Цепи тяговые пластинчатые роликовые

Цепи тяговые пластинчатые роликовые: конструкция, стандарты и применение в промышленности

Цепи тяговые пластинчатые роликовые представляют собой специализированный тип цепных передач, предназначенный для передачи тягового усилия и транспортировки грузов в условиях высоких статических и динамических нагрузок. В отличие от приводных роликовых цепей, основной функцией которых является передача мощности между валами, тяговые цепи работают на прямолинейных или сложных контурных трассах, взаимодействуя с направляющими и звездочками конвейеров, подъемно-транспортного и энергетического оборудования. Их ключевая особенность — способность выдерживать значительные растягивающие нагрузки при минимальном удлинении (вытяжке).

Конструктивные особенности и составные элементы

Конструкция тяговой пластинчатой роликовой цепи является модульной и включает несколько базовых компонентов, от качества и геометрии которых зависят эксплуатационные характеристики.

• Пластины (щеки): Основной несущий элемент, воспринимающий растягивающую нагрузку. Изготавливаются методом штамповки из высококачественных сталей (часто легированных, например, 40Х, 50Г) с последующей термообработкой (закалка и отпуск) для достижения требуемой твердости и вязкости. Пластины могут быть одно-, двух- или трехпроходными в зависимости от ширины цепи и требуемой мощности.
• Валики (оси): Цилиндрические детали, проходящие через отверстия в пластинах и служащие осью вращения роликов и втулок. Изготавливаются из цементируемых или улучшаемых сталей, подвергаются поверхностной закалке для износостойкости и имеют высокую чистоту поверхности.
• Втулки: Напрессованы в отверстия внутренних пластин и служат подшипником скольжения для ролика и осью вращения для наружных пластин. Материал — низкоуглеродистая сталь с цементацией.
• Ролики: Установлены на втулки и служат для уменьшения трения качения при движении цепи по направляющим, а также для зацепления с зубьями звездочки. Термообработанная сталь.
• Приставные элементы: Крепятся к валикам или специальным модифицированным пластинам и предназначены для фиксации транспортируемых изделий, ковшей, скребков или площадок. Это могут быть фланцы, кронштейны, пальцы, перфорированные пластины.

Сборка цепи осуществляется с помощью прессовой посадки (запрессовки) валиков в отверстия наружных пластин, что обеспечивает высокую прочность соединения. Для цепей большого шага может применяться сборка на разборных валиках со стопорными кольцами.

Классификация и основные типоразмеры

Тяговые пластинчатые роликовые цепи классифицируются по нескольким ключевым параметрам: тип ролика, шаг, количество проходов, конструкция и стандарт.

• Тип ролика: Цепи с обычным роликом (стандарт M), с удлиненным роликом (тип K), с большим роликом (тип F). Удлиненные и большие ролики увеличивают площадь контакта с направляющими, снижая удельное давление и износ.
• Количество проходов (рядов): Одно-, двух-, трех- и четырехпроходные цепи. Увеличение количества проходов (ширины цепи) пропорционально увеличивает ее разрушающую нагрузку.
• Стандарты: Наиболее распространены цепи, соответствующие международному стандарту ISO 1977/I (аналогичны старому советскому ГОСТ 588-81) и американскому стандарту ANSI CEMA. Цепи по ISO 1977/I имеют метрические размеры.

Таблица 1. Основные параметры тяговых пластинчатых роликовых цепей по ISO 1977/I (тип M)

Обозначение цепи	Шаг, мм (P)	Диаметр ролика, мм (d1)	Ширина внутреннего звена, мм (b1)	Диаметр валика, мм (d2)	Мин. разрушающая нагрузка (однопроходная), кН
M20	31.75	10.16	9.40	5.94	21.0
M28	44.45	13.49	12.70	7.92	42.0
M40	63.50	20.32	19.05	11.10	85.0
M56	88.90	28.45	25.40	15.88	170.0
M80	127.00	39.67	38.10	22.22	340.0
M112	177.80	55.37	50.80	31.75	670.0
M160	254.00	77.47	76.20	44.45	1350.0

Материалы и технологии производства

Производство тяговых цепей — технологически сложный процесс, требующий высокого контроля качества на всех этапах. Пластины изготавливаются методом холодной или горячей штамповки с последующей механической обработкой отверстий. Критически важным является процесс термообработки: цементация и закалка валиков и втулок, объемная закалка или цементация пластин. Для работы в агрессивных средах (морская вода, химические пары) применяются цепи из нержавеющих сталей марок A2 (304) и A4 (316). Для условий абразивного износа и высоких нагрузок используются цепи с упрочненными поверхностями — например, с наплавкой твердого сплава на рабочие поверхности роликов и пластин.

Области применения в энергетике и смежных отраслях

В энергетическом секторе тяговые пластинчатые цепи находят применение в критически важных технологических процессах.

