Цепи тяговые конвейерные

Цепи тяговые конвейерные: конструкция, типы, применение и критерии выбора

Тяговая цепь является ключевым элементом конвейерных систем, преобразующим вращательное движение приводной звездочки в поступательное движение несущей конструкции или непосредственно груза. В отличие от грузонесущих цепей, основная функция тяговых цепей – передача тягового усилия. Они работают в условиях значительных динамических и статических нагрузок, абразивного износа и, зачастую, в агрессивных средах. Конструктивно тяговая цепь представляет собой шарнирно-сочлененное изделие, состоящее из последовательно соединенных звеньев.

Конструкция и основные элементы тяговых цепей

Стандартная тяговая цепь собирается из следующих базовых компонентов:

• Внутренние пластины (щеки) – формируют внутренний контур звена, имеют отверстия для втулок.
• Внешние пластины (щеки) – накрывают внутренние пластины снаружи, отверстия предназначены для валиков.
• Валик – стальной цилиндр, проходящий через отверстия внешних пластин и втулку. Передает нагрузку и является осью вращения.
• Втулка – запрессована в отверстия внутренних пластин. Обеспечивает опорную поверхность для валика, принимает на себя основную нагрузку износа.
• Призонный ролик – свободно вращающийся элемент, надетый на втулку. Непосредственно контактирует с зубьями приводной звездочки, уменьшая трение и износ.
• Шплинты, стопорные кольца или пластины – элементы фиксации, предотвращающие выпадение валика.

Классификация и типы тяговых цепей

Тяговые цепи систематизируют по нескольким ключевым признакам: тип звена, наличие ролика, стандарт, материал и покрытие.

1. По типу звена и стандарту

• Цепи типа М (тяговые катковые ГОСТ 588-81, ISO 1977/1): Наиболее распространенный тип для конвейеров общего назначения. Имеют увеличенный шаг (от 80 мм) и высокую разрушающую нагрузку. Маркируются, например, как М80, М112, М160, где число обозначает шаг цепи в миллиметрах.
• Цепи типа FV (тяговые втулочные и роликовые ГОСТ 589-85): Применяются в условиях высоких динамических нагрузок и скоростей. Имеют более сложную геометрию пластин. Пример: FV80, FV100.
• Цепи типа 4 (тяговые пластинчатые с вильчатыми звеньями): Звено состоит из одной вильчатой и одной прямой пластины. Обладают меньшей массой при высокой прочности. Шаг от 63 мм до 250 мм (418, 424 и т.д.).
• Двухходовые (двухрядные) и трехходовые цепи: Собираются из двух или трех параллельных наборов пластин на общих валиках. Используются для создания широких конвейерных полотен или увеличения тяговой способности без изменения шага.
• Фасонные (специальные) цепи: Изготавливаются под конкретные задачи: с крепежными платиками, перфорациями, изогнутыми пластинами, увеличенными роликами.

2. По материалу и термообработке

Выбор материала напрямую определяет ресурс цепи.

• Углеродистые стали (Ст3, 45): Для цепей общего назначения, работающих в нормальных условиях.

Легированные стали (40Х, 40ХН): Для цепей, подверженных ударным нагрузкам.

• Цементируемые стали (20ХН3А, 20Х2Н4А): Позволяют получить твердую износостойкую поверхность (HRC 58-62) при вязкой сердцевине. Оптимальны для тяжелых условий.
• Нержавеющие стали (AISI 304, 316): Для пищевой, химической промышленности, условий повышенной влажности.
• Термообработка: Объемная закалка, цементация, закалка ТВЧ. Валики и втулки часто подвергаются поверхностной закалке для максимальной износостойкости.

Ключевые параметры и расчетные характеристики

При подборе цепи необходимо оперировать следующими техническими параметрами:

Параметр	Обозначение	Описание и единица измерения
Шаг цепи	t	Расстояние между центрами соседних валиков (мм). Основной размер, определяющий габариты цепи и звездочки.
Разрушающая нагрузка	Q	Минимальная статическая нагрузка, при которой происходит разрушение цепи (кН). Указывается в каталогах.
Допускаемое рабочее усилие	[S]	Максимальное усилие, которое может передавать цепь в эксплуатации. Рассчитывается как [S] = Q / n, где n – коэффициент запаса прочности (обычно от 7 до 12 для конвейеров).
Масса 1 метра цепи	q	Вес погонного метра (кг/м). Важен для расчета динамических нагрузок и требуемого усилия привода.
Ширина внутреннего звена	b1	Расстояние между внутренними пластинами (мм). Определяет ширину зуба звездочки и совместимость с направляющими.
Диаметр ролика	d1	Наружный диаметр ролика (мм). Влияет на износ и плавность зацепления.

Области применения в энергетике и смежных отраслях

• Топливоподача на ТЭС и котельных: Цепи типа М и FV являются основой скребковых и пластинчатых конвейеров для транспортировки угля, сланца, топливных гранул. Работают в условиях абразивного износа и запыленности.
• Золо- и шлакоудаление: В цепных забрасывателях шлака, скребковых транспортерах золы. Требуют высокой износостойкости и стойкости к повышенным температурам.
• Складские и перегрузочные комплексы: В стакер-реклаймерах, роторных вагоноопрокидывателях, питателях сыпучих материалов.
• Металлургия: В конвейерах для транспортировки окатышей, агломерата, горячего кокса. Применяются цепи с термостойкими материалами и специальными смазками.
• Горнодобывающая промышленность: В перегружателях, лавных конвейерах, питателях дробилок. Критически важна стойкость к ударным нагрузкам.

