Цепи серии НП

Цепи серии НП: технические характеристики, конструкция и область применения

Цепи серии НП (Низковольтные Приводные) представляют собой стандартизированный ряд приводных роликовых цепей общего назначения, соответствующих отечественным и международным нормам. Они являются основным элементом для передачи механической энергии в широком спектре промышленного оборудования, сельскохозяйственных машинах, конвейерных системах и прочих механизмах с приводом от вала к валу. Основной регулирующий документ – ГОСТ 13568-97 (цепи приводные роликовые), который гармонизирован с международным стандартом ISO 606 (DIN 8187, ANSI B29.1).

Конструкция и основные элементы цепи НП

Цепь НП имеет классическую роликовую конструкцию, обеспечивающую высокий КПД и надежность. Основные составные части:

• Внутренние пластины: Соединяют две втулки, запрессованные в отверстия пластин. Определяют внутреннюю ширину цепи.
• Внешние пластины: Соединяют оси, проходящие через втулки соседних звеньев. Служат для фиксации валика.
• Валик (ось): Стальной цилиндр, соединяющий внешние пластины и проходящий через втулку внутреннего звена. Воспринимает основные нагрузки.
• Втулка: Стальная закаленная гильза, запрессованная во внутренние пластины. Обеспечивает поверхность качения для ролика и вращения для валика.
• Ролик: Закаленный элемент, свободно вращающийся на втулке. Его основная функция – уменьшение износа зубьев звездочки и втулки при входе в зацепление.

Материалы: пластины изготавливаются из среднеуглеродистой стали (например, сталь 45, 50), подвергаются термообработке (закалка с отпуском) для достижения требуемой твердости и вязкости. Валики, втулки и ролики – из цементуемых сталей (например, сталь 20ХН3А, 20ХГНТР) с последующей закалкой до высокой поверхностной твердости (HRC 55-60) для сопротивления износу.

Система обозначений и типоразмерный ряд

Обозначение цепи НП строится по принципу: НП-Шаг х Ширина (внутренняя) – Количество рядов. Например, НП-12,7-9,0-1 (однорядная) или НП-31,75-19,05-2 (двухрядная). Основные параметры, определяющие геометрию и прочность цепи:

• Шаг цепи (P): Расстояние между центрами соседних валиков. Основной параметр, определяющий габариты цепи и звездочки.
• Внутренняя ширина (b1): Минимальное расстояние между внутренними пластинами. Определяет ширину зуба звездочки и возможность использования многорядных цепей.
• Диаметр ролика (d1): Должен свободно входить во впадину зуба звездочки.
• Диаметр валика (d2): Влияет на прочность шарнира и общую нагрузочную способность.
• Разрушающая нагрузка (Q): Минимальная статическая нагрузка, при которой цепь разрушается. Является ключевым показателем прочности.
• Масса одного метра цепи: Важный параметр для расчета динамических нагрузок и инерции.

Таблица основных параметров однорядных цепей серии НП (выдержка)

Обозначение	Шаг P, мм	Внутр. ширина b1, мм	Диам. ролика d1, мм	Разрушающая нагрузка Q, кН (min)	Масса 1м, кг
НП-08А-1	12.70	7.75	7.92	13.8	0.65
НП-10А-1	15.875	9.40	10.16	21.8	1.01
НП-12А-1	19.05	12.57	11.91	31.1	1.50
НП-16А-1	25.40	15.75	15.88	55.6	2.60
НП-20А-1	31.75	19.05	19.05	86.7	3.92
НП-24А-1	38.10	25.22	22.23	124.5	5.60

Многорядные и модифицированные цепи НП

Для увеличения нагрузочной способности без изменения шага применяются многорядные цепи (2-, 3-, 4-рядные). Они представляют собой сборку из нескольких однорядных цепей, соединенных общими валиками. Их разрушающая нагрузка увеличивается пропорционально числу рядов, но не строго линейно из-за неравномерности распределения нагрузки между рядами.

Помимо стандартных, существуют модификации базовой конструкции:

• Цепи НП с усиленными пластинами (обозначаются часто как «НПУ» или «НП-…-У»): Имеют пластины увеличенной толщины, что повышает разрушающую нагрузку при том же шаге и ширине.
• Цепи НП с твердостью валика HV800+: Специальная термообработка валика для работы в условиях интенсивного абразивного износа.
• Цепи с защитным покрытием: Оцинкованные, оксидированные или покрытые кадмием для защиты от коррозии в агрессивных средах (пищевая промышленность, химическая промышленность, условия повышенной влажности).

Критерии выбора и расчет цепной передачи

Выбор цепи НП осуществляется на основе кинематического и силового расчета передачи. Основные исходные данные: передаваемая мощность (P, кВт), частоты вращения ведущей (n1) и ведомой (n2) звездочек, условия эксплуатации, расположение передачи.

