Цепи втулочно-роликовые ANSI

Цепи втулочно-роликовые ANSI: конструкция, стандарты и применение в промышленности

Цепи втулочно-роликовые, соответствующие стандартам Американского национального института стандартов (ANSI), представляют собой ключевой элемент приводных и конвейерных систем в различных отраслях промышленности. Их основное назначение – передача механической мощности и транспортировка грузов в условиях значительных нагрузок и продолжительной работы. Отличительной чертой данных цепей является строгая стандартизация размеров, допусков и прочностных характеристик, что обеспечивает взаимозаменяемость продукции от различных производителей и надежную работу в составе оборудования.

Конструктивные особенности и составные элементы

Цепь ANSI представляет собой сборную конструкцию, состоящую из последовательно соединенных звеньев. Основными компонентами являются:

Внешние пластины: Формованные стальные пластины, которые соединяют валики соседних звеньев через втулки. Имеют большее расстояние между отверстиями.
Внутренние пластины: Пластины, прессованные на втулки. Имеют меньшее межосевое расстояние отверстий.
Втулка: Полый цилиндр, запрессованный во внутренние пластины. Служит подшипником скольжения для валика и обеспечивает точное межосевое расстояние между пластинами.
Валик: Цилиндрический штифт, проходящий через втулку и соединяющий внешние пластины. Вращается относительно втулки в шарнире.
Ролик: Надет на втулку и свободно вращается на ней. Основная функция – контакт с зубьями звездочки, что уменьшает трение и износ как цепи, так и звездочки.

Сборка цепи происходит по принципу чередования: внутреннее звено (втулка, внутренние пластины, ролик) соединяется с внешним звеном (валик и внешние пластины). Такая конструкция обеспечивает необходимую гибкость и прочность.

Система обозначений и основные стандарты ANSI

Стандарт ANSI B29.1 является основополагающим документом, регламентирующим размеры, допуски и минимальные прочностные характеристики для приводных роликовых цепей. Наиболее распространенные серии – ANSI Single Strand (однорядные) и Multiple Strand (многорядные).

Маркировка цепи имеет формат, например, ANSI 80-1 или ANSI 160-2:

Числовой код (40, 50, 60, 80, 100, 120, 140, 160, 180, 200, 240 и др.) указывает на шаг цепи в восьмых долях дюйма. ANSI 80 означает шаг 8/8″ = 1 дюйм (25.4 мм).
Число после дефиса указывает на количество рядов (ширину цепи). -1 – однорядная, -2 – двухрядная, -3 – трехрядная и т.д.
Существуют также обозначения с суффиксом «H» (Heavy series), например, ANSI 80H, которые относятся к усиленным цепям с увеличенной толщиной пластин и, как следствие, более высокой разрушающей нагрузкой при том же шаге.

Технические характеристики и таблица параметров основных типоразмеров

Ключевыми параметрами при выборе цепи ANSI являются шаг, ширина, диаметр ролика, разрушающая нагрузка и масса. Ниже представлена сравнительная таблица для наиболее распространенных однорядных цепей.

Обозначение ANSI	Шаг (P), мм	Внутренняя ширина (d1), мм	Диаметр ролика (d2), мм	Диаметр валика (d3), мм	Длина валика (L), мм	Мин. разрушающая нагрузка, кН	Примерная масса 1м, кг
ANSI 40-1	12.70	7.95	7.92	3.96	13.10	18.2	0.70
ANSI 50-1	15.875	9.53	10.16	5.08	17.02	22.7	1.01
ANSI 60-1	19.05	12.70	11.91	5.94	21.08	31.8	1.50
ANSI 80-1	25.40	15.88	15.88	7.92	27.46	55.6	2.60
ANSI 100-1	31.75	19.05	19.05	9.53	33.40	86.7	3.90
ANSI 120-1	38.10	25.40	22.23	11.10	39.67	114.3	5.60
ANSI 140-1	44.45	25.40	25.40	12.70	45.21	150.2	7.50
ANSI 160-1	50.80	31.75	28.58	14.27	51.56	200.1	10.10

Примечание: Параметры могут незначительно варьироваться у разных производителей, но должны соответствовать минимальным требованиям стандарта ANSI B29.1.

Материалы и термообработка

Для обеспечения требуемой прочности и износостойкости компоненты цепей подвергаются специальной обработке:

Пластины: Изготавливаются из средне- или высокоуглеродистой стали (например, сталь 50, 60, C1045). Для повышения усталостной прочности часто применяется цементация (науглероживание) с последующей закалкой.
Валики и втулки: Производятся из цементируемой стали. После цементации и закалки достигается высокая поверхностная твердость (HRC 55-62) для сопротивления износу, при сохранении вязкой сердцевины, устойчивой к ударным нагрузкам.
Ролики: Изготавливаются из низкоуглеродистой стали с цементацией или из закаленной стали, что обеспечивает стойкость к ударным нагрузкам от контакта с зубьями звездочки.

Для работы в агрессивных средах (химическая промышленность, пищевое производство с мойкой, морская атмосфера) цепи изготавливаются из нержавеющих сталей марок AISI 304, AISI 316 или подвергаются гальваническому покрытию (цинкование, никелирование).

Сферы применения и критерии выбора

Цепи ANSI находят применение в двух основных типах систем:

Приводные системы: Передача мощности от двигателя к исполнительному механизму (насосы, компрессоры, конвейеры, станки). Здесь критичны высокие скорости и плавность хода.
Конвейерные и тяговые системы: Непосредственное транспортирование грузов или перемещение несущих элементов конвейера. Основные требования – высокая статическая прочность и износостойкость.

