Цепи роликовые однорядные

Цепи роликовые однорядные: конструкция, стандарты и применение в электротехнике

Цепь роликовая однорядная представляет собой тип приводной цепи, состоящей из чередующихся внутренних и внешних звеньев, соединенных валиками, на которых свободно вращаются ролики. Основное функциональное назначение – передача механической энергии между валами, расположенными на значительном расстоянии друг от друга. В электротехнической и энергетической отраслях данные цепи являются критически важным компонентом для привода вспомогательного оборудования: механизмов натяжения, транспортеров топливоподачи на ТЭЦ, систем золоудаления, вентиляторов, дымососов, а также в системах перемещения кабельной продукции на производстве.

Конструктивные особенности и материалы

Конструкция цепи является определяющим фактором ее надежности и долговечности. Каждое звено собирается из высокопрочных стальных компонентов, подвергаемых термообработке для достижения необходимых механических свойств.

• Внутреннее звено: Состоит из двух внутренних пластин, запрессованных на две втулки. Втулка служит подшипником скольжения для валика.
• Внешнее звено: Состоит из двух внешних пластин, соединенных двумя валиками, которые проходят через втулки внутренних звеньев.
• Ролик: Полая цилиндрическая деталь, свободно вращающаяся на втулке. Его основная функция – уменьшение износа зубьев звездочки и втулки за счет снижения трения качения при зацеплении.
• Валик: Служит осью вращения и соединительным элементом, фиксируемым в отверстиях внешних пластин (часто с помощью стопорных колец, шплинтов или термоусадочной посадки).
• Втулка: Является несущей поверхностью для валика и основным элементом, подверженным износу.

Материалы: Пластины изготавливаются из средне- или высокоуглеродистой стали (например, сталь 45, 50, 40Х). Втулки и ролики – из цементируемых сталей (сталь 20, 15Х). Ключевые детали (валики, втулки, ролики) проходят процесс цементации и закалки для получения твердой износостойкой поверхности (58-62 HRC) и вязкой сердцевины. Пластины часто подвергаются термообработке для повышения усталостной прочности.

Стандарты и основные параметры

Наиболее распространенным и признанным в мире стандартом для роликовых цепей является ANSI B29.1 (американский стандарт), дублируемый международным ISO 606. В России действует ГОСТ 13568-97, который гармонизирован с международными нормами. Основным параметром цепи является шаг (P) – расстояние между центрами соседних валиков. Стандартные ряды: нормальный (Normal Series), усиленный (Heavy Series).

Таблица 1. Основные параметры однорядных роликовых цепей по ГОСТ 13568-97 (выборка)

Обозначение цепи	Шаг (P), мм	Диаметр валика (d1), мм, макс.	Длина втулки (b1), мм, макс.	Ширина цепи (b3), мм, макс.	Разрушающая нагрузка, кН (мин.)	Масса 1м цепи, кг
ПР-8-460 (Chain 08B-1)	12.70	4.45	8.00	7.10	4.4	0.18
ПР-12,7-900 (Chain 12A-1)	12.70	3.66	5.72	6.25	9.0	0.28
ПР-15,875-2270 (Chain 16A-1)	15.875	5.08	10.13	9.65	22.7	0.65
ПР-19,05-3180 (Chain 24A-1)	19.05	5.96	12.57	13.50	31.8	1.18
ПР-25,4-5670 (Chain 32A-1)	25.40	7.94	15.88	17.75	56.7	2.10
ПР-31,75-8870 (Chain 40A-1)	31.75	9.54	19.05	22.61	88.7	3.30

Расчет и выбор цепи для приводов электротехнического оборудования

Выбор цепи является инженерной задачей, требующей учета множества факторов. Упрощенный алгоритм включает следующие шаги:

1. Определение передаваемой мощности (P₁): Мощность на ведущем валу с учетом режима работы и типа приводного двигателя.
2. Вычисление расчетной мощности (P_расч): P_расч = P₁ K₁ K₂, где K₁ – коэффициент, учитывающий условия эксплуатации (нагрузку); K₂ – коэффициент, учитывающий число зубьев малой звездочки (z₁).
3. Выбор шага цепи: По таблицам номинальной мощности (предоставляемым производителями) для заданной частоты вращения малой звездочки (n₁) и расчетной мощности выбирается тип цепи. Меньший шаг обеспечивает более плавный ход и меньший шум, но для передачи большой мощности при умеренных скоростях выгоднее цепи с большим шагом.
4. Определение геометрических параметров: Расчет минимального числа зубьев звездочки (обычно z_1min = 17-19 для нормальных скоростей), оптимального межосевого расстояния (a = (30…50)P), числа звеньев цепи (L_p) и окончательного межосевого расстояния.
5. Проверка на износостойкость и прочность: Расчет давления в шарнирах и сравнение с допустимым, проверка на статическую прочность по коэффициенту запаса.

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Правильная установка и уход напрямую влияют на ресурс цепи. Монтаж требует обеспечения соосности валов и параллельности плоскостей звездочек. Допустимое отклонение не должно превышать 0.25 мм на 1 м длины валов. Цепь должна быть правильно натянута: провисание ветви при нагрузке должно составлять примерно 2-4% от межосевого расстояния. Недостаточное натяжение приводит к сбою зацепления и ударам, чрезмерное – к повышенному износу и потерям мощности.

