Цепи втулочно-роликовые ГОСТ

Цепи втулочно-роликовые: конструкция, стандарты, применение и выбор

Цепи втулочно-роликовые представляют собой ключевой тип тягово-транспортных цепей, предназначенных для передачи механической энергии в условиях значительных нагрузок и средних скоростей. Их основное функциональное назначение – обеспечение надежного зацепления с зубьями звездочек в приводных и конвейерных системах. Действующим нормативным документом, регламентирующим основные параметры, размеры и технические требования к данным изделиям в Российской Федерации и странах СНГ, является ГОСТ 13568-97 «Цепи приводные роликовые. Общие технические условия». Этот стандарт гармонизирован с международными нормами ISO 606:1994 (DIN 8187, DIN 8188), что обеспечивает взаимозаменяемость продукции.

Конструкция и составные элементы цепи

Конструкция втулочно-роликовой цепи сборная, она формируется из последовательно соединенных одинаковых звеньев. Каждое звено состоит из следующих деталей:

• Внешние пластины: Соединяют оси двух соседних валиков, проходящих через втулки внутреннего звена. Являются основным силовым элементом, воспринимающим растягивающую нагрузку.
• Внутренние пластины: Соединяют две втулки, запрессованные в их отверстия. Вместе с внешними пластинами формируют гибкое полотно цепи.
• Втулка: Полая закаленная деталь, запрессованная во внутренние пластины. Служит подшипником скольжения для валика, защищает его от износа и обеспечивает точное расположение ролика.
• Валик: Цилиндрический стержень, проходящий через втулку и соединяющий внешние пластины. Воспринимает срезные и изгибающие нагрузки.
• Ролик: Надет на втулку с зазором. Его основная функция – контакт с зубом звездочки при входе в зацепление, что уменьшает трение и износ как зуба, так и самой цепи. Также ролик выполняет роль демпфера при ударе о зуб.

Сборка цепи осуществляется путем развальцовки (расклепки) или стопорения концов валиков, что предотвращает самопроизвольное разъединение пластин.

Классификация и основные типоразмеры по ГОСТ 13568-97

Стандарт классифицирует цепи по ряду признаков. Основным является шаг цепи (P) – расстояние между центрами соседних валиков. В зависимости от шага и прочностных характеристик цепи делятся на серии:

• Серия А (нормальная серия): Универсальные цепи общего назначения. Обозначаются просто номером, например, ПР-12,7 (цепь приводная роликовая с шагом 12,7 мм).
• Серия Б (усиленная серия): Цепи с увеличенной разрушающей нагрузкой за счет применения пластин большей толщины и улучшенных материалов. Обозначаются добавлением буквы «У», например, ПР-19,05-У.
• Серия SUPER (сверхвысокой прочности): Современные цепи с пластинами измененной конфигурации и повышенными характеристиками. Обозначаются добавлением букв «S» или «SV». Имеют лучшие усталостные характеристики.

Основные типоразмеры и параметры приведены в таблице:

Таблица 1. Основные параметры втулочно-роликовых цепей (выдержка из ГОСТ 13568-97)

Обозначение цепи (пример)	Шаг P, мм	Внутренняя ширина b1, мм, не менее	Диаметр ролика d1, макс., мм	Диаметр валика d2, макс., мм	Длина звена L, мм, макс.	Разрушающая нагрузка Qmin, кН (для серии А)
ПР-8,00-1	8,00	3,00	5,00	2,31	11,30	4,4
ПР-12,7-1	12,70	4,88	7,95	3,66	18,11	13,8
ПР-19,05-1 (ПР-19,05-У)	19,05	12,70 (17,02 для У)	11,91	5,08 (5,94 для У)	24,13	31,8 (58,0 для У)
ПР-25,4-1 (ПР-25,4-У)	25,40	15,88 (25,22 для У)	15,88	7,92 (9,53 для У)	29,29	56,7 (110,0 для У)
ПР-31,75-1 (ПР-31,75-У)	31,75	19,05 (31,55 для У)	19,05	9,52 (11,10 для У)	35,76	88,5 (170,0 для У)
ПР-38,10-1 (ПР-38,10-У)	38,10	25,40 (45,46 для У)	22,23	11,10 (12,70 для У)	45,44	124,6 (254,0 для У)
ПР-50,8-1 (ПР-50,8-У)	50,80	31,75 (53,34 для У)	28,58	14,27 (15,88 для У)	58,55	218,0 (435,0 для У)

Материалы и термическая обработка

Качество и долговечность цепи напрямую зависят от материалов и технологии упрочнения:

• Пластины: Изготавливаются из качественных средне- или высокоуглеродистых сталей (например, 45, 50, 40Х, 65Г) методом штамповки. Для повышения усталостной прочности подвергаются термообработке (закалка с отпуском).
• Валики и втулки: Выполняются из цементируемых сталей (например, 15Х, 20Х). После механической обработки подвергаются цементации (насыщению поверхности углеродом) и закалке, что обеспечивает твердую износостойкую поверхность при вязкой сердцевине, устойчивой к ударным нагрузкам.
• Ролики: Изготавливаются из аналогичных валикам сталей. Термообработка – цементация и закалка или объемная закалка.

