Цепи транспортера
Цепи транспортера: классификация, конструктивные особенности, критерии выбора и эксплуатация
Цепи транспортера (конвейерные цепи) представляют собой специализированный тип тяговых цепей, предназначенных для перемещения грузов или сыпучих материалов в составе конвейерных и транспортерных систем. В отличие от приводных цепей, основная функция которых – передача механической мощности, ключевая задача транспортерной цепи – обеспечение непрерывного тягового усилия и надежной опоры для перемещаемого груза. Данный тип цепей является критически важным компонентом в горнодобывающей, металлургической, цементной, сельскохозяйственной, пищевой и многих других отраслях промышленности.
Классификация и типы цепей транспортера
Классификация осуществляется по нескольким ключевым признакам: конструкция, тип шарнира, материал и форма пластин, наличие дополнительных элементов.
1. По конструкции и типу шарнира:
- Втулочные катковые цепи (Series RF, R, FV): Наиболее распространенный тип. Состоят из наружных и внутренних звеньев, втулки, катка и валика. Каток снижает трение и износ при контакте с направляющими звездочками и рельсами. Применяются в средне- и высокоскоростных конвейерах с умеренными нагрузками.
- Цепи с катком большого диаметра (Series LR, LRF, SBR): Имеют увеличенный диаметр катка, что позволяет использовать их в качестве несущего элемента, движущегося по направляющим. Эффективны для перемещения тяжелых грузов на низких скоростях (скребковые, пластинчатые конвейеры).
- Втулочные цепи без катков (Series S, P, H): Более просты по конструкции, состоят из пластин, втулки и валика. Используются в условиях, где не требуется каток для взаимодействия со звездочкой (например, при движении по скользящим направляющим) или в средах с высоким загрязнением, где каток может заклинить.
- Цепи со специальными шарнирами (Malleable, Nitroded): Для особо тяжелых условий эксплуатации (ударные нагрузки, абразивный износ) применяются цепи с упрочненными шарнирами. Например, цепи с цементированными и закаленными валиками и втулками (Nitroded), или цепи из ковкого чугуна для высоких температур.
- Плоские (стандартные) пластины: Базовый тип.
- Изогнутые пластины: Для ковшовых элеваторов.
- Пластины с фланцами или отверстиями для крепления: Для фиксации скребков, ковшей, планок, пластин настила. Крепление может быть на одном (A-type) или на обоих (K-type, Z-type) валиках цепи.
- Усиленные пластины (с ребрами жесткости): Для восприятия экстремальных нагрузок.
- Шаг цепи (P): Расстояние между центрами двух соседних валиков. Основной размер, определяющий габариты цепи и размер звездочки. Измеряется в миллиметрах или дюймах.
- Ширина внутреннего звена (W): Внутренняя ширина между пластинами внутреннего звена. Определяет ширину зуба звездочки.
- Диаметр валика (d1):
- Длина валика (L): Общая длина, включая часть, выступающую за пластины для крепления навесного оборудования.
- Разрушающая нагрузка (Min. Ultimate Tensile Strength): Минимальная статическая нагрузка, при которой цепь разрушается. Измеряется в кН или фунтах.
- Рабочая нагрузка (Working Load): Максимальная рекомендуемая нагрузка в эксплуатации. Обычно принимается как 1/6 — 1/10 от разрушающей нагрузки в зависимости от условий.
- Тип и характеристики груза: Масса, плотность, размер, абразивность, температура, химическая агрессивность.
- Производительность конвейера: Объем или масса перемещаемого материала в единицу времени (т/ч).
- Тяговое усилие: Рассчитывается с учетом длины конвейера, угла наклона, сопротивления движению, веса груза и самой цепи. На основе этого определяется требуемое разрушающее усилие цепи с учетом коэффициента запаса прочности (обычно 6:1 для стандартных условий, до 10:1 для ударных нагрузок).
- Скорость движения: Высокие скорости требуют цепей с динамически сбалансированными катками и качественной смазкой шарниров.
- Тип конвейера и условия эксплуатации:
- Скребковый конвейер: Цепи с крепежными пластинами для скребков. Высокие абразивные нагрузки.
- Пластинчатый конвейер: Цепи с креплением для планок настила. Нагрузка на растяжение и изгиб.
- Ковшовый элеватор: Цепи с изогнутыми пластинами или креплением для ковшей. Ударные нагрузки при загрузке.
- Подвесной конвейер: Специальные цепи (например, типа «вертушка») с увеличенным межзвенным расстоянием для крепления тележек.