Критерии выбора включают:

Расчетную нагрузку: Цепь выбирается с запасом прочности, исходя из разрушающей нагрузки. Рабочая нагрузка не должна превышать 1/6 – 1/10 от разрушающей в зависимости от условий работы.
Скорость движения: Существуют рекомендуемые предельные скорости для каждого типоразмера. Превышение приводит к перегреву шарнира, потере смазки и ускоренному износу.
Шаг цепи: Больший шаг обеспечивает более высокую прочность, но приводит к увеличению габаритов, массы и шума. Меньший шаг обеспечивает плавность хода.
Количество рядов: Многорядные цепи (ANSI 80-2, 80-3) применяются для передачи больших мощностей в условиях ограниченного по ширине пространства, так как имеют повышенную разрушающую нагрузку при том же шаге.
Условия эксплуатации: Наличие абразивной пыли, влаги, высоких температур или химически активных веществ диктует выбор материала, конструкции (например, цепи с уплотнениями) и типа смазки.

Монтаж, обслуживание и износ

Правильный монтаж и техническое обслуживание напрямую влияют на ресурс цепи. Ключевые аспекты:

Совместимость со звездочками: Звездочки должны строго соответствовать стандарту ANSI и типоразмеру цепи. Износ зубьев звездочки ускоряет износ цепи и наоборот.
Правильное натяжение: Провисание должно быть в пределах, указанных в технической документации. Чрезмерное натяжение увеличивает нагрузку на валы и подшипники, недостаточное – приводит к соскакиванию цепи и повышенной динамической нагрузке.
Смазка: Является важнейшим фактором. Рекомендуется непрерывная подача пластичной или жидкой смазки в зону контакта валика и втулки. Недостаточная смазка – основная причина преждевременного выхода из строя.
Контроль износа: Основной показатель – удлинение цепи из-за износа шарниров. Измеряется как увеличение шага на определенном количестве звеньев. Допустимое удлинение обычно не превышает 3%. Эксплуатация перерастянутой цепи ведет к ускоренному износу звездочек и возможному обрыву.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие цепи ANSI от цепи по стандарту ISO (европейский стандарт)?

Основное отличие – в системе измерений. Стандарт ANSI B29.1 основан на дюймовой системе, а ISO 606 (DIN/ГОСТ) – на метрической. Хотя размеры близки, цепи не являются взаимозаменяемыми из-за различий в шаге, диаметре ролика и ширине. Например, цепь ANSI 80-1 (шаг 1″) несовместима со звездочкой для цепи 16B-1 (ближайший метрический аналог с шагом 25.4 мм), так как различается профиль зуба и ширина.

Что означают буквенные суффиксы в обозначениях цепей, например, ANSI 80SS?

Буквенные суффиксы указывают на материал или специальное исполнение:

SS (Stainless Steel) – цепь из нержавеющей стали.
А (Attachments) – цепь с прикреплениями (модификациями пластин для крепления дополнительных элементов).
H (Heavy Series) – усиленная серия.
RP (Rollerless) – цепь без ролика (втулочная).

Как правильно рассчитать длину цепи в шагах?

Длина цепи (L) в шагах рассчитывается по формуле: L = 2C/P + (N+n)/2 + K/C, где C – межосевое расстояние между валами звездочек (в мм или дюймах), P – шаг цепи, N и n – количество зубьев большой и малой звездочек соответственно, K – поправочный коэффициент, зависящий от разности (N-n). Для точного расчета необходимо пользоваться инженерными справочниками или специализированным ПО, учитывая необходимость четного числа звеньев и оптимального межосевого расстояния.

Когда следует применять цепи с уплотнениями (O-ring, X-ring)?

Цепи с резиновыми уплотнительными кольцами (O-ring, X-ring) следует применять в условиях, где затруднено регулярное техническое обслуживание и смазка, либо при работе в среде с высоким содержанием абразивных загрязнений. Уплотнение, установленное между внутренней и внешней пластиной, удерживает заводскую консистентную смазку внутри шарнира и препятствует проникновению абразива. Такие цепи имеют повышенное сопротивление изгибу и требуют более мощного привода.

Каковы признаки критического износа цепи, требующей замены?

Основные признаки:

Удлинение цепи более чем на 3% от первоначальной длины.
Затрудненный изгиб цепи (жесткость) из-за износа и загрязнения шарниров.
Видимый износ пластин (выработка посадочных мест под втулки и валики).
Появление трещин или деформации пластин.
Повышенный шум и вибрация при работе.

Регулярный замер удлинения с помощью калибра или рулетки – наиболее объективный метод контроля.

Заключение

Цепи втулочно-роликовые ANSI представляют собой высокостандартизированный, надежный и предсказуемый в работе тип тягово-приводных цепей. Их правильный выбор, основанный на расчете нагрузок, скорости и условий эксплуатации, в сочетании с корректным монтажом и систематическим обслуживанием (прежде всего, смазкой), обеспечивает длительный срок службы и безотказную работу всего механизма. Понимание конструкции, системы маркировки и физики износа позволяет инженерно-техническому персоналу эффективно эксплуатировать и обслуживать данные изделия, минимизируя простои и затраты на ремонт.

Цепи втулочно-роликовые ANSI