Цепи с полыми валиками

Добавлено 30.10.2025

Цепи с полыми валиками: конструкция, стандарты, применение и монтаж

Цепь с полыми валиками (англ. Hollow Pin Chain) представляет собой специализированную модификацию приводной роликовой цепи, в которой один или несколько валиков выполнены полыми. Эта конструктивная особенность позволяет осуществлять крепление дополнительных элементов (пластин, кронштейнов, скребков, полок) непосредственно через отверстие в валике с помощью болтов или шпилек, создавая цепной конвейер или привод со сложной траекторией. Данный тип цепей является ключевым компонентом в создании конвейерных и транспортирующих систем, где требуется совмещение передачи тягового усилия и непосредственного перемещения грузов.

Конструктивные особенности и отличия от стандартных роликовых цепей

Базовая конструкция цепи с полыми валиками наследует принципы действия стандартной роликовой цепи по ГОСТ 13568-97 (ISO 606). Основными элементами являются внутренние и наружные звенья. Внутреннее звено состоит из двух пластин, соединенных двумя валиками, на которые запрессованы втулки и свободно вращающиеся ролики. Наружное звено образовано двумя пластинами, соединенными валиками, проходящими через втулки внутренних звеньев.

Критическое отличие заключается в валиках. В цепи с полыми валиками стандартные сплошные валики заменены на полые трубчатые элементы, прошедшие термическую обработку для обеспечения высокой поверхностной твердости и износостойкости. Полый валик имеет сквозное цилиндрическое отверстие по всей длине, диаметр которого стандартизирован. В зависимости от исполнения, полыми могут быть все валики цепи или только выбранные (например, каждый второй или третий), что определяется задачей крепления навесного оборудования.

Существует два основных типа исполнения:

Цепь с полыми валиками (Hollow Pin): Отверстие в валике предназначено для установки крепежного элемента. Ролик остается стандартным, свободно вращающимся.
Цепь с полыми валиками и приваренными пластинами (Hollow Pin with Top Plate): К наружным пластинам звена приварена дополнительная плоская или профилированная пластина (платформа) с монтажными отверстиями. Это создает готовую площадку для крепления, что упрощает монтаж и повышает жесткость узла крепления.

Материалы, стандарты и типоразмеры

Производство цепей с полыми валиками регламентируется международными и национальными стандартами, что обеспечивает взаимозаменяемость и предсказуемые характеристики.

Основной стандарт: ISO 6971 (в России – ГОСТ 13568-97, который включает в себя типы ПВ – цепь с полыми валиками, и ПВП – цепь с полыми валиками и приваренными пластинами).
Шаг цепи: Определяется по тому же ряду, что и стандартные приводные цепи: от 1/4″ (6,35 мм) до 3″ (76,2 мм) и более. Наиболее распространены в конвейерных системах шаги 3/4″ (12,7 мм), 1″ (25,4 мм), 1.5″ (38,1 мм).
Материалы: Для пластин используется среднеуглеродистая сталь (например, 50 или 40Х), подвергнутая закалке для достижения прочности на растяжение. Валики и втулки изготавливаются из легированных сталей (например, 20ХН3А, 15ХН) с последующей цементацией и закалкой до высокой твердости (HRC 58-62). Ролики – из цементируемой стали. Для работы в агрессивных средах (пищевая, химическая промышленность) применяются цепи из нержавеющих сталей марок AISI 304, AISI 316.

**Таблица 1. Основные параметры некоторых типоразмеров цепей с полыми валиками по ГОСТ 13568-97 (аналог ISO 6971)**
Обозначение (Шаг, дюймы)	Шаг t, мм	Диаметр валика d, мм	Диаметр отверстия в валике d_h, мм	Мин. разрушающая нагрузка, кН	Типовое применение
08B-HP	12.70	8.51	4.5	17.8	Легкие конвейеры, упаковочное оборудование
10B-HP	15.875	10.16	6.0	22.2	Транспортеры средних нагрузок
12B-HP	19.05	12.07	8.0	28.9	Общего машиностроения
16B-HP	25.40	15.88	10.0	65.0	Тяжелые конвейеры, лесная промышленность
20B-HP	31.75	19.05	12.0	100.0	Крупногабаритные системы, металлургия

Области применения и примеры использования

Сфера применения цепей с полыми валиками практически полностью сосредоточена в области транспортировки и конвейерных систем.

Конвейеры общего назначения (пластинчатые, скребковые, полочные): К полым валикам крепятся несущие пластины, скребки или поперечные планки (полки), формируя непрерывную транспортирующую поверхность.
Пивоваренная и пищевая промышленность: Цепи из нержавеющей стали с приваренными пластинами используются в бутылочных, банковых разливочных и упаковочных линиях.
Лесопильная и деревообрабатывающая промышленность: Мощные цепи с крупным шагом и усиленными пластинами применяются в рольгангах и подающих механизмах для бревен и пиломатериалов.
Автомобильная промышленность: В сборочных и окрасочных линиях, где требуется точное позиционирование кузова или агрегата на подвесных транспортерах.
Сельское хозяйство: В элеваторах, нориях, кормораздающих и уборочных комплексах.
Переработка отходов: В мусоросортировочных комплексах и шнековых прессах.

Критерии выбора и расчет параметров

Выбор цепи с полыми валиками является инженерной задачей, требующей учета множества факторов.

