Цепи с закрытыми валиками
Цепи с закрытыми валиками: конструкция, стандарты и применение в электротехнике
Цепь с закрытыми валиками (англ. Heavy Series Offset Sidebar Chain, также известная как зубчатая цепь или цепь Галля) представляет собой специализированный тип приводной роликовой цепи, конструкция которой оптимизирована для передачи значительных нагрузок при умеренных скоростях и в условиях повышенного загрязнения. Ее ключевое отличие от стандартной роликовой цепи (серии А по ISO 606) заключается в уникальной форме пластин и конструкции валика, что обеспечивает повышенную прочность и долговечность в специфических условиях эксплуатации.
Конструктивные особенности и принцип действия
Основной отличительный элемент цепи с закрытыми валиками — это форма ее звеньев. Каждое звено состоит из двух видов пластин: внутренних (звеньевых) и наружных (вальцовых), которые соединяются валиками и втулками. Однако, в отличие от стандартной цепи, валик здесь не выступает за пределы наружной пластины. Наружная пластина имеет характерный Г-образный профиль, который полностью охватывает торец валика и втулки, «закрывая» их. Это достигается за счет отбортовки (завальцовки) края пластины вокруг торца валика.
Конструкция включает следующие ключевые компоненты:
- Наружная пластина (вальцовая): Имеет сложную штампованную форму с отбортованными краями, образующими закрытые гнезда для валиков. Эта пластина выполняет функцию защиты и увеличения площади контакта со звездочкой.
- Внутренняя пластина (звеньевая): Прямая пластина, аналогичная используемой в стандартных роликовых цепях, устанавливается между парой наружных пластин.
- Валик: Цилиндрический штифт, запрессованный в отверстия наружных пластин. Его торец закрыт отбортовкой пластины.
- Втулка: Напрессована на внутренние пластины и свободно вращается на валике.
- Ролик: Надет на втулку. В некоторых исполнениях цепи с закрытыми валиками ролик может отсутствовать, и тогда цепь работает по принципу втулочной.
- Приводы механизмов очистки электрофильтров: Системы встряхивания электродов в электрофильтрах ТЭС и промышленных предприятий. Цепи работают в среде высокой запыленности, часто при повышенных температурах. Их закрытая конструкция защищает шарниры от золы и пыли, обеспечивая длительный срок службы.
- Приводы скребковых и шнековых транспортеров: В системах топливоподачи (уголь, торф, биомасса) на электростанциях. Условия эксплуатации характеризуются наличием абразивных частиц и влаги.
- Механизмы затворов и шиберов: В системах золоудаления, дымоудаления и регулирования потоков сыпучих материалов. Требуется передача значительного усилия при малой скорости.
- Приводы регенеративных воздухоподогревателей (РВП): Вращающиеся элементы РВП на крупных энергоблоках могут приводиться в движение через цепную передачу с использованием тяжелых цепей закрытого типа.
- Общепромышленное оборудование в энергокомплексе: Приводы насосов, вентиляторов, дымососов, работающих в неблагоприятных условиях.
- Рабочую нагрузку: Необходимо определить расчетное усилие в цепи с учетом коэффициента запаса прочности (обычно не менее 6-8 для приводных цепей).
- Частоту вращения и скорость цепи: Как правило, эти цепи не предназначены для высокоскоростных применений. Максимально допустимая скорость указывается производителем.
- Условия эксплуатации: Наличие пыли, абразива, влаги, высоких температур, химически активных сред.
- Межосевое расстояние и компоновка: Определяет длину цепи и необходимость использования натяжных устройств.
Такая конструкция решает несколько инженерных задач. Во-первых, закрытое исполнение предотвращает попадание абразивных частиц, пыли и грязи в зазор между валиком и втулкой, что резко снижает абразивный износ шарнира. Во-вторых, увеличенная площадь контакта пластины со звездочкой (за счет Г-образной формы) позволяет распределить ударную нагрузку и давление на зуб звездочки более равномерно, уменьшая пиковые напряжения. В-третьих, фиксация валика завальцовкой исключает его проворачивание и выпадение, повышая общую надежность соединения.
Стандарты и типоразмеры
Цепи с закрытыми валиками производятся в соответствии с международным стандартом ISO 487 (ранее DIN 8192). Этот стандарт определяет геометрические параметры, допуски и прочностные характеристики. Основным параметром, как и для других цепей, является шаг цепи (P) — расстояние между центрами соседних валиков. Наиболее распространенные типоразмеры относятся к «тяжелой» (Heavy Series) серии.
| Обозначение по ISO 487 | Шаг (P), мм | Внутренняя ширина (b1), мм, мин. | Диаметр валика (d1), мм, макс. | Диаметр ролика (d2), мм, макс. | Прочность на растяжение (мин.), кН |
|---|---|---|---|---|---|
| C 2050 | 15.875 | 6.0 | 5.08 | 10.16 | 22.0 |
| C 2060H | 19.05 | 8.0 | 5.96 | 11.91 | 32.0 |
| C 2080H | 25.40 | 10.0 | 7.95 | 15.88 | 55.0 |
| C 2100H | 31.75 | 13.0 | 9.54 | 19.05 | 85.0 |
| C 2120H | 38.10 | 16.0 | 11.91 | 22.23 | 125.0 |
Буква «H» в обозначении указывает на тяжелую серию (Heavy Series). Также существуют цепи с увеличенной длиной валика (обозначаются, например, C 2082H), предназначенные для монтажа навесного оборудования или для использования в многорядных исполнениях.
