Пластинчатые цепи

Пластинчатые цепи: конструкция, типы, применение и стандарты в электротехнике и энергетике

Пластинчатая цепь представляет собой грузоподъемное или тяговое устройство, состоящее из последовательно соединенных металлических пластин, собранных на осях с помощью втулок или роликов. В отличие от приводных роликовых цепей, пластинчатые цепи характеризуются отсутствием зубчатых звездочек в классическом понимании; они взаимодействуют с ходовыми колесами, барабанами или блокирующими устройствами. Их основное назначение в электротехнической и энергетической отраслях — перемещение, подвешивание, натяжение и поддержка тяжелого оборудования, кабелей, токопроводов, а также использование в качестве элемента безопасности.

Конструкция и основные элементы

Базовая конструкция пластинчатой цепи включает несколько ключевых компонентов, от качества и геометрии которых зависят эксплуатационные характеристики.

• Пластины (звенья): Изготавливаются методом штамповки из высококачественной стали (часто легированной, например, 40Х, 65Г) или нержавеющих марок (AISI 304, 316). Пластины могут быть плоскими, фигурными, с отверстиями для крепления. Толщина пластины — ключевой параметр, определяющий прочность цепи.
• Ось (палец): Стальной цилиндрический стержень, проходящий через отверстия в пластинах и втулках. Фиксируется от выпадения с помощью стопорных колец, шплинтов или методом расклепки.
• Втулка: Прецизионная деталь, устанавливаемая между пластинами. Служит подшипником скольжения для оси, воспринимает нагрузку и уменьшает износ.
• Ролик (при наличии): Надевается на втулку и служит для уменьшения трения при контакте цепи с направляющими или колесами, а также для изменения шага цепи в системах с переменным шагом.

Сборка цепи происходит по принципу чередования внутренних и внешних пластин, что создает гибкое и прочное соединение. Тип шарнира (втулочный или роликовый) определяет износостойкость и область применения.

Классификация и типы пластинчатых цепей

Классификация осуществляется по нескольким признакам: назначению, конструкции, материалу и стандартам.

По назначению и конструкции:

• Грузовые (тяговые) пластинчатые цепи: Предназначены для подъема, перемещения и подвешивания грузов. Имеют увеличенную толщину пластин и усиленные шарниры. Пример: цепи для конвейеров, подвесных путей, электроталей.
• Тяговые катковые (роликовые) цепи: Оснащены роликами большого диаметра для работы на направляющих. Применяются в конвейерных системах, в том числе для перемещения кабельных лотков или оборудования.
• Пластинчатые цепи для токопроводов (троллейных систем): Специализированные цепи, используемые в системах подвесного токопровода для цехового электрооборудования. Обеспечивают надежный контакт и подвижное питание кранов, тельферов.
• Цепи высокоточные (сборочные и конвейерные): Имеют минимальные допуски на шаг, изготавливаются с высокой точностью для синхронного перемещения в автоматизированных линиях.
• Цепи противоскольжения (горные, якорные): Используются в энергетике как элементы заземления, для фиксации оборудования, в качестве страховочных устройств.

По материалу:

• Углеродистые и легированные стали: Стандартное исполнение, часто с защитным покрытием (цинкование, кадмирование, оксидирование) для защиты от коррозии.
• Нержавеющие стали: Для агрессивных сред (химическая промышленность, пищепром, морская атмосфера), а также для повышенных требований к чистоте.
• Термообработанные (закаленные) цепи: Пластины и оси подвергаются объемной или поверхностной закалке для достижения высокой твердости и износостойкости.

Ключевые технические характеристики и параметры выбора

При подборе пластинчатой цепи для решения конкретной инженерной задачи необходимо анализировать комплекс параметров.

Таблица 1. Основные параметры пластинчатых цепей

Параметр	Обозначение / Ед. изм.	Описание и влияние на выбор
Шаг цепи	P, мм	Расстояние между осями соседних звеньев. Определяет габариты цепи, плавность хода и размеры взаимодействующих элементов (колес, звездочек).
Ширина внутреннего звена	B1, мм	Внутренняя ширина цепи, определяющая совместимость с шириной зуба ведущего колеса или ходового пути.
Толщина пластины	T, мм	Критически важный параметр, напрямую влияющий на разрушающую нагрузку. Измеряется в самой толстой части звена.
Диаметр ролика (втулки)	Dр, Dв, мм	Влияет на изгибную жесткость цепи и контактные нагрузки.
Разрушающая нагрузка	Q, кН (тс)	Минимальная статическая нагрузка, при которой происходит разрушение цепи. Указывается в каталогах.
Рабочая (допустимая) нагрузка	Fраб, кН	Максимальная нагрузка в рабочих условиях. Определяется с учетом коэффициента запаса прочности (обычно от 4:1 до 7:1 для грузоподъемных цепей).
Масса погонного метра	кг/м	Важен для расчета динамических нагрузок, инерции системы и выбора приводного двигателя.

Коэффициент запаса прочности (КЗ) выбирается в зависимости от режима работы (группы режима) по стандартам (например, ГОСТ 191-82, ISO 4347). Для ручного привода КЗ не менее 5, для машинного привода с динамическими нагрузками — не менее 7-10.

Стандартизация и нормативная база

Производство и применение пластинчатых цепей регламентируется рядом международных и национальных стандартов.

