Цепи самосмазывающиеся
Цепи самосмазывающиеся: конструкция, принцип действия и применение в электротехнике
Самосмазывающиеся цепи представляют собой специализированный тип приводных и тяговых цепей, в конструкцию которых интегрирован резервуар со смазочным материалом. Основное назначение – обеспечение длительной и надежной работы без необходимости регулярного технического обслуживания и внешней смазки в условиях, где последняя затруднена, нежелательна или невозможна. В электротехнической и энергетической отраслях они нашли ключевое применение в механизмах коммутационного оборудования, таких как приводы силовых выключателей, разъединителей, отделителей и короткозамыкателей высокого напряжения.
Конструктивные особенности и принцип работы
Ключевое отличие самосмазывающейся цепи от стандартной заключается в наличии специальных втулок или вкладышей, изготовленных из пористого материала (чаще всего спеченного металлопорошка, например, бронзы или композитного материала). Эти элементы пропитаны смазкой на весь срок службы. В процессе работы цепи, при относительном движении валика и втулки, возникает трение и локальный нагрев. Под воздействием температуры смазочный материал расширяется и выделяется из пор на поверхность трения, создавая стабильную смазывающую пленку. При остановке и остывании избыток смазки втягивается обратно в поры за счет капиллярного эффекта.
Основные компоненты самосмазывающейся цепи:
- Внешние пластины: Обычно изготавливаются из высокопрочной стали, обеспечивают структурную целостность.
- Внутренние пластины: Удерживают втулку и работают в паре с роликом.
- Пористая самосмазывающаяся втулка: Сердцевина технологии. Изготовлена методом порошковой металлургии, имеет микропористую структуру, заполненную смазкой (часто на основе дисульфида молибдена или комплексных высокотемпературных составов).
- Валик (пин): Проходит через втулку, обеспечивает шарнирное соединение звеньев.
- Ролик: Надевается на втулку, контактирует с зубьями звездочки.
- Запорные кольца/шплинты: Фиксируют валик в пластинах.
- Минимальное обслуживание: Отсутствие необходимости в периодической смазке снижает затраты на обслуживание и риск человеческой ошибки.
- Надежность в тяжелых условиях: Эффективная работа в запыленной, агрессивной среде, при экстремальных температурах (как высоких, так и низких), где традиционная смазка может высыхать, вымываться или застывать.
- Чистота процесса: Исключается разбрызгивание и капание смазки, что критически важно для электрооборудования, где загрязнение изоляторов может привести к пробою.
- Длительный срок службы: Постоянное наличие оптимального количества смазки в узле трения значительно снижает износ, особенно в условиях прерывистого или редко повторяющегося цикла работы (характерно для приводов коммутационной аппаратуры).
- Снижение энергопотерь: Стабильный коэффициент трения способствует поддержанию постоянного усилия на приводе.
- Высокая начальная стоимость: Цена цепи существенно выше, чем у стандартных аналогов.
- Ограниченный ресурс смазки: Запас смазки в порах конечен. После его истощения цепь теряет свои ключевые свойства и требует замены.
- Чувствительность к мойке под высоким давлением и агрессивным растворителям: Они могут вымыть смазку из пор или забить их, безвозвратно нарушив работу системы.
- Специфические условия хранения: Требуют защиты от длительного воздействия влаги и прямых солнечных лучей до установки.
- Приводы высоковольтных выключателей (масляных, вакуумных, элегазовых): Обеспечивают кинематическую связь между двигателем привода (пружинным, электромагнитным, гидравлическим) и полюсами выключателя. Надежность цепи напрямую влияет на скорость и гарантированность операции «включить»/»отключить», что критично для селективности защиты и безопасности сети.
- Приводы разъединителей и отделителей: Используются в механизмах поворотного или линейного перемещения ножей. Работают в условиях открытого воздуха, подвергаясь воздействию атмосферных явлений, что делает функцию самосмазывания незаменимой.
- Механизмы переключателей ответвлений РПН (Регулирование Под Нагрузкой) силовых трансформаторов: Требуют высокой точности и безотказности в течение тысяч переключений.
- Вспомогательные механизмы в КРУЭ и КСО: Системы задвижки шторок, блокировок, дистанционного управления.
- Визуальному контролю на наличие механических повреждений пластин (трещины, деформации).
- Проверке износа по удлинению шага. Критичным считается удлинение на 3% от первоначального шага. Измеряется путем приложения к цепи контрольного усилия и замера длины N звеньев.
- Контролю плавности хода, отсутствию заеданий и посторонних шумов.
- Наблюдению за состоянием звездочки: износ зубьев указывает на чрезмерный износ цепи.
Преимущества и недостатки
Применение самосмазывающихся цепей обусловлено четким перечнем эксплуатационных преимуществ и осознанием их ограничений.
