Цепи роликовые длиннозвенные

Цепи роликовые длиннозвенные: конструкция, стандарты и применение в электротехнике

Цепи роликовые длиннозвенные (РДЦ) представляют собой специализированный тип приводных цепей, характеризующийся увеличенным шагом между осями шарнирных соединений. В отличие от стандартных роликовых цепей, они предназначены для передачи механической энергии на низких и средних скоростях при значительных межосевых расстояниях, часто в условиях тяжелых нагрузок и загрязненной среды. В электроэнергетике и смежных отраслях они находят применение в механизмах управления, приводах шинных разъединителей, системах перемещения оборудования, конвейерных линиях для топливоподачи и шлакоудаления на электростанциях, а также в различных вспомогательных технологических установках.

Конструктивные особенности и материалы

Основными элементами роликовой длиннозвенной цепи являются внешние и внутренние пластины, валики, втулки и ролики. Ключевое отличие от цепи общего назначения — конструкция внутреннего звена. В РДЦ внутренняя пластина, втулка и ролик часто представляют собой единую сборку или конструкцию с увеличенной длиной втулки. Это обеспечивает повышенную устойчивость к поперечным нагрузкам и изгибающим моментам, что критично при работе на длинных ненагруженных ветвях.

• Пластины: Изготавливаются из средне- или высокоуглеродистой стали (например, сталь 45, 50) с последующей термообработкой (закалка и отпуск) для достижения требуемой твердости и износостойкости. Форма пластин оптимизирована для снижения веса при сохранении прочности.
• Валики и втулки: Производятся из цементируемых сталей (например, сталь 20, 20Х). Их поверхности подвергаются цементации и закалке, что создает твердый износостойкий поверхностный слой и вязкую сердцевину, устойчивую к ударным нагрузкам. Посадочные поверхности шлифуются для минимизации трения.
• Ролики: Обычно изготавливаются из аналогичных втулкам материалов. Ролик свободно вращается на втулке, выполняя функцию предохранительного элемента, уменьшающего износ зубьев звездочки и самой цепи.
• Смазка и защита: Для работы в запыленных условиях (угольная пыль, зола) применяются цепи с внутренним полостным уплотнением, где в шарнир закладывается консистентная смазка, а установленные манжеты предотвращают попадание абразива. Для агрессивных сред используются цепи с покрытиями (цинкование, кадмирование) или из нержавеющих сталей.

Ключевые параметры и стандартизация

Основным регулирующим стандартом для длиннозвенных цепей в РФ является ГОСТ 13576-81 «Цепи роликовые длиннозвенные. Общие технические условия». Этот стандарт устанавливает ряд типоразмеров, основные геометрические параметры, требования к материалам, прочности и маркировке. Международным аналогом выступает стандарт ISO 1395 (типы MC и MC3).

Основные параметры, определяющие выбор цепи:

• Шаг цепи (t): Расстояние между осями соседних валиков. У РДЦ шаг существенно больше, чем у приводных цепей общего назначения (например, 41, 50, 63, 80, 100 мм и более).
• Ширина внутреннего звена (B): Внутренняя ширина цепи, определяющая совместимость со звездочкой.
• Диаметр ролика (d1): Наружный диаметр ролика.
• Диаметр валика (d2): Диаметр валика, на который устанавливается втулка с роликом.
• Разрушающая нагрузка (Q): Минимальная статическая нагрузка, которую должна выдерживать цепь без разрушения. Является ключевым показателем прочности.
• Испытательная нагрузка (F_исп): Нагрузка, применяемая при контрольных испытаниях.

Таблица 1. Основные параметры цепей РДЦ по ГОСТ 13576-81 (выборка)

Обозначение цепи	Шаг t, мм	Ширина внутр. звена B, мм	Диам. ролика d1, мм	Диам. валика d2, мм	Разрушающая нагрузка Q, кН (min)	Масса 1м, кг
ПРД-19,05-31,8	19,05	12,7	11,91	5,94	31,8	2,2
ПРД-38-60	38,00	25,4	22,23	11,10	60,0	4,5
ПРД-50,8-80	50,80	31,75	28,58	14,20	80,0	7,1
ПРД-63,5-112	63,50	38,10	39,68	19,84	112,0	11,8
ПРД-76,2-160	76,20	50,80	53,98	26,99	160,0	19,5

Расчет и выбор цепи для привода

Выбор цепи РДЦ для конкретного применения — инженерная задача, учитывающая множество факторов. Упрощенный алгоритм включает следующие шаги:

1. Определение расчетной мощности (P_р): P_р = P K₁ K₂, где P — номинальная мощность двигателя, K₁ — коэффициент, учитывающий условия эксплуатации (нагрузка: постоянная, переменная, ударная), K₂ — коэффициент, учитывающий способ смазки (регулярная, капельная, ванная).
2. Выбор числа зубьев ведущей звездочки (z₁): Для РДЦ рекомендуется z₁ ≥ 13-15 зубьев. Меньшее число приводит к повышенному износу и шуму.
3. Определение коэффициента шага (K_t): По таблицам в зависимости от частоты вращения малой звездочки (n₁) и z₁.
4. Расчет шага цепи (t): t = 2,8 ∛( (T₁ K_э) / (ψ
5. [p]) ), где T₁ — вращающий момент на валу малой звездочки, K_э — коэффициент эксплуатации (учитывает K₁, K₂ и другие), ψ — коэффициент ширины цепи, [p] — допускаемое давление в шарнире. Полученное значение округляется до стандартного по ГОСТ.
6. Проверка по частоте вращения: n₁ ≤ n_1max для выбранного шага.
7. Определение межосевого расстояния (a): Оптимальное a = (30…50)t. Для РДЦ с их предназначением оно может быть значительно больше (до 80t и более).
8. Проверка на износостойкость: Расчет давления в шарнире и сравнение с допускаемым.
9. Проверка на статическую прочность: S = Q / (F₁ + F_v + F_f) ≥ [S], где F₁ — окружное усилие, F_v — центробежное усилие (для РДЦ обычно мало), F_f — усилие от провисания, [S] — нормативный коэффициент запаса прочности (для РДЦ обычно ≥ 7).

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Правильный монтаж и обслуживание напрямую влияют на ресурс цепи.

• Монтаж: Ось вала звездочки должна быть параллельна, а плоскости звездочек — соосны. Допустимое смещение не более 0.25 мм на 100 мм длины вала. Цепь соединяется с помощью специальных соединительных (замковых) звеньев, которые после установки фиксируются шплинтами или стопорными пластинами. Натяжение должно обеспечивать стрелу провисания натянутой ветви в пределах 2-4% от межосевого расстояния.
• Смазка: Является важнейшим фактором. Для РДЦ применяются пластичные смазки (например, Литол-24) или жидкие индустриальные масла (И-Г-А, И-Г-Д). Метод смазывания зависит от скорости: при v < 1 м/с — периодическая ручная смазка; при 1-7 м/с — капельная или в ванне; при более высоких скоростях (редко для РДЦ) — принудительная циркуляция.
• Контроль и замена: Регулярный визуальный контроль на наличие усталостных трещин в пластинах, износ шарниров (удлинение цепи), износ роликов и зубьев звездочки. Удлинение цепи более 3-5% от номинального шага является основанием для замены. Замена цепи и звездочек должна производиться комплектом.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие цепи ПРД от цепи ПР (приводной роликовой)?

Цепи ПР (по ГОСТ 13568-75) предназначены для передачи мощности на высоких скоростях при относительно небольших межосевых расстояниях. Цепи ПРД имеют увеличенный шаг и специальную конструкцию внутреннего звена (удлиненная втулка), что обеспечивает им повышенную жесткость и устойчивость к провисанию на длинных ненагруженных участках. Они рассчитаны на меньшие скорости, но большие статические и динамические нагрузки в условиях значительных межцентровых расстояний.

Как правильно определить износ цепи РДЦ?

Основной показатель износа — увеличение длины цепи (удлинение) из-за выработки шарниров. Для измерения фиксируют цепь в натянутом состоянии и замеряют длину, например, 10 или 20 звеньев. Полученное значение сравнивают с номинальной длиной (шаг

• количество звеньев). Превышение на 3% для ответственных приводов и 5-6% для второстепенных указывает на необходимость замены. Также признаками износа являются увеличение зазора между роликом и втулкой, форма «седловины» на зубе звездочки.

Можно ли использовать цепь РДЦ в условиях повышенной влажности или на открытом воздухе?

Стандартные цепи из углеродистой стали подвержены коррозии. Для таких условий следует выбирать цепи с защитным покрытием (оцинкованные, кадмированные) или изготовленные из коррозионно-стойких материалов (например, из нержавеющей стали марки A2 или A4). При этом необходимо учитывать, что покрытие может снижать допустимое давление в шарнире, а нержавеющие стали имеют более низкие прочностные характеристики, чем термообработанные углеродистые стали.

Как выбрать звездочку для цепи РДЦ?

Звездочка должна строго соответствовать цепи по шагу, ширине и диаметру ролика. Расчетный делительный диаметр D = t / sin(180°/z). Материал звездочек — обычно сталь 45, 40Х, 40ХН с термообработкой (улучшение или закалка ТВЧ рабочей поверхности). Твердость зубьев звездочки должна быть на 20-30 HB выше твердости валиков цепи для минимизации износа. При работе в абразивной среде возможно использование звездочек с наплавленными или сменными зубьями из износостойких сплавов.

Что делать, если требуемая длина цепи не кратна шагу?

Цепь поставляется в виде отрезков, как правило, кратных 1 метру или в бухтах. Точная длина набирается из целого числа звеньев. Для соединения концов используются специальные соединительные (замковые) звенья. Если точное попадание в межосевое расстояние критично, оно регулируется за счет перемещения опор валов (натяжных устройств) или применения натяжных звездочек (башмаков).

Заключение

Цепи роликовые длиннозвенные являются надежным и проверенным решением для приводов с большими межосевыми расстояниями в условиях энергетики и тяжелой промышленности. Их правильный выбор, основанный на расчете прочности и износостойкости, а также последующий грамотный монтаж и систематическое техническое обслуживание, включающее регулярную смазку и контроль состояния, обеспечивают длительный и безотказный ресурс работы всего механизма. Соблюдение требований ГОСТ и рекомендаций производителей позволяет минимизировать риски простоев и повысить общую надежность технологического оборудования.