Звездочки для цепей 20B-1
Звездочки для цепей 20B-1: технические характеристики, применение и монтаж
Звездочка для цепи 20B-1 представляет собой ключевой компонент в цепных передачах, предназначенный для преобразования вращательного движения в поступательное (или наоборот) посредством зацепления с роликовой цепью. Обозначение «20B-1» строго стандартизировано и соответствует международному стандарту ANSI/ASME B29.1, а также его аналогам (ISO 606, DIN 8187, ГОСТ 13576-81 для аналогичных цепей). Цифра «20» указывает на шаг цепи в долях дюйма (шаг = 20/8 = 2.5 дюйма или 63.5 мм), литера «B» обозначает серию цепи (роликовая, дюймовая, широкая серия), а «-1» указывает на однорядное исполнение как звездочки, так и цепи.
Расшифровка обозначения и стандарты
Полное понимание маркировки является основой корректного подбора компонентов. Цепь 20B-1 имеет следующие критические параметры:
- Шаг (P): 2.500″ или 63.5 мм.
- Внутренняя ширина (d3): 0.625″ или 15.88 мм.
- Диаметр ролика (d1): 1.250″ или 31.75 мм.
- Диаметр вала (d2): 0.625″ или 15.88 мм.
- Толщина пластины (T): 0.125″ или 3.18 мм.
- Прочность на растяжение (мин.): Около 34 000 кгс (334 кН) для однорядной цепи.
- Делительная окружность (PCD): Воображаемая окружность, по которой происходит зацепление с цепью. Диаметр делительной окружности (D) рассчитывается по формуле: D = P / sin(180°/Z), где P – шаг цепи (63.5 мм), Z – количество зубьев звездочки.
- Профиль зуба: Включает рабочую (нагруженную) и нерабочую поверхности, радиус впадины, соответствующий радиусу ролика, и угол давления. Правильный профиль предотвращает интерференцию и обеспечивает равномерное распределение нагрузки.
- Венец: Для цепи 20B-1 звездочка, как правило, имеет простой плоский венец. При использовании с двух- или трехрядными цепями (20B-2, 20B-3) применяются звездочки с соответствующим количеством рядов и профилем с канавками для разделения рядов.
- Углеродистые и легированные стали (Ст45, 40Х, 40ХН): Наиболее распространенный выбор. После механической обработки подвергаются объемной закалке или термоулучшению (закалка+отпуск) для достижения твердости 35-45 HRC. Оптимальны для большинства приводов конвейеров, элеваторов, питателей.
- Цементуемые стали (20Х, 20ХН3А, 15ХН): Используются для звездочек, работающих в условиях ударных нагрузок и абразивного износа. Поверхностный слой высокой твердости (55-60 HRC) сочетается с вязкой сердцевиной.
- Износостойкие чугуны (ЧХ16, ИЧХ28Н2): Применяются для средненагруженных передач, работающих в абразивной среде. Обладают хорошими антифрикционными свойствами.
- Технологии изготовления: Для серийного производства – литье (в кокиль или по выплавляемым моделям) с последующей мехобработкой зубьев на зубофрезерных или зубострогальных станках. Для единичных экземпляров или ремонтных работ – изготовление из поковки или круга на токарных и фрезерных станках с ЧПУ.
- Горнодобывающая и обогатительная промышленность: Приводы скребковых и ленточных конвейеров, питатели, дробилки, грохоты.
- Металлургия: Приводы рольгангов, транспортеры для горячих заготовок, подъемно-транспортное оборудование.
- Энергетика: Топливоподача на угольных ТЭЦ (скребковые конвейеры, питатели), системы золошлакоудаления.
- Цементная и строительная промышленность: Приводы печей, транспортеры сырья, ковшовые элеваторы.
- Нефтегазовая отрасль: Приводы буровых установок, тяжелые насосные агрегаты.
- Передаточное число: Определяется соотношением числа зубьев ведомой и ведущей звездочек.
- Межосевое расстояние: Оптимально составляет 30-50 шагов цепи. Требует учета возможности регулировки для компенсации вытяжки цепи.
- Нагрузочную способность: Основной критерий – допустимая мощность или усилие, передаваемое цепью. Рассчитывается с учетом коэффициентов: режима работы (K1), числа зубьев малой звездочки (K2), передаточного числа (K3), способа смазки (K4), положения передачи (K5).
- Конструкцию ступицы и посадочное место: Определяется диаметром вала, типом соединения (шлицевое, шпоночное, призматическая шпонка), способом крепления (стяжной болт, установочный винт).
- Монтаж: Звездочки должны быть установлены соосно, параллельно друг другу. Биение на посадочном месте не должно превышать 0.1-0.15 мм. Крепление должно исключать проворачивание и осевое смещение. Цепь надевается без натяга, провисание регулируется в пределах 2-4% от межосевого расстояния.
- Смазка: Для цепи 20B-1 критически важна регулярная смазка. Предпочтительны густые пластичные смазки (типа Литол-24) или цилиндровые масла. В тяжелых условиях применяется автоматическая капельная или циркуляционная смазка.
- Контроль износа: Основные признаки износа – увеличение шага цепи (вытяжка) более 3% от номинального, износ профиля зуба звездочки (заострение вершин, изменение формы впадины), появление трещин или выкрашивание на рабочих поверхностях.
Соответственно, звездочка для этой цепи должна быть рассчитана на идентичные геометрические параметры. Ее ключевым размером является шаг (63.5 мм) и профиль зуба, который обеспечивает плавный вход и выход звена цепи из зацепления, минимизируя ударные нагрузки и износ.