• Топливоподача на ТЭС и ТЭЦ: Цепи являются основным тяговым элементом скребковых и пластинчатых конвейеров, транспортирующих уголь, сланцы, торф от разгрузочных устройств до бункеров сырого топлива и дробильных установок. Используются цепи типов M56, M80, M112 с приставными скребками высокой износостойкости.
• Системы золо- и шлакоудаления: В гидрозолоудалении цепи работают в багерных насосах и цепных скребковых транспортерах для удаления золы. В сухом шлакоудалении цепи перемещают горячий шлак в дробилку и далее к местам складирования. Здесь требуются цепи с повышенной термостойкостью и износостойкостью.
• Мусоросжигательные заводы и биоТЭЦ: Цепи используются в системах подачи твердых бытовых отходов (ТБО) и биомассы в котлы, а также для удаления шлака. Ключевые требования — коррозионная стойкость и устойчивость к ударным нагрузкам.
• Общее машиностроение энергетического оборудования: В составе грузоподъемных механизмов, поворотных устройствах, механизмах перемещения тяжелых элементов оборудования.

Критерии выбора и расчет нагрузки

Выбор типоразмера цепи осуществляется на основе инженерного расчета, учитывающего следующие параметры:

• Максимальное рабочее натяжение (Smax): Определяется как сумма сил сопротивления движению цепи с грузом, сил трения, сил инерции при пуске и динамических нагрузок.
• Коэффициент запаса прочности (n): Для тяговых цепей в условиях умеренных нагрузок и стабильной работы принимается не менее 7-8. Для ударных, переменных или тяжелых условий (топливоподача, шлакоудаление) коэффициент запаса увеличивается до 10-12 и более.
• Требуемая разрушающая нагрузка цепи: Рассчитывается как Qтреб = Smax
• n.
• Условия эксплуатации: Температура окружающей среды, наличие абразива, влаги, химически активных веществ определяют выбор материала и типа защитного покрытия.
• Скорость движения: Для пластинчатых тяговых цепей рекомендуемая рабочая скорость обычно не превышает 0.5 м/с, хотя конструктивно они могут работать и на более высоких скоростях с соответствующим учетом динамических факторов.

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Правильный монтаж и обслуживание напрямую влияют на ресурс цепи. Монтаж требует точной соосности ведущих и ведомых звездочек, параллельности направляющих. Натяжение цепи должно исключать провисание, но не создавать избыточную нагрузку на валы и подшипники. Смазка является обязательным условием для снижения износа шарниров. В зависимости от условий применяется периодическая ручная смазка, капельная (капельницы) или циркуляционная система. В абразивных средах используются специальные консистентные смазки с твердыми смазывающими добавками. Регламент ТО включает регулярный визуальный контроль на наличие трещин в пластинах, износ роликов и валиков, измерение удлинения цепи. Критическим считается удлинение на 3-5% от первоначальной длины, после чего цепь подлежит замене.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие тяговой пластинчатой цепи от приводной роликовой (например, по ГОСТ 13568)?

Приводная роликовая цепь предназначена для передачи крутящего момента между валами, имеет меньшие зазоры в шарнирах для точного зацепления, более узкие пластины. Тяговая цепь рассчитана на работу в условиях постоянного растяжения, имеет более массивные, термообработанные пластины, часто — усиленные ролики и предназначена для движения по направляющим. Ее разрушающая нагрузка при сопоставимом шаге значительно выше.

Как правильно определить износ цепи и момент для ее замены?

Основной критерий — измерение шага накопленного удлинения. Измеряется длина 10-20 звеньев в натянутом состоянии и сравнивается с номинальной длиной (шаг

• количество звеньев). Превышение на 2-3% часто служит сигналом для планирования замены, а на 5% — для немедленной замены. Также визуально контролируется износ роликов (уменьшение диаметра, конусность), наличие деформаций или трещин в пластинах, люфт в шарнирах.

Можно ли соединять звенья цепей от разных производителей?

Категорически не рекомендуется. Даже при соответствии номинальным размерам по стандарту, различия в допусках, материалах и термообработке могут привести к неравномерному распределению нагрузки, ускоренному износу и внезапному разрушению. Следует использовать цепи и соединительные звенья (замки) одного производителя и одной партии.

Какие смазочные материалы предпочтительны для цепей систем топливоподачи?

Для цепей, работающих в условиях высокого абразивного износа (угольная пыль, зола), применяются специальные консистентные смазки с высокой адгезией и содержанием твердых смазок (графит, дисульфид молибдена). Они должны обладать стойкостью к смыванию водой и широким температурным диапазоном. Часто используются смазки на основе литиевых или комплексных кальциевых загустителей.

Существуют ли альтернативы стальным тяговым цепям в условиях повышенной коррозии?

Да, для таких условий применяются цепи из нержавеющих сталей (AISI 304, 316). Также в менее нагруженных узлах могут использоваться пластиковые цепи (из полиамида, ацеталя), но их применение ограничено низкими механическими характеристиками и температурным диапазоном. Для тяжелых условий наиболее надежным решением остается стальная цепь с соответствующим выбором материала и, при необходимости, защитным покрытием.

Заключение

Тяговые пластинчатые роликовые цепи являются высоконадежным и проверенным решением для транспортировки материалов в условиях экстремальных нагрузок, характерных для энергетической отрасли. Их правильный выбор, основанный на точном расчете нагрузок и учете условий эксплуатации, а также соблюдение регламентов монтажа и технического обслуживания, являются залогом длительной и бесперебойной работы критически важных систем топливоподачи, золошлакоудаления и других технологических линий. Постоянное развитие материалов и технологий производства позволяет создавать цепи для все более сложных задач, повышая общую эффективность и безопасность энергетических объектов.