Смазка является важнейшим фактором. Рекомендуемые методы, в порядке увеличения эффективности:

• Ручная смазка: Кистью или масленкой. Применяется для тихоходных передач (v < 4 м/с).
• Капельная смазка: С помощью масленки-капельницы. Для скоростей до 6-8 м/с.
• Картерная (окунанием) смазка: Звездочка и цепь погружены в масляную ванну. Наиболее эффективный метод для средних скоростей. Уровень погружения – на высоту ролика.
• Циркуляционная смазка: Масло подается под давлением на линию зацепления цепи со звездочкой. Используется для высокоскоростных и сильнонагруженных передач.

Регулярное ТО включает визуальный контроль на наличие усталостных трещин в пластинах, измерение удлинения цепи, проверку состояния звездочек и системы смазки.

Критерии выбора и распространенные ошибки

При подборе цепи для ответственных узлов в энергетике необходимо учитывать:

• Динамические нагрузки: Приводы с пульсирующей нагрузкой (поршневые компрессоры, грохоты) требуют выбора цепи с повышенным запасом прочности и, возможно, использования демпфирующих элементов.
• Агрессивная среда: В условиях ТЭЦ (пыль, зола, влага) рекомендуется применение цепей с защитными покрытиями (цинкование, кадмирование) или специальных исполнений с уплотнениями (O-ринг, X-ринг цепи).
• Температурный режим: Для высоких температур (около печей, котлов) необходимы цепи из термостойких сталей.

Распространенные ошибки: использование цепи несоответствующего шага или серии для заданной нагрузки; установка на изношенные звездочки (приводит к ускоренному износу новой цепи); неверная центровка; применение неподходящей или загрязненной смазки; отсутствие защитного кожуха в зонах возможного попадания посторонних предметов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается цепь ПР по ГОСТ от цепи ANSI?

Цепи ПР (Приводная Роликовая) по ГОСТ 13568-97 и цепи ANSI B29.1 метрического ряда (с суффиксом «B», например, 16B) полностью взаимозаменяемы по геометрическим параметрам. Цепи ANSI с суффиксом «A» (дюймовые) имеют отличные от «B»-серии размеры при том же номинальном шаге (например, ширина). При замене необходимо сверяться с таблицами размеров, так как прямая взаимозаменяемость между сериями A и B, как правило, отсутствует.

Как правильно измерить износ цепи?

Наиболее точный метод – измерение относительного удлинения на контрольном участке (обычно 10 или 20 звеньев) под стандартным натяжением. Цепь считается изношенной и подлежащей замене, когда ее удлинение превышает 3% от первоначальной длины. На практике часто используют метод «провисания»: сильно вытянутую цепь сложно натянуть, она плохо сходит со звездочки. Измерение шага штангенциркулем неточно из-за накопленной ошибки.

Можно ли соединять звенья цепей разных производителей?

Категорически не рекомендуется. Допуски на размеры, твердость и геометрию деталей у разных производителей могут незначительно отличаться. Это приводит к неравномерному распределению нагрузки, повышенному износу и риску обрыва. Следует использовать цепь и соединительное (замыкающее) звено одного производителя и одной партии.

Что такое «усиленная» (Heavy Series) цепь и когда ее применяют?

Усиленная цепь (например, ПРУ по старому ГОСТ, или серия «H» по ANSI) имеет увеличенную толщину пластин и диаметр валика при том же шаге, что и нормальная серия. Это обеспечивает более высокую разрушающую нагрузку и износостойкость. Применяется для ударных и тяжелонагруженных передач, а также когда необходимо уменьшить шаг (для плавности хода), но сохранить прочность. Недостаток – большая масса и цена.

Как выбрать тип смазки для роликовой цепи?

Для цепных передач применяются специальные цепные масла или универсальные индустриальные масла средней вязкости (И-Г-А, И-Г-А 32, 46, 68 по ГОСТ). Основной критерий – скорость цепи. Чем выше скорость, тем ниже должна быть вязкость масла для обеспечения проникновения в зазоры шарниров. При низких скоростях и высоких нагрузках используют более вязкие масла. В условиях запыленности применяют пластичные (консистентные) смазки, но их эффективность ниже, и они требуют более частого обслуживания.

Почему происходит обрыв цепи даже при невысокой нагрузке?

Чаще всего обрыв вызван усталостным разрушением пластин из-за динамических нагрузок и неправильного выбора цепи (недостаточный запас прочности). Другие причины: ударная нагрузка (заклинивание механизма); коррозионное повреждение (особенно в местах соединения валика и пластины); брак при изготовлении (неметаллические включения в стали); критический износ, приводящий к перекосу и заеданию на звездочке; работа на предельно малых звездочках с высоким изгибным напряжением в пластинах.

Заключение

Однорядные роликовые цепи остаются незаменимым и надежным видом приводов для механизмов с большими межосевыми расстояниями в электротехнической и энергетической промышленности. Их правильный выбор, основанный на точном расчете, учете условий эксплуатации и соблюдении правил монтажа и технического обслуживания, гарантирует длительную и безотказную работу ответственного оборудования. Понимание конструкции, стандартов и принципов работы позволяет инженерно-техническому персоналу принимать обоснованные решения при проектировании, ремонте и модернизации приводных систем.