Цепи роликовые двухрядные ANSI

Цепи роликовые двухрядные ANSI: конструкция, стандарты и применение в промышленных приводах

Цепи роликовые двухрядные, соответствующие стандарту ANSI (Американский национальный институт стандартов), представляют собой ключевой компонент в системах передачи механической энергии в условиях высоких нагрузок и требований к надежности. В отличие от однорядных цепей, двухрядная конструкция предполагает наличие двух параллельных рядов пластин, внутри которых на втулках или валиках установлены ролики. Это удвоение ширины существенно увеличивает несущую способность цепи, распределяя нагрузку по большей площади, что делает ее незаменимой для мощных конвейерных систем, тяжелого промышленного оборудования, приводов бумагоделательных машин, элеваторов и сельскохозяйственной техники.

Конструктивные особенности и материалы

Стандартная конструкция двухрядной роликовой цепи ANSI включает следующие элементы:

• Внутренние звенья: Состоят из двух внутренних пластин, запрессованных на две втулки. На втулки свободно надеваются ролики. Во внутреннем звене используется по две пластины с каждой стороны, что и формирует «два ряда».
• Внешние звенья: Состоят из двух внешних пластин, скрепленных двумя валиками, проходящими через втулки внутренних звеньев. В двухрядной цепи внешнее звено также состоит из двух пластин с каждой стороны.
• Валики и втулки: Изготавливаются из высокоуглеродистой или легированной стали, подвергаются цементации и закалке для достижения высокой поверхностной твердости (HRC 45-60) и износостойкости при сохранении вязкой сердцевины.
• Ролики: Как правило, полые, закаленные. Их функция – уменьшение трения и износа при контакте с зубьями звездочки.
• Пластины: Штампуются из среднеуглеродистой стали (например, марки 50) и подвергаются термообработке для обеспечения необходимой прочности на растяжение и усталостной выносливости.

Для работы в агрессивных средах (влажность, химические пары, абразивная пыль) цепи могут поставляться с различными покрытиями: оцинковка, никелирование, оксидирование или с применением нержавеющих сталей марок AISI 304, 316.

Система обозначений и основные стандартные размеры (ANSI B29.1)

Стандарт ANSI B29.1 регламентирует размеры, допуски и прочностные характеристики. Обозначение цепи включает шаг (в долях дюйма) и номер, указывающий на ее серию и ширину. Для двухрядных цепей к обозначению добавляется префикс «D» (Double) или непосредственно указывается количество рядов.

Таблица 1. Основные параметры популярных типов двухрядных цепей ANSI

Обозначение ANSI	Шаг, P (дюйм/мм)	Диаметр ролика, d1 (мм)	Внутренняя ширина, b1 (мм)	Диаметр валика, d2 (мм)	Средняя прочность на растяжение, кН (min)	Масса 1м, кг (прибл.)
40-2 (или C40-2)	0.500″ / 12.70	7.92	7.95	3.96	28.5	1.30
50-2 (или C50-2)	0.625″ / 15.875	10.16	9.53	5.08	44.5	2.10
60-2 (или C60-2)	0.750″ / 19.05	11.91	12.57	5.94	66.7	3.00
80-2 (или C80-2)	1.000″ / 25.40	15.88	15.88	7.92	111.2	5.10
100-2 (или C100-2)	1.250″ / 31.75	19.05	19.05	9.53	173.4	7.50
120-2 (или C120-2)	1.500″ / 38.10	22.23	25.40	11.10	250.0	11.00
140-2 (или C140-2)	1.750″ / 44.45	25.40	25.40	12.70	340.0	14.50
160-2 (или C160-2)	2.000″ / 50.80	28.58	31.75	14.29	445.0	18.50

Критерии выбора и расчет привода

Выбор двухрядной цепи ANSI осуществляется на основе инженерного расчета, учитывающего:

• Передаваемая мощность (P, кВт): Определяет требуемый запас прочности.
• Частота вращения ведущей звездочки (n1, об/мин): Высокие скорости требуют цепей с меньшим шагом для снижения динамических нагрузок и шума.
• Передаточное число (i): Влияет на количество зубьев и диаметры звездочек.
• Условия эксплуатации: Наличие ударных нагрузок, загрязнения, необходимость смазки, температурный режим.

Расчет ведется по методике, основанной на определении расчетной мощности с введением поправочных коэффициентов:

P_расч = P K₁ K₂ K₃ K₄

• K₅, где:

• K₁ – коэффициент, учитывающий условия смазки (от 0.8 для плохой до 1.5 для непрерывной циркуляционной).
• K₂ – коэффициент, учитывающий характер нагрузки (1.0 – равномерная, до 2.0 – с сильными ударами).
• K₃ – коэффициент, учитывающий способ регулировки натяжения (0.8 – с натяжным устройством, 1.25 – без регулировки).
• K₄ – коэффициент, учитывающий угол наклона линии центров (1.0 для горизонтальных, до 1.3 при больших углах).
• K₅ – коэффициент режима работы (1.0 – одна смена, до 1.7 – круглосуточная).

