.

Конструктивные особенности и материалы

Цепь состоит из последовательно соединенных звеньев. Основными элементами являются внешние пластины, внутренние пластины, втулки, валики и, в случае роликовой модификации, ролики. Валик запрессовывается во внешние пластины, образуя жесткое соединение. Втулка запрессовывается во внутренние пластины и свободно вращается на валике, образуя шарнир. В цепи типа ПВ (втулочной) ролик отсутствует, и взаимодействие с зубьями звездочки происходит непосредственно по наружной поверхности втулки. Это повышает износостойкость шарнира в абразивной среде, но увеличивает потери на трение.

Материалы изготовления регламентированы стандартом и подбираются исходя из требований к прочности и износостойкости:

• Пластины: Сталь марок 45, 50, 40Х, 40ХН, подвергнутая термической обработке (закалка и отпуск) для достижения высокой прочности и усталостной выносливости.
• Валики и втулки: Сталь марок 15, 20, 20Х с последующей цементацией и закалкой для получения твердой износостойкой поверхности (58-65 HRC) и вязкой сердцевины.
• Ролики (для роликовых цепей): Сталь 15, 20, 20Х с аналогичной термообработкой.

Основные параметры и размеры согласно ГОСТ 13568-97

Ключевым параметром цепи является шаг (P) – расстояние между осями соседних валиков. ГОСТ 13568 устанавливает единый ряд шагов. Для каждого шага определены все остальные геометрические и прочностные характеристики. Важнейшим параметром является разрушающая нагрузка (Q), которая указывает на минимальное статическое усилие, которое должна выдерживать цепь.

Таблица 1. Основные параметры цепей по ГОСТ 13568 (выдержка)

Обозначение цепи	Шаг P, мм	Диаметр валика d, мм, не более	Диаметр втулки d1, мм, не более	Длина внутреннего звена b1, мм, не более	Разрушающая нагрузка Q, кН (тс), не менее
ПР-8-460	8.00	3.30	4.09	5.00	4.60 (0.47)
ПВ-12,7-900	12.70	4.45	5.30	7.25	9.00 (0.92)
ПР-15,875-2270	15.875	5.08	6.05	9.10	22.70 (2.31)
ПВ-19,05-2270	19.05	5.96	7.06	11.30	22.70 (2.31)
ПР-25,4-5670	25.40	7.94	8.53	15.10	56.70 (5.78)
ПР-38,1-11100	38.10	11.10	12.71	22.80	111.00 (11.31)
ПР-50,8-22200	50.80	15.88	17.81	30.50	222.00 (22.63)
ПР-63,5-35000	63.50	19.84	22.55	38.10	350.00 (35.68)

Обозначение цепи расшифровывается следующим образом: ПР – приводная роликовая, ПВ – приводная втулочная; следующее число – шаг цепи в миллиметрах, умноженный на 10 (например, 12,7 мм обозначается как 127); последнее число – разрушающая нагрузка в десятках ньютонов (для ПР-12,7-900: 900*10 = 9000 Н ≈ 0.9 тс).

Модификации и специальные исполнения

На базе стандартных цепей изготавливаются модификации для расширения функциональных возможностей:

• Усиленные цепи (индекс «У»): Имеют повышенную разрушающую нагрузку за счет увеличения сечения пластин и диаметра валиков. Обозначаются, например, ПР-19,05-3180У.
• Цепи с твердостью пластин по Бринеллю 300 HB и более (индекс «Т»): Предназначены для работы в условиях интенсивного абразивного износа.
• Изогнутые пластины (индекс «Г»): Пластины имеют радиусную форму для повышения усталостной прочности.
• Многорядные цепи: Состоят из нескольких параллельных рядов стандартных цепей, соединенных общими валиками. Обозначаются добавлением через дефис числа рядов (например, ПР-19,05-3180-2 – двухрядная). Разрушающая нагрузка многорядной цепи приблизительно пропорциональна числу рядов.
• Цепи с приставными деталями: Могут оснащаться пластинами с отверстиями, кронштейнами, скобами для использования в качестве тяговых в конвейерах и элеваторах.

Критерии выбора и расчет цепной передачи

Выбор цепи по ГОСТ 13568 осуществляется на основе кинематического и силового расчета передачи. Основные исходные данные: передаваемая мощность (P, кВт), частота вращения ведущей звездочки (n1, об/мин), передаточное число (i), условия эксплуатации (нагрузочный режим, расположение, смазка).

Расчет ведется в следующем порядке:

1. Определение расчетной мощности с учетом коэффициента эксплуатации K_э, который учитывает динамичность нагрузки, характер смазки, продолжительность работы в сутки и угол наклона линии центров.
2. Выбор числа зубьев ведущей звездочки (z1). Рекомендуется z1 ≥ 17-19 для высоких скоростей. Число зубьев ведомой звездочки: z2 = z1
3. i.
4. По таблицам номинальной мощности, передаваемой однорядной цепью, выбирается шаг цепи. Чем меньше шаг, тем более плавный и бесшумный ход, выше допустимая частота вращения. Для тяжелых ударных нагрузок и низких скоростей выбирают цепи большего шага.
5. Определение требуемого количества рядов (коэффициента ряда K_p).
6. Проверка по частоте вращения и давлению в шарнире.
7. Определение геометрических параметров передачи: межосевое расстояние (оптимально a = (30…50)P), длина цепи в шагах, диаметры делительных окружностей звездочек.
8. Расчет усилия в цепи и проверка запаса прочности относительно разрушающей нагрузки Q. Нормативный запас прочности [n] обычно составляет для приводных цепей 7-10 в зависимости от условий.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Правильный монтаж и обслуживание критически важны для долговечности цепной передачи. Монтаж осуществляется с использованием натяжных устройств или регулировкой межосевого расстояния. Провисание ведомой ветви не должно превышать (0.01…0.02)a. Соосность валов звездочек должна быть строго выдержана. Цепь соединяется с помощью специальных соединительных (замковых) звеньев, которые могут быть разборными или неразборными. Для нечетного числа звеньев в цепи используют переходные (изогнутые) пластины.