Области применения в электротехнике и энергетике
В электротехнической и смежных отраслях цепи с закрытыми валиками нашли свою нишу благодаря надежности и стойкости к загрязнению. Их основное применение — это механизмы, работающие на открытом воздухе, в шахтах, карьерах, цементной и угольной промышленности, где присутствует высокая запыленность.
Сравнение с роликовыми цепями общего назначения (серии А)
| Критерий | Цепь с закрытыми валиками (ISO 487, Heavy Series) | Роликовая цепь общего назначения (ISO 606, Series A) |
|---|---|---|
| Конструкция пластин | Наружные пластины Г-образные с закрытым валиком | Все пластины плоские, валик открыт с торцов |
| Защита от загрязнения | Высокая, благодаря закрытой конструкции | Низкая, шарниры открыты для попадания абразива |
| Распределение нагрузки на зуб звездочки | Более равномерное за счет увеличенной площади контакта | Концентрация нагрузки на меньшей площади | Прочность на растяжение (при сопоставимом шаге) | Выше (тяжелая серия) | Ниже (стандартная серия) |
| Скоростные возможности | Умеренные (обычно до 5-7 м/с) | Высокие (могут достигать 15-20 м/с и более) |
| Смазка | Требует регулярной смазки, но конструкция лучше удерживает смазочный материал и защищает от вымывания | Требует интенсивной смазки, особенно при высоких скоростях и нагрузках |
| Стоимость | Выше из-за сложной штамповки пластин | Ниже, более массовое производство |
Критерии выбора, монтаж и обслуживание
Выбор цепи с закрытыми валиками основывается на инженерном расчете, учитывающем:
Монтаж требует соблюдения соосности валов звездочек. Натяжение должно быть отрегулировано таким образом, чтобы стрела провисания ведомой ветви составляла примерно 2-4% от межосевого расстояния. Использование соединительных (замковых) звеньев не рекомендуется для тяжелонагруженных передач; предпочтительна прессовая посадка валика с помощью специального инструмента.
Обслуживание является критически важным. Несмотря на защищенность, цепь требует регулярной смазки. Рекомендуется применение пластичных или густых смазок, способных долго удерживаться в шарнирах. Периодичность смазки определяется условиями работы, но, как правило, составляет от 50 до 200 часов. Необходим постоянный контроль за износом (удлинением цепи), состоянием звездочек и натяжением.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем главное преимущество цепи с закрытыми валиками перед обычной роликовой цепью в условиях ТЭЦ?
Главное преимущество — повышенная стойкость к абразивному износу в запыленной среде. Закрытая конструкция шарнира предотвращает попадание частиц золы и пыли между валиком и втулкой, что является основной причиной быстрого выхода из строя стандартных цепей на таком оборудовании, как механизмы встряхивания электрофильтров.
Можно ли использовать звездочки для роликовой цепи ISO 606 с цепью ISO 487?
Нет, это недопустимо. Профиль зуба звездочки для цепи с закрытыми валиками (ISO 487) отличается от профиля для стандартной цепи. Использование несоответствующей звездочки приведет к ускоренному износу как цепи, так и звездочки, повышенному шуму и возможному соскакиванию цепи. Звездочки должны строго соответствовать типу и шагу применяемой цепи.
Как правильно определить износ цепи с закрытыми валиками?
Основной показатель износа — удлинение цепи из-за разбалтывания шарниров. Измеряется длина N звеньев в натянутом состоянии (обычно 10 или 20 звеньев) и сравнивается с номинальной длиной (N x шаг). Допустимый износ обычно не должен превышать 2-3% от исходной длины. Превышение этого значения требует замены цепи, часто вместе со звездочками.
Какие смазочные материалы предпочтительны для таких цепей?
В условиях запыленности рекомендуются консистентные (пластичные) смазки с хорошими адгезионными свойствами и, желательно, содержащие твердые антифрикционные добавки (например, дисульфид молибдена). Для высокотемпературных применений (около РВП) необходимы термостойкие смазки. Жидкие масла в открытых передачах могут способствовать налипанию пыли и образованию абразивной пасты.
Существуют ли коррозионностойкие исполнения этих цепей?
Да, цепи с закрытыми валиками часто производятся из углеродистой стали с различными видами защитных покрытий. Наиболее распространены оцинкованные и кадмированные цепи. Для агрессивных химических сред могут применяться цепи из нержавеющей стали (например, марки A2 или A4), но их прочностные характеристики будут ниже, а стоимость — значительно выше.
Заключение
Цепь с закрытыми валиками является узкоспециализированным, но незаменимым решением для тяжелонагруженных низко- и средноскоростных передач, работающих в условиях интенсивного загрязнения абразивными частицами. Ее конструкция, регламентированная стандартом ISO 487, обеспечивает повышенный ресурс и надежность по сравнению со стандартными роликовыми цепями в «тяжелых» условиях эксплуатации, характерных для энергетики, горнодобывающей и перерабатывающей промышленности. Правильный выбор типоразмера, сопряженных звездочек, грамотный монтаж и систематическое обслуживание с применением подходящих смазочных материалов являются залогом длительной и безотказной работы данной механической передачи.