Приводные роликовые цепи серии ПР
Приводные роликовые цепи серии ПР: конструкция, стандарты, применение и подбор
Приводные роликовые цепи серии ПР (по ГОСТ 13568-97, аналог стандарта ISO 606) представляют собой ключевой тип тягово-приводных цепей, предназначенных для передачи механической энергии между параллельными валами с использованием звездочек. Их основная функция – эффективная и надежная передача крутящего момента в условиях значительных нагрузок и средних скоростей. Серия ПР является базовой и наиболее распространенной в промышленности, охватывая широкий диапазон шагов и разрушающих нагрузок.
Конструкция и основные элементы цепи ПР
Цепь ПР – это сборное изделие, состоящее из последовательно соединенных одинаковых звеньев. Каждое звено формируется из следующих деталей:
- Внешние пластины: Соединяют оси (валики) двух соседних внутренних звеньев. Фиксируются на валиках посредством прессовой посадки или с помощью стопорных колец/шплинтов.
- Внутренние пластины: Соединяют втулки двух соседних внешних звеньев. Напрессованы на втулки.
- Валик (ось): Стальной цилиндрический палец, проходящий через втулку внутреннего звена. Служит осью вращения ролика и элементом соединения пластин.
- Втулка: Полый стальной цилиндр, запрессованный во внутренние пластины. Является подшипником скольжения для валика и опорой для ролика.
- Ролик: Закаленная деталь, свободно вращающаяся на втулке. Его основная функция – контакт с зубом звездочки, что уменьшает трение и износ как зуба, так и самого валика.
- ПР – Приводная Роликовая.
- XXXX – Разрушающая нагрузка в десятках килограмм-сил (даН). Например, «3180» означает минимальную разрушающую нагрузку 31800 Н (≈3180 кгс).
- XX – Исполнение (опционально): «1» – с жесткими прессовыми посадками, «2» – с разборными валиками (со шплинтами или стопорными кольцами).
- Пластины: Изготавливаются из качественных средне- или высокоуглеродистых сталей (например, 45, 50, 40Х, 45ХН) методом холодной штамповки. Для повышения усталостной прочности часто применяется цементация или объемная закалка.
- Валики и втулки: Производятся из цементируемых сталей (15Х, 20Х). После механической обработки подвергаются цементации и закалке, что обеспечивает твердую износостойкую поверхность при вязкой сердцевине.
- Ролики: Изготавливаются из подшипниковых сталей (ШХ15) или аналогов с последующей объемной закалкой до высокой твердости (HRC 55-60).
- Определение расчетной мощности: Pр = P
- Кэ, где Кэ – коэффициент эксплуатации (учитывает характер нагрузки, смазку, количество смен, положение передачи).
- По таблицам номинальной мощности (приводятся в каталогах для разных шагов и n1) выбирается тип цепи, для которого допустимая мощность [P] ≥ Pр.
- Выбор числа зубьев ведущей звездочки (z1). Рекомендуется z1 ≥ 17-19 для нормальных скоростей. Для тихоходных передач допускается z1 min = 13.
- Определение числа зубьев ведомой звездочки: z2 = z1
- i (желательно z2 < 120).
- Определение шага цепи (t) по выбранному типоразмеру.
- Предварительный выбор межосевого расстояния (a), обычно a = (30…50)t.
- Расчет длины цепи в шагах (Lt) с последующим округлением до четного целого числа.
- Уточнение межосевого расстояния и проверка на число ударов цепи в секунду (должно быть в пределах нормы для выбранного шага).
- Проверка по давлению в шарнирах: p = (Ft
- Kэ) / A ≤ [p], где Ft – окружное усилие, A – проекция опорной поверхности шарнира.
- Усиленные цепи (ПРУ, ПРД): Имеют увеличенную толщину пластин и диаметр валиков, что повышает разрушающую нагрузку на 15-30%.
- Цепи с твердым покрытием: Оцинкованные, оксидированные или покрытые кадмием для работы в коррозионных средах.
- Цепи с приставными деталями: Могут иметь пластины с отверстиями для крепления скребков, ковшей (нории, элеваторы) или иметь увеличенные ролики (катковые цепи).