Конструкция и геометрия зуба звездочки 20B-1
Профиль зуба звездочки для тяжелых цепей, таких как 20B, спроектирован для работы в условиях высоких нагрузок и умеренных скоростей. Основные элементы геометрии:
Материалы и технологии производства
Выбор материала определяется условиями эксплуатации, нагрузкой и требуемым ресурсом.
Основные области применения
Звездочки для цепей 20B-1 находят применение в тяжелом промышленном оборудовании, где требуются высокие тяговые усилия при относительно низких скоростях (обычно до 3-5 м/с).
Критерии выбора и расчет параметров
Подбор звездочки 20B-1 – инженерная задача, требующая учета множества факторов.
| Число зубьев, Z | PCD, мм (прибл.) | Типовое применение |
|---|---|---|
| 8-11 | 162.3 — 223.6 | Приводы в стесненных условиях, высокие передаточные отношения, повышенный полиспастный эффект. |
| 12-19 | 244.2 — 387.8 | Наиболее распространенный диапазон для приводных и тяговых передач конвейеров. |
| 20-29 | 405.8 — 589.5 | Ведущие звездочки конвейеров, элеваторов, где требуется плавность хода и снижение динамических нагрузок. |
| 30 и более | 606.6 и более | Ведущие звездочки длинных конвейеров, барабаны (звездочки-барабаны). |
При выборе необходимо рассчитать:
Монтаж, эксплуатация и обслуживание
Правильная установка и уход определяют срок службы передачи.
Типовые неисправности и их причины
| Неисправность | Вероятная причина | Меры устранения |
|---|---|---|
| Быстрый износ зубьев по профилю | Недостаточная твердость материала, абразивный износ, перегрузка. | Проверить нагрузку, обеспечить смазку, заменить на звездочку из более износостойкого материала. |
| Выкрашивание (питтинг) на рабочей поверхности зуба | Усталостное разрушение при циклических нагрузках, некачественный металл. | Замена звездочки, проверка расчетных нагрузок. |
| Раскалывание или поломка зуба/обода | Ударные нагрузки, наличие трещин от литья или термообработки, превышение расчетного крутящего момента. | Немедленная замена, анализ режима работы на наличие ударов. |
| Увеличенный шум и вибрация при работе | Несоосность звездочек, чрезмерный износ цепи и зубьев, недостаточное натяжение цепи. | Проверить соосность, измерить износ цепи и звездочек, отрегулировать натяжение. |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается звездочка для цепи 20B-1 от звездочки для цепи 20A-1?
Основное отличие – во внутренней ширине цепи и, соответственно, в толщине зуба звездочки. Цепь 20A (стандартная серия) имеет внутреннюю ширину 0.378″ (9.53 мм), а цепь 20B (широкая серия) – 0.625″ (15.88 мм). Звездочка для 20B-1 имеет более толстый и прочный зуб, рассчитанный на цепи с большей несущей способностью. Они не взаимозаменяемы.
Можно ли использовать звездочку 20B-1 с двухрядной цепью 20B-2?
Нет, нельзя. Для двухрядной цепи 20B-2 необходима специальная двухрядная звездочка. Ее конструкция включает два венца, расположенных соосно с определенным расстоянием между ними, точно соответствующим расстоянию между рядами цепи. Использование двух однорядных звездочек, установленных рядом, не обеспечит правильного зацепления и приведет к перекосу и поломке.
Как определить износ звездочки без специального инструмента?
Визуальный и тактильный контроль: изношенные зубья приобретают серповидную или крючкообразную форму (заостряются), впадины между зубьями теряют правильный радиусный профиль. Практический тест: надеть на звездочку новую, нерастянутую цепь. Если она свободно, без усилия «наползает» на зубья или наблюдается значительный люфт, износ звездочки критический. Замер штангенциркулем нескольких шагов между центрами роликов натянутой цепи покажет ее вытяжку.
Каков средний ресурс звездочки для цепи 20B-1?
Ресурс не нормируется в часах или годах, а зависит от условий эксплуатации: передаваемой нагрузки, скорости, наличия смазки и абразивной среды. При правильном монтаже, смазке и нагрузке, не превышающей расчетную, пара «цепь-звездочка» может проработать несколько лет. Критерием замены является обычно износ цепи на 3%, после чего рекомендуется менять и цепь, и звездочки (комплектом), так как работа изношенной цепи на новой звездочке (и наоборот) резко ускоряет износ нового компонента.
Как правильно выбрать способ фиксации звездочки на валу?
Выбор зависит от передаваемого крутящего момента и наличия осевых нагрузок. Для цепей 20B-1, передающих значительные моменты, предпочтительны:
Призматическая шпонка (ГОСТ 23360) – наиболее надежный и распространенный способ.
Шлицевое соединение – для ударных и реверсивных нагрузок.
Коническая ступица с натяжным кольцом – обеспечивает точную центровку и отсутствие зазоров.
Резьбовые установочные винты могут использоваться только как дополнительный фиксирующий элемент, но не как основной.
Какие существуют методы восстановления изношенных звездочек?
Восстановление экономически оправдано только для крупногабаритных и дорогих звездочек. Основные методы:
Наплавка изношенного профиля зуба с последующей механической обработкой до номинального размера. Требует предварительного и последующего отжига для снятия напряжений.
Наплавка с последующей обработкой на станке с ЧПУ – наиболее точный способ.
Установка сменных зубчатых венцов (сегментов) на болтовом соединении к центральной ступице.
Для большинства стандартных звездочек проще и надежнее произвести замену на новую.