Упрощенный порядок расчета:

1. Определение передаточного числа: u = n1 / n2.
2. Выбор числа зубьев малой звездочки (z1): Рекомендуется z1_min = 17-19 для нормальных скоростей (до 15 м/с). С увеличением скорости требуется больше зубьев для снижения шума и динамических нагрузок. Для цепей НП максимальное z1 обычно не превышает 30-35.
3. Расчет числа зубьев большой звездочки: z2 = z1
4. u (округляется до целого). z2_max рекомендуется не более 120.
5. Определение расчетной мощности: Pр = P
6. Кэ, где Кэ – коэффициент эксплуатации, учитывающий характер нагрузки, смазку, положение передачи и т.д.
7. Выбор шага цепи: По таблицам номограмм ГОСТ 13568-97 или каталогов производителя в зависимости от Pр и n1. Меньший шаг обеспечивает более плавный ход, меньше шума и динамических нагрузок, но для передачи той же мощности требуется большая ширина (больше рядов).
8. Определение межосевого расстояния (a): Оптимально a = (30…50)P. Предварительное значение выбирается из условий компоновки.
9. Проверка числа ударов цепи о зубья звездочки в секунду: W = (4 z1 n1) / (60
10. Lp) ≤ [W], где Lp – длина цепи в шагах, [W] – допускаемое значение (табличное).
11. Проверка давления в шарнирах: p = (Ft
12. Kэ) / A ≤ [p], где Ft – окружное усилие, A – проекция опорной поверхности шарнира, [p] – допускаемое давление.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Правильный монтаж и обслуживание критически важны для долговечности цепной передачи НП.

• Натяжение: Цепь должна иметь провисание 2-4% от межосевого расстояния для горизонтальных передач. Чрезмерное натяжение увеличивает нагрузку на валы и подшипники, ускоряет износ шарниров.
• Соосность валов: Несоосность звездочек приводит к неравномерной нагрузке на пластины и ускоренному износу.
• Смазка: Наиболее важный фактор увеличения ресурса. Рекомендуется непрерывная подача масла в зону зацепления (капельная, струйная, ванная). Тип масла – индустриальное соответствующей вязкости (И-Г-А, И-Г-В). В отсутствие принудительной смазки необходима регулярная ручная смазка.
• Защита: Установка защитных кожухов предотвращает попадание абразива, пыли и обеспечивает безопасность персонала.
• Контроль износа: Основной признак износа – удлинение цепи из-за увеличения шага в шарнирах. Замена требуется при удлинении на 3-6% от первоначальной длины.

Области применения и смежные изделия

Цепи НП применяются практически во всех отраслях промышленности: приводы станков, конвейеры, элеваторы, сельхозтехника (комбайны, косилки), дорожно-строительная техника, нефтяное и горное оборудование. Для специфических задач на базе НП созданы специализированные цепи:

• Цепи НПФ (фланговые): Имеют приварные или съемные фланцы на пластинах для крепления навесных элементов (ковши, скребки, полки). Основа конвейерных и элеваторных систем.
• Цепи НПР (раздвижные): Имеют разборную конструкцию (со шплинтом или пружинным замком), что позволяет быстро менять длину цепи или устанавливать ее без демонтажа валов.
• Цепи НПП (повышенной точности): Изготавливаются с уменьшенными допусками для высокоскоростных и точных передач.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем разница между цепями НП и ПР?

Цепи ПР (Приводные Роликовые) – это устаревшее обозначение по старому ГОСТ 13568-75. Современные цепи, соответствующие ГОСТ 13568-97 (ISO 606), обозначаются как НП (или часто в каталогах указывается двойное обозначение, например, ПР-12,7-1820-1 и НП-08А-1 – это одна и та же цепь). Стандарт 1997 года ввел метрический шаг и буквенно-цифровую систему обозначений (А, В, АФ, ВФ), гармонизированную с международной.

Как перевести обозначение старой цепи ПР в новый стандарт НП?

Основное соответствие: цепь ПР-Х.ХХ соответствует цепи НП-УУ, где УУ – это числовой код. Например:

• ПР-12,7 → НП-08А (шаг 12.7 мм)
• ПР-15,875 → НП-10А (шаг 15.875 мм)
• ПР-19,05 → НП-12А (шаг 19.05 мм)
• ПР-25,4 → НП-16А (шаг 25.4 мм)

Буква «А» соответствует ряду с шагом в дюймах, приведенным к метрическому значению.

Можно ли соединять цепи НП разных производителей?

Теоретически, если цепи соответствуют одному стандарту (ГОСТ 13568-97/ISO 606), они должны быть взаимозаменяемы. Однако на практике допуски у разных производителей могут незначительно отличаться, что может привести к повышенному износу или шуму. Для ответственных передач рекомендуется использовать цепи и звездочки одного производителя. Соединительные звенья (замки) должны быть строго того же типоразмера и производителя, что и сама цепь.

Что важнее при выборе: разрушающая нагрузка (Q) или допускаемое давление в шарнире [p]?

Оба параметра критичны, но на разных этапах расчета. Разрушающая нагрузка Q используется для проверки цепи на статическую прочность с большим запасом (обычно запас прочности n ≥ 7-10). Допускаемое давление [p] является основным критерием долговечности (износостойкости) шарнира. Для длительно работающих передач с требованием большого ресурса расчет по давлению в шарнире является определяющим.

Почему цепь вытягивается в процессе работы и когда ее нужно менять?

Удлинение (вытяжка) цепи происходит из-за износа трущихся пар «валик-втулка» и «втулка-ролик». В результате увеличивается шаг цепи. Критическим считается удлинение на 3% для нормальных передач и до 6% для тихоходных или неответственных. Работа с перерастянутой цепью приводит к ухудшению зацепления, прыжкам цепи по зубьям звездочки, ускоренному износу звездочек и возможному соскакиванию цепи.

Как правильно хранить цепи НП?

Цепи должны храниться в сухом помещении, на стеллажах, в заводской смазке. Перед длительным хранением рекомендуется консервация погружением в нейтральное масло. Запрещается хранить цепи навалом, в сырых помещениях или под открытым небом. Коррозия на поверхностях шарниров резко снижает износостойкость цепи.