- Двухрядные и трехрядные цепи (2ПР, 3ПР): Состоят из двух или трех параллельных рядов стандартных звеньев. Позволяют передавать большую мощность при том же шаге, но требуют повышенной соосности валов.
- Монтаж: Обеспечить параллельность валов и соосность звездочек. Натяжение должно обеспечивать провисание ведомой ветви примерно 2-4% от межосевого расстояния. Использовать соединительное (замковое) звено или специальный пресс для запрессовки валика.
- Смазка: Наиболее важный фактор увеличения срока службы. Рекомендуется:
- При низких скоростях – периодическая ручная смазка.
- При средних – капельная или струйная смазка.
- При высоких – циркуляционная ванна или принудительное распыление.
Используются масла для цепных передач с противозадирными присадками.
- Контроль: Регулярная проверка на износ (удлинение цепи), состояние звездочек, наличие посторонних шумов. Максимально допустимое удлинение – 3% от первоначальной длины. Дальнейшая эксплуатация ведет к с跳ыванию цепи и износу зубьев.
- Приводы вспомогательного оборудования ТЭС и АЭС: Дымососы, вентиляторы, питательные насосы, конвейеры для топлива (угля, торфа), шлако- и золоудаления.
- Гидроэлектростанции: Приводы затворов, сороочистных устройств, механизмов обслуживания.
- Промышленные редукторы и приводы станков: В качестве входной или выходной тихоходной ступени.
- Конвейерные системы и транспортеры: В приводах тяговых барабанов или в качестве тягового элемента в пластинчатых конвейерах.
- Сельскохозяйственная и дорожная техника: Приводы рабочих органов комбайнов, косилок, асфальтоукладчиков.
- 100%. Если ΔL превышает 3%, цепь подлежит замене. Субъективные признаки: повышенный шум, «подскакивание» на звездочке, провисание при нормальном натяжении.
Такая конструкция обеспечивает высокий КПД передачи (до 98%) за счет замены трения скольжения в зоне контакта с зубом на трение качения ролика.
Стандарты, обозначение и основные параметры
В Российской Федерации и странах СНГ основным нормативным документом является ГОСТ 13568-97 «Цепи приводные роликовые. Основные размеры. Технические требования», гармонизированный с международным стандартом ISO 606:1994 (DIN 8187, ANSI B29.1). Однако существуют важные исторические нюансы: до 1997 года действовал ГОСТ 13568-75, в котором метрические параметры были приведены в дюймовом исчислении. Цепи, изготовленные по старому стандарту, могут иметь незначительные отклонения в размерах.
Система обозначения: ПР-XX-XXXX-XX, где:
XX – Шаг цепи в долях дюйма, умноженных на 1/16 (т.н. «номер цепи»). Например, ПР-12,7: шаг = 12,7 мм (1/2 дюйма). ПР-19,05: шаг = 19,05 мм (3/4 дюйма).
Пример: ПР-19,05-3180-2 – цепь с шагом 19,05 мм, разрушающей нагрузкой 31800 Н, в разборном исполнении.
Основные размеры и характеристики популярных типоразмеров
| Обозначение цепи (ПР-) | Шаг, t (мм) | Внутренняя ширина, b1 (мм) | Диаметр ролика, d1 (мм) | Диаметр валика, d2 (мм) | Длина внутреннего звена, L (мм) | Средняя разрушающая нагрузка, Q (кН) | Масса 1м, кг (прибл.) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 08Б (ПР-8) | 12.70 | 7.75 | 8.51 | 3.96 | 14.38 | 13.8 | 0.65 |
| 10 (ПР-9.525) | 9.525 | 5.72 | 6.35 | 3.30 | 10.24 | 9.1 | 0.41 |
| 12.7 (ПР-12.7) | 12.70 | 7.75 | 8.51 | 3.96 | 14.38 | 18.2 | 0.70 |
| 15.875 (ПР-15.875) | 15.875 | 9.53 | 10.16 | 5.08 | 18.11 | 22.7 | 1.10 |
| 19.05 (ПР-19.05) | 19.05 | 12.70 | 11.91 | 5.94 | 22.78 | 31.8 | 1.70 |
| 25.4 (ПР-25.4) | 25.40 | 15.88 | 15.88 | 7.92 | 29.29 | 56.7 | 2.60 |
| 31.75 (ПР-31.75) | 31.75 | 19.05 | 19.05 | 9.53 | 35.46 | 90.0 | 3.90 |
Материалы и технология изготовления
Качество и долговечность цепи ПР напрямую зависят от материалов и термообработки:
Сборка цепи включает прецизионную прессовую сборку звеньев, что гарантирует минимальный начальный износ и правильную работу.