Преимущества:
Недостатки:
Ключевые параметры выбора и маркировка
Выбор самосмазывающейся цепи для ответственных применений, таких как приводы выключателей, основывается на точном расчете и соответствии параметрам.
| Параметр | Описание | Влияние на работу |
|---|---|---|
| Шаг цепи (P) | Расстояние между центрами валиков в соседних звеньях, мм или дюймы. | Определяет совместимость со звездочкой, габариты и плавность хода. |
| Разрушающая нагрузка (Min Ultimate Tensile Strength) | Максимальная статическая нагрузка, приводящая к разрыву цепи, кН. | Критичен для обеспечения запаса прочности. Рабочая нагрузка обычно не превышает 1/6 — 1/10 от разрушающей. |
| Тип смазки в порах | Состав, закачанный в пористую структуру втулки (MoS2, синтетические масла и т.д.). | Определяет температурный диапазон работы, антикоррозионные и противоизносные свойства. |
| Температурный диапазон работы | Минимальная и максимальная температура окружающей среды и узла трения, при которой цепь сохраняет заявленные характеристики. | Для уличных подстанций диапазон может составлять от -50°C до +120°C. |
| Класс точности (ISO/DIN) | Допуски на размеры. Для приводов используется класс точности «А» или прецизионный. | Влияет на уровень шума, вибрации, равномерность передачи усилия и износ звездочки. |
| Материал пластин | Обычно сталь с термической обработкой (закалка, отпуск). | Определяет прочность, усталостную выносливость и стойкость к ударным нагрузкам. |
Маркировка цепи, например, 08B-1-88L расшифровывается следующим образом: 08B – стандарт и шаг (12.7 мм), 1 – рядность (однорядная), 88 – количество звеньев, L – обозначение самосмазывающейся версии (от «Lubricated» или «Lube»).
Области применения в электроэнергетике
Монтаж, эксплуатация и диагностика состояния
Монтаж должен производиться с чистыми руками, избегая попадания абразивных частиц в шарниры. Запрещается промывка цепи в растворителях. Натяжение цепи устанавливается в соответствии с паспортом механизма, обычно прогиб на середине ветви составляет 2-4% от межосевого расстояния звездочек. В процессе эксплуатации диагностика сводится к:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Можно ли повторно смазать самосмазывающуюся цепь после того, как она перестала работать плавно?
Нет, это неэффективно и временная мера. Наружное нанесение смазки не восстановит механизм капиллярной подачи из пор втулки. Если цепь износилась или смазка в порах истощилась, ее необходимо заменить. Внешняя смазка может даже навредить, притягивая пыль и создавая абразивную пасту.
Какой срок службы у такой цепи в приводе выключателя?
Срок службы не нормируется временем, а зависит от количества и интенсивности рабочих циклов, условий эксплуатации. Производители часто указывают ресурс в количестве циклов или в процентах удлинения. В малоподвижных приложениях с редкими срабатываниями (несколько раз в день) цепь может служить десятилетиями. Решающий фактор – измерение фактического удлинения.
Чем отличаются цепи для приводов выключателей от стандартных приводных цепей?
Цепи для ВЭ обладают повышенным классом точности (минимальные допуски на размеры), специальными материалами втулок, рассчитанными на работу в широком температурном диапазоне, и часто имеют особую конструкцию (например, увеличенные диаметры валиков и втулок) для передачи высоких ударных нагрузок при отключении КЗ. Их испытания и приемка регламентированы более строго.
Что будет, если установить обычную цепь вместо самосмазывающейся в привод разъединителя?
В краткосрочной перспективе механизм будет работать. Однако через относительно короткое время (от нескольких месяцев до года, в зависимости от частоты операций и погоды) смазка высохнет, вымоется или загрязнится. Это приведет к резкому увеличению трения, износу, заеданию, а в критическом случае – к отказу при выполнении операции. Риск невыполнения команды в энергосистеме недопустим, поэтому такая замена считается грубым нарушением эксплуатационных требований.
Как правильно хранить запасные самосмазывающиеся цепи?
Цепи должны храниться в оригинальной упаковке, в сухом помещении при стабильной температуре, вдали от химических реагентов и прямых солнечных лучей. Не допускается их хранение в натянутом или деформированном состоянии. Рекомендуется периодически (раз в 1-2 года) проверять состояние упаковки и следов коррозии.
Заключение
Самосмазывающиеся цепи являются критически важным компонентом в кинематических схемах высоковольтного коммутационного оборудования, обеспечивая его безотказность и долговечность в условиях минимального обслуживания. Их применение экономически и технически обосновано, несмотря на высокую первоначальную стоимость. Правильный выбор на основе расчетных нагрузок и условий эксплуатации, корректный монтаж и регулярный контроль фактического износа позволяют максимально реализовать потенциал этих изделий, гарантируя надежную работу приводных механизмов распределительных устройств на протяжении всего жизненного цикла.