По полученной P_расч и частоте вращения малой звездочки по таблицам стандарта ANSI B29.1 выбирается типоразмер цепи (шаг, рядность). Далее определяется число зубьев звездочек, их диаметры, длина цепи в шагах, межосевое расстояние и проверяется запас прочности по разрушающей нагрузке (коэффициент запаса должен быть не менее 8-12 для приводных цепей).

Монтаж, натяжение и смазка

Правильный монтаж и обслуживание критически важны для долговечности двухрядной цепи.

• Монтаж: Звездочки должны быть соосными, их плоскости – параллельными. Цепь соединяется с помощью соединительного (замкового) звена. Направление вращения должно быть таким, чтобы свободная (ведомая) ветвь находилась снизу для лучшего провисания и естественного сцепления со звездочкой.
• Натяжение: Оптимальное провисание ведомой ветви обычно составляет 2-4% от межосевого расстояния. Чрезмерное натяжение ведет к повышенному износу шарниров и подшипников валов, недостаточное – к срыву цепи и повышенной динамике.
• Смазка: Является основным фактором, определяющим ресурс. Предпочтительна непрерывная подача жидкого масла в зону стыка цепи и звездочки. При невозможности – регулярное капельное смазывание или периодическая ванна. Консистентные смазки не рекомендуются, так как не проникают в зазоры шарниров. Для цепей в пыльных условиях используются масла с липкими (адгезионными) присадками.

Типовые неисправности и диагностика

Основные причины выхода из строя двухрядных цепей:

• Износ шарниров (валик-втулка): Приводит к удлинению цепи (вытяжке). Допустимое удлинение – не более 3% от первоначальной длины. При превышении этого значения цепь может начать соскакивать со звездочек.
• Усталостное разрушение пластин: Возникает при циклических нагрузках, превышающих предел выносливости материала.
• Повреждение роликов: Трещины, смятие из-за перегрузок или ударного контакта с зубьями.
• Коррозия и абразивный износ: Ускоряют процесс износа шарниров и снижают прочность пластин.

Регулярный мониторинг включает измерение длины цепи на фиксированном количестве звеньев, визуальный осмотр на наличие трещин, деформаций и проверку свободы вращения роликов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие цепи ANSI от цепи по стандарту ISO (DIN)?

Цепи ANSI и ISO (европейский стандарт, ранее DIN) метрически несовместимы, несмотря на схожесть размеров. Ключевые отличия: размеры ANSI основаны на дюймовой системе (шаг в долях дюйма), а ISO – на метрической. Профиль зубьев звездочек, внутренняя ширина и диаметры роликов также различаются. Установка цепи ANSI на звездочку ISO (и наоборот) приведет к ускоренному износу и возможному соскакиванию цепи.

Когда следует выбирать двухрядную цепь вместо однорядной?

Двухрядная цепь выбирается в случаях, когда передаваемая мощность или нагрузка превышают возможности однорядной цепи того же шага, но увеличение шага (переход на более тяжелую серию) нежелательно из-за ограничений по скорости (шаг больше – выше динамические нагрузки) или габаритам звездочек. Двухрядная цепь обеспечивает большую нагрузочную способность при сохранении плавности хода, характерной для меньшего шага.

Как правильно определить износ цепи и момент ее замены?

Наиболее объективный метод – измерение фактической длины N звеньев штангенциркулем и сравнение с номинальной длиной (N x шаг P). Износ считается недопустимым, если удлинение превышает 3%. На практике часто измеряют провисание на заданном межосевом расстоянии или наличие «проскока» цепи при ручном проворачивании на неподвижной звездочке.

Можно ли соединить две однорядные цепи, чтобы получить двухрядную?

Нет, это технически неверно и опасно. Двухрядная цепь – это цельная конструкция, где внутренние звенья объединены общими валиками, проходящими через оба ряда пластин. Соединение двух отдельных цепей не обеспечит равномерного распределения нагрузки, приведет к перекосу и быстрому разрушению.

Какие существуют альтернативы двухрядным цепям ANSI при высоких нагрузках?

При экстремальных нагрузках и низких скоростях рассматриваются цепи с большим шагом (ANSI 160, 200), трех- и четырехрядные цепи, а также специальные цепи с усиленными пластинами (серия «H» – Heavy). В случаях, где критичны плавность и скорость, могут применяться зубчатые ремни или шевронные передачи, но они, как правило, проигрывают цепям в компактности, долговечности в грязных средах и стоимости при больших передаваемых мощностях.

Какой тип смазки является оптимальным для двухрядных приводных цепей?

Оптимальным является жидкое индустриальное масло (ISO VG 68-150) с антиизносными присадками, подаваемое капельно или струйно непосредственно на внутренние поверхности пластин у ведущей звездочки. Для цепей, работающих в условиях высоких температур, используются масла с высокой температурой вспышки; в условиях влажности – с антикоррозионными добавками. Смазка должна быть регулярной и соответствовать рекомендациям производителя цепи.