Критерии выбора и расчет цепи ПР
Правильный подбор цепи – залог долговечности передачи. Расчет ведется по допустимой мощности, передаваемой цепью, с учетом условий эксплуатации.
Основные исходные данные: передаваемая мощность (P, кВт), частота вращения ведущей звездочки (n1, об/мин), передаточное число (i), условия работы (нагрузка, смазка, расположение).
Упрощенный алгоритм:
Модификации и специальные исполнения цепей ПР
На базе стандартной цепи ПР выпускаются различные модификации:
Монтаж, эксплуатация и обслуживание
Правильный монтаж и уход критически важны для ресурса цепи.
Области применения в энергетике и смежных отраслях
Цепи ПР находят широкое применение благодаря надежности и универсальности:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие цепи ПР от цепи ПВ (втулочной)?
Цепь ПВ (приводная втулочная) не имеет ролика. Втулка непосредственно контактирует с зубом звездочки. Это делает ее дешевле, но увеличивает трение и износ. Цепи ПВ применяются при низких скоростях и нагрузках, часто в условиях загрязнения, где ролик может заклинить. Цепь ПР, благодаря ролику, имеет более высокий КПД, меньший износ и предназначена для более скоростных и нагруженных передач.
Как определить степень износа цепи ПР?
Наиболее объективный метод – измерение ее общего удлинения. Для этого измеряют длину N звеньев (например, 20 или 40) в натянутом состоянии. Новую цепь можно измерить для сравнения или использовать номинальный шаг. Удлинение вычисляется по формуле: ΔL = (Lфакт – Lном) / Lном
Можно ли соединять цепи разных производителей, но одного типоразмера?
Категорически не рекомендуется. Несмотря на соответствие одному ГОСТу, допуски на размеры, твердость материалов и технология сборки у разных производителей могут незначительно отличаться. Это приводит к неравномерному распределению нагрузки по звеньям, ускоренному износу и риску разрыва. Следует использовать цепь одного производителя и одной партии.
Что важнее при выборе: разрушающая нагрузка или допустимая мощность?
Оба параметра критичны, но на разных этапах. Допустимая мощность (рассчитанная для определенных условий скорости и смазки) является первичным критерием для выбора типоразмера (шага) цепи. После этого необходимо убедиться, что разрушающая нагрузка выбранной цепи с запасом превышает максимальное пиковое усилие в передаче (с учетом коэффициента динамичности). Расчет только на статическую прочность без учета усталостной долговечности (мощности) является ошибкой.
Как правильно хранить запасные цепи ПР?
Цепи должны храниться в сухом помещении, на стеллажах, в заводской смазке. Не допускается контакт с агрессивными веществами, влагой и прямыми солнечными лучами. Перед монтажом длительно хранившейся цепи необходимо проверить свободу вращения роликов во всех звеньях и при необходимости произвести дополнительную очистку и смазку.
Почему для высокоскоростных передач рекомендуются цепи с меньшим шагом?
Меньший шаг при той же скорости вращения приводит к уменьшению динамических нагрузок (меньшая масса звена, чаще зацепление), снижению линейной скорости цепи, меньшему износу шарниров и снижению шума. Поэтому для высоких скоростей (n1 > 1000 об/мин) выбирают цепи с шагом 9.525 мм (ПР-10) или 12.7 мм (ПР-12.7), даже если по мощности подошла бы цепь с большим шагом.