Критерии выбора и основы расчета

Выбор тяговой цепи – инженерная задача, основанная на расчете. Основные этапы:

1. Определение максимального рабочего усилия (Smax): Рассчитывается как сумма составляющих: усилия для перемещения груза, усилия для перемещения ходовой части, усилия на преодоление местных сопротивлений (на поворотах, в загрузочной зоне). Используются методики, изложенные в ГОСТ 26521-85 (Конвейеры ленточные. Метод тягового расчета) и аналогичных для цепных конвейеров.
2. Выбор коэффициента запаса прочности (n): Зависит от типа привода, характера нагрузки, условий работы. Для конвейеров с электроприводом и умеренными нагрузками n=8-10. Для ударных нагрузок, ручных приводов, тяжелых условий n=10-12 и выше.
3. Расчет требуемой разрушающей нагрузки: Qтреб = Smax
4. n.
5. Подбор цепи по каталогу: Выбирается тип и шаг цепи, у которой разрушающая нагрузка Qкат >= Qтреб.
6. Проверка по износостойкости (допускаемому давлению в шарнире): Особенно важна для тихоходных конвейеров, где цепь «вырабатывает» ресурс по износу шарниров, а не по усталостной прочности. Рассчитывается давление в шарнире и сравнивается с допускаемым для данного материала и термообработки.
7. Учет условий эксплуатации: Наличие влаги, химических агентов, высоких/низких температур, абразивной пыли диктует выбор материала и типа покрытия (цинкование, кадмирование, никелирование).

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Правильный монтаж и обслуживание продлевают срок службы цепи в разы.

• Монтаж: Должен обеспечивать соосность валов приводной и натяжной звездочек, параллельность их рабочих плоскостей. Цепь соединяется с помощью специального соединительного (ремонтного) звена. Запрещается наращивание цепи звеньями от другой партии или производителя.
• Натяжение: Регулируется натяжным устройством. Недотяжка приводит к слету цепи и повышенной динамической нагрузке; перетяжка – к повышенному износу шарниров и перегрузке привода.
• Смазка: Является критическим фактором. Смазка должна проникать в зазор между валиком и втулкой. Предпочтительна регулярная автоматическая смазка. Для разных условий применяются пластичные, жидкие масла или составы для тяжелых условий (например, с дисульфидом молибдена).
• Контроль: Регулярный замер вытяжки цепи (удлинения из-за износа шарниров). Превышение нормированного удлинения (обычно 2-3% от первоначальной длины) ведет к нестабильному зацеплению и требует замены цепи. Контроль состояния звездочек – износ зубьев по профилю должен быть равномерным.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается тяговая цепь типа М от типа FV?

Цепи типа М имеют более простую форму пластин и, как правило, большую массу при равном шаге. Цепи FV обладают оптимизированной геометрией пластин (часто S-образной), что обеспечивает лучшее распределение нагрузки, повышенную усталостную прочность и меньший вес. FV-цепи часто рекомендуются для высокоскоростных и высоконагруженных конвейеров.

Как правильно определить износ цепи и когда ее менять?

Основной критерий – удлинение цепи из-за износа шарниров. Измеряется длина N звеньев в натянутом состоянии (например, 21 звено). Новую длину сравнивают с номинальной (N

• шаг). Удлинение на 2-3% обычно является предельным. Также признаками износа являются повышенный шум, «подскакивание» на звездочке, видимая выработка на валиках и втулках.

Можно ли соединять цепи разных производителей или с разным сроком эксплуатации?

Категорически не рекомендуется. Даже цепи одного типоразмера от разных производителей могут иметь различия в геометрии, твердости и фактическом шаге. Соединение цепей с разной степенью износа приводит к неравномерному распределению нагрузки, рывкам и ускоренной поломке.

Как выбрать смазку для тяговой цепи в условиях запыленности (например, на угольном конвейере)?

В условиях сильной запыленности предпочтение отдается пластичным (консистентным) смазкам с высокой адгезией, которые не стекают и образуют стойкую пленку, препятствующую проникновению абразивных частиц. Эффективны смазки на основе лития или кальция с добавками графита или дисульфида молибдена. Важна регулярность и метод нанесения – лучше через пресс-масленки или автоматические системы смазки.

Что важнее при выборе: разрушающая нагрузка или износостойкость шарнира?

Приоритет зависит от режима работы. Для высокоскоростных конвейеров с относительно плавной нагрузкой критична усталостная прочность и разрушающая нагрузка. Для тихоходных, сильно нагруженных конвейеров, особенно транспортирующих абразивные материалы, лимитирующим фактором чаще всего является износ шарнира. В этом случае следует выбирать цепи с увеличенной толщиной пластин, цементированными или закаленными деталями, даже если запас по разрушающей нагрузке будет очень велик.

Как влияет шаг цепи на работу конвейера?

Больший шаг (М160 vs М80) при прочих равных означает более высокую разрушающую нагрузку на цепь и возможность передачи большего усилия. Однако это приводит к увеличению габаритов и массы цепи, менее плавному ходу (меньше число зацеплений со звездочкой в единицу времени), повышенным динамическим нагрузкам. Выбор шага – компромисс между требуемым усилием, допустимой скоростью и плавностью работы.