- Условия окружающей среды: Влажность, наличие пыли, агрессивных веществ, экстремальные температуры. Диктуют выбор материала (оцинкованная, нержавеющая сталь) и тип смазки.
- Совместимость с существующим оборудованием: Шаг и ширина цепи должны точно соответствовать звездочкам и направляющим.
- Проверка соответствия звездочек (износ, совпадение посадочных размеров).
- Сборка цепи с использованием соединительных (замковых) звеньев. Важно: жесткость замкового звена обычно ниже, чем у стандартного, что требует учета при расчетах.
- Правильное натяжение. Слишком сильное натяжение ведет к повышенному износу шарниров и подшипников привода, слишком слабое – к провисанию, биению и сходу цепи со звездочек.
- Тип смазки: Для большинства цепей – пластичные консистентные смазки с антиизносными (EP) и противозадирными присадками. В пищевой промышленности – смазки на основе белого масла, NSF H1.
- Метод смазки: Предпочтительна автоматическая капельная или импульсная смазка. Ручная смазка часто неэффективна, так как смазка не проникает в зазор между валиком и втулкой.
- Периодичность: Определяется условиями работы (температура, запыленность) и рекомендациями производителя цепи.
- Регулярный визуальный контроль на наличие остаточной деформации пластин, износа шарниров, трещин.
- Измерение удлинения цепи. Критическим считается удлинение на 2-3% от первоначальной длины (из-за износа шарниров), что приводит к неправильному зацеплению со звездочкой и требует замены цепи.
- Контроль состояния звездочек, подшипников, направляющих.
- Очистка от абразивных отложений.
- n. Из каталога выбирается цепь, у которой разрушающая нагрузка равна или превышает S.
2. По форме и назначению пластин:
Материалы и термическая обработка
Свойства цепи определяются материалом компонентов и технологией их упрочнения.
| Компонент | Материал | Термическая/химико-термическая обработка | Цель |
|---|---|---|---|
| Пластины | Углеродистая сталь (C45, C50), легированная сталь (40Cr, 42CrMo4) | Закалка и отпуск (до твердости 40-50 HRC) | Повышение прочности на растяжение и усталостной выносливости. |
| Валики и втулки | Цементуемая сталь (16MnCr5, 20MnCr5) | Цементация (науглероживание) с последующей закалкой (твердость поверхности 55-62 HRC, сердцевина 35-45 HRC) | Получение износостойкой поверхности при вязкой сердцевине, устойчивой к ударным нагрузкам. |
| Катки | Аналогично валикам или высокоуглеродистая сталь | Объемная закалка или цементация | Сопротивление износу от контакта с направляющими и звездочками. |
| Цепи для особых условий | Нержавеющая сталь (AISI 304, 316), ковкий чугун | Закалка (для чугуна) | Коррозионная стойкость (пищевая, химическая пром.) или жаропрочность (чугун). |
Основные параметры и маркировка
Ключевые параметры цепи стандартизированы по ISO, DIN, ANSI.
| Обозначение | Шаг (P), мм | Внутр. ширина (W), мм | Диам. валика (d1), мм | Диам. катка (D), мм | Разруш. нагрузка, кН, мин. | Масса, кг/м |
|---|---|---|---|---|---|---|
| M80 | 80 | 23 | 12 | 36 | 80 | 4.8 |
| M100 | 100 | 28 | 14 | 45 | 125 | 7.1 |
| M160 | 160 | 38 | 20 | 60 | 315 | 16.5 |
Критерии выбора цепи транспортера
Выбор является инженерной задачей, требующей учета множества факторов.
Монтаж, смазка и техническое обслуживание
Правильный монтаж и обслуживание напрямую влияют на ресурс цепи.
Монтаж:
Смазка:
Наиболее критичный фактор для увеличения срока службы шарнира. Без смазки износ валика и втулки происходит в сотни раз быстрее.