• ISO 1977/I, II, III: Основной международный стандарт на тяговые цепи для конвейеров. Классифицирует цепи по типам (I, II, III) в зависимости от конструкции втулки и ролика.
• DIN 8150-8157: Немецкие стандарты на пластинчатые цепи различного назначения (грузовые, тяговые, катковые).
• ГОСТ 191-82 (цепи пластинчатые грузовые): Отечественный стандарт, определяющий типы, параметры и методы испытаний грузовых пластинчатых цепей.
• ГОСТ 589-85 (цепи пластинчатые приводные): Стандарт на приводные цепи, которые могут использоваться в механизмах с зубчатым зацеплением.
• ASME B29.12, B29.15: Американские стандарты на роликовые тяговые и катковые цепи.

Стандарты устанавливают не только геометрические параметры, но и методы контроля, механические испытания, требования к маркировке.

Области применения в электротехнике и энергетике

Пластинчатые цепи являются критически важными компонентами в ряде систем.

• Подвесные и конвейерные системы для кабелей и шинопроводов: Цепи используются для создания несущих тросов или непосредственного подвеса кабельных лотков, коробов, тяжелых силовых кабелей в магистральных коридорах, на электростанциях, в цехах. Они обеспечивают регулируемое по высоте и надежное крепление с возможностью перераспределения нагрузки.
• Токопроводы троллейного типа: Специальные пластинчатые цепи (или цепи с токопроводящими элементами) выступают в качестве гибкого контактного проводника в системах питания передвижного оборудования (мостовые, козловые краны).
• Механизмы натяжения и регулировки: В системах воздушных линий электропередачи (ЛЭП), в гирляндах изоляторов могут применяться для компенсации изменения длины и натяжения.
• Запорная и предохранительная арматура: В энергетике цепи используются как элементы блокировок дверей шкафов, решеток, ограждений высоковольтного оборудования. Противоскользящие цепи применяются на опорах ЛЭП, в горной энергетике.
• Вспомогательные механизмы на электростанциях: В системах золо- и шлакоудаления, топливоподачи (угольные конвейеры), где требуются цепи с высокой стойкостью к абразивному износу.

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Правильный монтаж и обслуживание напрямую влияют на ресурс цепи и безопасность.

• Монтаж: Требует соблюдения соосности ведущих и ведомых колес (звездочек). Натяжение должно исключать провисание, но не создавать избыточных нагрузок на валы и подшипники. Соединение концов цепи осуществляется с помощью специальных соединительных (замковых) звеньев, которые должны быть того же типа и прочности, что и основная цепь.
• Смазка: Регулярная смазка шарниров — обязательное условие для снижения износа и предотвращения коррозии. Применяются пластичные смазки (Литол, Циатим) или жидкие масла, в зависимости от условий. Для цепей в агрессивных средах могут использоваться специальные составы.
• Контроль и диагностика: Включает периодический визуальный осмотр на наличие трещин, деформаций пластин, износа шарниров (удлинение шага более 3% от номинального — критический показатель), коррозии и износа роликов. Проверяется состояние осей и стопорных элементов.
• Хранение: Цепи должны храниться в сухом помещении, в смазанном состоянии, на стеллажах, исключающих деформацию.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем пластинчатая цепь принципиально отличается от приводной роликовой цепи?

Пластинчатая цепь предназначена в первую очередь для передачи тягового усилия или подвешивания груза, а не для кинематического преобразования с высокой скоростью. Она имеет более массивные пластины, часто больший шаг и рассчитана на работу с ходовыми колесами по бесзубому зацеплению или с блоками. Приводная роликовая цепь предназначена для работы на зубчатых звездочках с относительно высокими скоростями.

Как правильно определить износ пластинчатой цепи и момент ее замены?

Критерием износа является удлинение цепи из-за разбалтывания шарниров. Измерьте длину 10-20 звеньев в натянутом состоянии и сравните с номинальной длиной (шаг

• количество звеньев). Превышение длины на 2-3% является сигналом для усиленного контроля, более 3% — цепь подлежит замене. Также обязательной замене подлежат цепи с видимыми трещинами, глубокой коррозией, деформированными или разошедшимися пластинами.

Можно ли сваривать или ремонтировать звенья пластинчатой цепи при обрыве?

Категорически не рекомендуется. Сварка нарушает структуру металла в зоне термического влияния, создавая точки концентрации напряжений, что резко снижает надежность и делает невозможным расчет прочности. Ремонт с помощью «заклепок» или кустарных методов недопустим для грузоподъемных цепей. Поврежденное звено или секция должны быть заменены на новые с помощью оригинальных соединительных элементов, либо вся цепь подлежит утилизации.

Как выбрать материал цепи для работы на открытом воздухе или в морской атмосфере?

Для умеренно агрессивных условий (улица, повышенная влажность) достаточно цепей из углеродистой стали с горячим цинкованием. Для постоянного воздействия морской воды, соленого тумана или химических паров необходимо применять цепи из аустенитных нержавеющих сталей марок AISI 316 или AISI 316L, обладающих стойкостью к питтинговой коррозии.

Что означает маркировка на пластинах цепи?

Маркировка обычно включает номинальный размер (шаг в дюймах или мм), обозначение стандарта (например, DIN 764), класс прочности, а также клеймо или логотип производителя. Например, маркировка «80 DIN 764» указывает на цепь с шагом 80 мм по немецкому стандарту. Точную расшифровку следует искать в техническом каталоге производителя.

Заключение

Пластинчатые цепи являются высоконадежным, проверенным решением для широкого спектра задач по перемещению, подвесу и натяжению в электротехнических и энергетических системах. Их правильный выбор, основанный на анализе нагрузок, условий эксплуатации и стандартов, а также соблюдение регламентов монтажа и технического обслуживания, обеспечивают длительный и безопасный срок службы. Понимание конструктивных особенностей, типов и параметров данных цепей позволяет инженеру-проектировщику или специалисту по эксплуатации интегрировать их в ответственные системы с гарантией соответствия требованиям промышленной безопасности и надежности.