Определение нагрузки: Рассчитывается общее тяговое усилие на цепь. Оно складывается из веса перемещаемого груза, веса самой цепи и навесных элементов, сил трения, ускорения и т.д. Статическая нагрузка умножается на коэффициент запаса прочности (обычно от 5 до 10 для конвейеров, в зависимости от условий работы). Полученное значение не должно превышать минимальную разрушающую нагрузку цепи из таблицы данных производителя.
Выбор шага цепи: Меньший шаг обеспечивает более плавный ход, меньше шума и динамических нагрузок, но для передачи большой мощности или при высоких скоростях может потребоваться многорядная цепь. Большой шаг повышает жесткость и позволяет использовать более массивное навесное оборудование, но требует звездочек большего диаметра.
Определение диаметра отверстия в валике: Необходимо исходя из диаметра крепежного болта или шпильки. Важно учитывать, что крепеж не должен быть натянут, чтобы не препятствовать свободному вращению ролика вокруг валика.
Условия эксплуатации: При наличии абразивного износа выбирают цепи с упрочненными роликами или защитными покрытиями. Для влажных и химически агрессивных сред обязательны цепи из нержавеющей стали. При высоких температурах учитывают снижение прочности материала.
Скорость движения: Высокие скорости (более 1-1.5 м/с) требуют повышенного внимания к смазке и балансировке системы, могут диктовать выбор цепи с меньшим шагом.

Монтаж, смазка и техническое обслуживание

Правильный монтаж и обслуживание напрямую влияют на ресурс цепи и всей системы.

Монтаж: Установка цепи на звездочки должна производиться с правильным натяжением. Провисание ветви, не находящейся под нагрузкой, обычно должно составлять 2-4% от межосевого расстояния. Крепление навесных элементов к полым валикам осуществляется болтами с контргайкой или шпильками. Крепеж должен быть затянут с моментом, исключающим самопроизвольное откручивание, но без перетяжки, которая может привести к деформации валика и заклиниванию ролика.
Смазка: Является важнейшим фактором долговечности. Смазочный материал должен проникать в зазоры между валиком и втулкой, втулкой и роликом. Предпочтительна регулярная капельная или циркуляционная смазка. Для цепей в пищевой промышленности используются специальные нетоксичные смазки, разрешенные к контакту с продуктами (класс NSF H1).
Обслуживание: Включает регулярный визуальный контроль на предмет износа, усталостных трещин в пластинах, проверку состояния крепежа навесных элементов. Критическим параметром является удлинение цепи из-за износа шарниров. Для большинства применений цепь подлежит замене при удлинении на 3% от первоначальной длины.

Преимущества и недостатки по сравнению с альтернативными решениями

Преимущества:

Универсальность и модульность: Возможность создания конвейерной ленты любой ширины и конфигурации путем крепления различных элементов.
Высокая прочность и надежность: Использование стандартных, отработанных конструкций роликовых цепей.
Хорошая ремонтопригодность: Возможность замены отдельных изношенных секций или навесных элементов.
Широкий диапазон размеров и материалов: Возможность подбора решения для любых нагрузок и условий.

Недостатки и ограничения:

Более высокая стоимость по сравнению со стандартными приводными цепями.
Ограниченная скорость из-за наличия навесных элементов и связанных с ними инерционных нагрузок.
Повышенные требования к смазке из-за наличия дополнительных мест контакта крепежа.
Необходимость точного монтажа и центровки во избежание перекосов и заклинивания.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем принципиально отличается цепь с полыми валиками от цепи с приваренными пластинами?

Цепь с полыми валиками (Hollow Pin) предоставляет только отверстие для крепления, и пользователь самостоятельно проектирует и крепит навесной элемент. Цепь с полыми валиками и приваренной пластиной (Hollow Pin with Top Plate) имеет готовую монтажную площадку, что упрощает и ускоряет сборку конвейера, а также повышает жесткость узла крепления, но является более специализированным и, как правило, более дорогим решением.

Можно ли использовать стандартные звездочки для цепей с полыми валиками?

Да, в абсолютном большинстве случаев цепи с полыми валиками имеют те же геометрические параметры шага, диаметра ролика и ширины, что и их стандартные аналоги (например, цепь 16B-HP совместима со звездочками для цепи 16B). Однако необходимо убедиться, что выступающие части крепежных элементов, установленных в полые валики, не будут задевать за зубья или тело звездочки.

Как правильно выбрать диаметр крепежного болта для отверстия в валике?

Диаметр болта (шпильки) должен быть на 0.5-1 мм меньше номинального диаметра отверстия в валике (d_h). Это гарантирует свободную установку без необходимости запрессовки, которая может привести к деформации валика и заклиниванию ролика. Нагрузку должен нести болт на срез, а не посадка с натягом.

Как бороться с самооткручиванием болтов крепления навесных элементов?

Рекомендуется использовать крепеж с фиксирующими элементами: контргайки, пружинные или зубчатые шайбы (шайбы Гровера), стопорение проволокой. В высоконагруженных и вибрационных системах эффективно применение резьбовых фиксаторов (аналог Loctite) или самоконтрящихся гаек.

Каков ресурс цепи с полыми валиками и от чего он в наибольшей степени зависит?

Ресурс определяется в первую очередь условиями эксплуатации: величиной нагрузки, качеством и регулярностью смазки, наличием абразивных загрязнений, скоростью движения. При правильном расчете, монтаже и регулярной смазке ресурс до достижения предельного износа (3% удлинения) может составлять от нескольких тысяч до десятков тысяч часов. Наиболее слабым звеном, как и у стандартных цепей, является шарнир (пара валик-втулка).

Возможен ли ремонт или перекомплектация цепи на объекте?

Да, при наличии специального инструмента (пресса для выпрессовки и запрессовки валиков, съемника) и запасных частей (звеньев, валиков, пластин) возможна замена отдельных изношенных звеньев или изменение длины цепи. Однако для цепей крупных типоразмеров эта операция требует значительных усилий и должна выполняться квалифицированным персоналом.

Цепи с полыми валиками