Для работы в агрессивных средах (химическая, пищевая промышленность, морская вода) применяются цепи из нержавеющих сталей (например, AISI 304, AISI 316) или с защитными покрытиями (цинкование, оксидирование, кадмирование).

Критерии выбора цепи

Выбор типоразмера цепи является инженерной задачей, основанной на расчете. Основные этапы:

1. Определение расчетной мощности: P_расч = K₁ K₂ P, где P – мощность на валу ведущей звездочки, K₁ – коэффициент условий работы (зависит от типа привода и нагрузки), K₂ – коэффициент, учитывающий число зубьев малой звездочки.
2. Выбор шага цепи: Чем меньше шаг, тем выше плавность хода, меньше шум и динамические нагрузки, но ниже нагрузочная способность. Для высокооборотных приводов выбирают цепи малого шага (ПР-12,7, ПР-15,875), для тихоходных тяжелонагруженных – большого шага (ПР-31,75 и выше).
3. Определение требуемой ширины цепи (числа рядов): При недостаточной нагрузочной способкости однорядной цепи переходят на многорядные исполнения (2Р, 3Р, 4Р, 6Р), которые имеют пропорционально увеличенную разрушающую нагрузку.
4. Проверка по частоте вращения: Существуют рекомендуемые предельные частоты вращения для каждого шага цепи.
5. Расчет долговечности (износостойкости): Проверяют давление в шарнире и сравнивают с допускаемым. Этот расчет часто является определяющим для ресурса цепи.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Правильный монтаж и уход критически важны для достижения заявленного ресурса.

• Выравнивание валов: Непараллельность валов и перекос звездочек приводят к ускоренному износу боковых поверхностей пластин и выходу цепи из строя.
• Натяжение: Цепь должна иметь оптимальное провисание (обычно 2-4% от межосевого расстояния). Чрезмерное натяжение увеличивает нагрузку на валы и подшипники, недостаточное – приводит к сбоям в зацеплении и биению.
• Смазка: Наиболее важный фактор увеличения срока службы. Предпочтительна непрерывная подача масла в зону зацепления. При невозможности – регулярная ручная смазка. Сухие или графитовые смазки не рекомендуются для высокоскоростных приводов.
• Защита: Установка защитных кожухов предотвращает попадание абразивной пыли и защищает персонал.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие втулочно-роликовой цепи от втулочной?

Втулочная цепь (обозначается, например, ПВ) не имеет ролика. Втулка непосредственно контактирует с зубом звездочки. Такие цепи дешевле, но предназначены для更低ших скоростей (до 2-3 м/с) и менее нагруженных приводов. Ролик в роликовой цепи снижает трение и износ при входе в зацепление, что позволяет работать на скоростях до 15-20 м/с.

Что означает маркировка ПР-25,4-600-2-У ГОСТ 13568-97?

• ПР – Приводная Роликовая.
• 25,4 – Шаг цепи в миллиметрах.
• 600 – Разрушающая нагрузка в деканьютонах (даН) или 60,0 кН.
• 2 – Количество рядов (двухрядная).
• У – Усиленного типа (серия Б).

Как правильно определить износ цепи и когда ее менять?

Критерием износа является удлинение цепи из-за выработки шарниров. Замеряется длина N звеньев (обычно 10-20) в натянутом состоянии. Если фактическая длина превышает номинальную более чем на 2-3%, цепь подлежит замене. Также признаками износа являются провисание, трудности с натяжением, характерный шум при работе.

Можно ли соединять цепи разных производителей, но одного шага?

Формально, если цепи соответствуют одному стандарту (ГОСТ/ISO), они должны быть взаимозаменяемы. Однако на практике различия в допусках и материалах могут привести к неравномерному распределению нагрузки и ускоренному износу. Рекомендуется использовать цепи одного производителя и одной партии в одном приводе. Соединительные звенья (замки) должны быть того же производителя, что и цепь.

Какие существуют альтернативы цепям ГОСТ 13568-97?

Для особо тяжелых условий (ударные нагрузки, загрязненная среда) применяются цепи по ГОСТ 589-85 (пластинчатые). Для высокоскоростных и точных приводов – зубчатые цепи (ГОСТ 13552-81). В мировой практике также широко распространены цепи по стандарту ANSI, которые имеют близкие, но не всегда идентичные размеры с ISO/ГОСТ (например, ANSI 35 соответствует ПР-9,525).

Заключение

Втулочно-роликовая цепь, стандартизированная ГОСТ 13568-97, остается одним из наиболее надежных, эффективных и экономичных средств передачи механической энергии в промышленности. Корректный выбор типоразмера, основанный на инженерном расчете, соблюдение правил монтажа и обеспечение качественной смазки – обязательные условия для реализации ее полного ресурса. Понимание конструкции, материалов и принципов маркировки позволяет специалистам грамотно эксплуатировать и обслуживать цепные передачи, минимизируя простои и повышая общую надежность оборудования.