Смазка является ключевым фактором ресурса. Предпочтительна непрерывная подача масла в зону зацепления. При невозможности организовать циркуляционную смазку применяют капельную, внутришарнирную (через определенные интервалы) или картерную (окунанием). Консистентные смазки менее эффективны и применяются только для тихоходных передач. Необходимо обеспечить защиту передачи от попадания абразивной пыли и влаги.

Основные признаки износа и необходимости замены: увеличение шага цепи более чем на 3-5% от номинального (определяется по удлинению цепи под мерным усилием), появление люфта в шарнирах, заметный износ зубьев звездочек (изменение формы). Эксплуатация изношенной цепи приводит к ускоренному разрушению звездочек и сбоям в работе передачи.

Области применения и сравнение с аналогами

Цепи ГОСТ 13568 находят применение в широком спектре отраслей: приводы станков, насосов, вентиляторов, компрессоров; конвейеры и элеваторы; сельскохозяйственная техника (комбайны, косилки); деревообрабатывающее и горнодобывающее оборудование. Втулочные цепи (ПВ) чаще используются в условиях повышенного загрязнения и при умеренных скоростях, где важна стойкость к абразиву. Роликовые цепи (ПР) – основной выбор для высокоскоростных и высоконагруженных приводов общего назначения.

В сравнении с цепями по международным стандартам ISO (ANSI) цепи ГОСТ 13568 имеют полную взаимозаменяемость по геометрическим параметрам для большинства стандартных шагов (08B = ПР-8, 12B = ПВ-12,7, 16B = ПР-15,875 и т.д.). Однако могут отличаться по уровню разрушающей нагрузки и материалам. При выборе аналога необходимо сверять не только шаг, но и внутреннюю ширину и диаметр валика.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между цепями ПР и ПВ по ГОСТ 13568?

Цепь ПР (приводная роликовая) имеет ролик, свободно вращающийся на втулке. Ролик уменьшает трение при зацеплении с зубом звездочки и снижает износ. Цепь ПВ (приводная втулочная) ролика не имеет. Втулка непосредственно контактирует с зубом. Это повышает износостойкость шарнира в условиях абразивного загрязнения (пыль, песок не попадают между втулкой и роликом), но увеличивает трение и нагрев, ограничивая допустимые скорости.

Как правильно определить износ цепи и когда ее необходимо заменять?

Наиболее точный метод – измерение относительного удлинения под действием контрольного усилия. Цепь считают изношенной, если ее длина увеличилась на 3% и более от первоначальной при измерении на участке, включающем не менее 50 звеньев. На практике часто используют эмпирический метод: оттянуть цепь на звездочке и измерить величину отхода. Если цепь отходит от зуба звездочки более чем на половину высоты зуба, ее износ критичен. Также признаками износа являются повышенный шум, рывки в работе и видимое провисание при нормальном натяжении.

Можно ли соединять цепи разных производителей, но одного обозначения по ГОСТ?

Теоретически, если цепи изготовлены в строгом соответствии с ГОСТ 13568, они должны быть взаимозаменяемы. Однако на практике возможны отклонения в допусках, твердости материалов и технологии сборки. Соединение цепей от разных производителей в одной передаче не рекомендуется, так как это может привести к неравномерному распределению нагрузки и ускоренному износу. В крайнем случае, следует проверить сопрягаемость звеньев и шарниров вручную перед монтажом.

Какой тип смазки является наиболее эффективным для цепей ГОСТ 13568?

Наиболее эффективна непрерывная циркуляционная смазка очищенным маслом, подаваемым под давлением в зону зацепления. Это обеспечивает отвод тепла и постоянное наличие масляной пленки в шарнире. Для передач со скоростью до 8 м/с допустима картерная (окунанием) или капельная смазка. Консистентные пластичные смазки (типа Литол) рекомендуются только для тихоходных передач (скорость до 3 м/с) и в условиях, где невозможно удержать жидкое масло. Важно использовать масла с противозадирными и антиокислительными присадками.

Что означает обозначение ПР-25,4-5670-2Т?

Данное обозначение расшифровывается следующим образом: Приводная Роликовая цепь с шагом 25,4 мм, разрушающей нагрузкой 56700 Н (≈5,67 тс), двухрядная (2), с повышенной твердостью пластин (Т) – не менее 300 HB. Это усиленная модификация, предназначенная для работы под высокой нагрузкой в условиях абразивного износа.

Как подобрать аналог цепи по стандарту ANSI/ISO?

Основной критерий – шаг в дюймах. Например, шаг 15,875 мм соответствует 5/8″ = 0,625″, что соответствует цепи ANSI 10B (хотя метрический шаг 15,875 иногда округляют до 16 мм). Более точная таблица соответствия: ПР-12,7 = 08B, ПВ-12,7 = 12B, ПР-15,875 = 10B, ПР-19,05 = 12B, ПР-25,4 = 16B, ПР-31,75 = 20B, ПР-38,1 = 24B. При подборе необходимо также сверять внутреннюю ширину b1 и диаметр валика d1, так как полной идентичности может не быть.