Техническое обслуживание:
Типовые причины выхода из строя и методы диагностики
| Признак/Неисправность | Возможная причина | Метод диагностики/Профилактика |
|---|---|---|
| Прогрессирующее удлинение цепи | Износ шарнира (валик/втулка) из-за недостаточной или неправильной смазки, абразивного износа. | Измерение длины фиксированного количества звеньев штангенциркулем и сравнение с номиналом. Регулярная смазка, защита от абразива. |
| Заклинивание, жесткий ход | Коррозия в шарнире, попадание твердых частиц, деформация пластин или валиков. | Визуальный осмотр, очистка, проверка на свободный изгиб звеньев вручную. |
| Трещины или разрыв пластин | Усталость металла от циклических нагрузок, динамические удары, превышение рабочей нагрузки, дефект материала. | Магнитопорошковая или ультразвуковая дефектоскопия. Корректный расчет нагрузки, устранение причин ударных нагрузок. |
| Износ катков по диаметру | Нормальный износ от контакта с направляющими. Ускоренный износ при перекосах или отсутствии смазки. | Измерение диаметра микрометром. Выравнивание направляющих. |
| Износ по боковым поверхностям пластин | Контакт с направляющими или элементами рамы из-за перекоса или неправильной центровки конвейера. | Визуальный осмотр. Проверка соосности валов, параллельности направляющих. |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальная разница между приводной роликовой цепью (по ГОСТ 13568) и транспортерной цепью?
Приводные цепи предназначены исключительно для передачи крутящего момента между валами на высоких скоростях с минимальным износом шарнира. Их конструкция оптимизирована для работы в смазочной ванне или с регулярным разбрызгиванием масла. Транспортерные цепи рассчитаны на высокие статические и динамические растягивающие нагрузки, часто работают в условиях загрязнения и могут иметь специальные элементы (катки большого диаметра, крепежные пластины) для взаимодействия с грузом и направляющими. Требования к материалу и термообработке у транспортерных цепей, как правило, выше.
Как правильно рассчитать требуемое разрушающее усилие цепи для моего конвейера?
Расчет выполняется в несколько этапов: 1) Определение общего тягового усилия на приводной звездочке (F) с учетом массы груза и цепи, длины трассы, коэффициентов сопротивления движению, угла наклона. 2) Выбор коэффициента запаса прочности (n). Для стабильных нагрузок – n=6-8, для ударных или переменных – n=8-10. 3) Расчет минимального разрушающего усилия: S = F
Почему цепь вытягивается, даже если нагрузки не превышают расчетные?
Удлинение (вытягивание) в пределах 2-3% – это, как правило, не растяжение металла пластин, а результат износа шарнирного соединения (увеличение зазора между валиком и втулкой). Основные причины: недостаточная или нерегулярная смазка, приводящая к сухому трению; абразивный износ из-за попадания твердых частиц в шарнир; коррозия. Даже при нормальных нагрузках без правильной смазки износ будет происходить ускоренными темпами.
Можно ли использовать смазку в виде отработанного машинного масла для транспортерных цепей?
Категорически не рекомендуется. Отработанное масло содержит продукты износа (металлическую стружку), которые действуют как абразив, и химические примеси, ускоряющие коррозию. Его смазывающая способность значительно снижена. Использование такой смазки приведет к резкому увеличению износа и сокращению срока службы цепи. Необходимо применять только рекомендованные производителем цепи консистентные или жидкие смазочные материалы с соответствующими свойствами.
Что важнее при выборе: высокий запас прочности по разрушающей нагрузке или стойкость шарнира к износу?
Оба параметра критичны, но в долгосрочной перспективе для большинства применений стойкость к износу (которая обеспечивается качеством материала, термообработкой и смазкой) является определяющим фактором для срока службы и экономической эффективности. Цепь с огромным запасом прочности, но с неэффективной системой смазки шарнира, выйдет из строя из-за удлинения гораздо раньше, чем цепь с адекватным запасом, но с хорошо защищенным от износа шарниром.
Как часто необходимо проводить реверс (переворот) цепи на конвейере?
Реверс – это эффективная мера для равномерного износа шарниров цепи, особенно в конвейерах с односторонней нагрузкой (например, ковшовые элеваторы). Рекомендуется проводить его периодически, например, после каждых 500-1000 моточасов работы, или при обнаружении начального неравномерного износа. Процедура позволяет удлинить общий ресурс цепи на 20-30%.
Заключение
Цепи транспортера являются высокотехнологичным и ответственным компонентом конвейерных систем. Их корректный выбор, основанный на точном расчете нагрузок и учете условий эксплуатации, является фундаментом надежности всего оборудования. Последующее правильное техническое обслуживание, в котором центральное место занимает регулярная и качественная смазка шарниров, позволяет полностью реализовать заложенный производителем ресурс, минимизировать простои и снизить общую стоимость владения. Понимание конструктивных особенностей, материалов и механизмов износа различных типов цепей дает специалисту возможность не только оперативно решать возникающие проблемы, но и проводить эффективную профилактику отказов, обеспечивая непрерывность производственных процессов.