Цепи и звёздочки для конвейеров цементных заводов

1. Введение

Приводные цепи являются критически важным элементом конвейерного оборудования цементных заводов. Специфические условия эксплуатации, включающие высокую запыленность, абразивное воздействие частиц цемента и клинкера, а также значительные механические нагрузки, предъявляют особые требования к выбору и эксплуатации цепных передач.

Конвейерные системы на цементных производствах используются для транспортировки сырьевых материалов (известняка, глины, мергеля), клинкера после обжига, готового цемента и добавок. Температурный режим эксплуатации может варьироваться от нормальных условий до экстремальных значений в зоне выгрузки клинкера (до 200-300 градусов Цельсия).

Правильный выбор приводных цепей и звездочек, соблюдение регламентов обслуживания и своевременная замена изношенных элементов обеспечивают бесперебойную работу оборудования и снижают эксплуатационные затраты.

2. Типы приводных цепей для цементных конвейеров

2.1. Роликовые приводные цепи

Роликовые приводные цепи получили наибольшее распространение в конвейерных системах цементных заводов благодаря высокому КПД (до 98%) и надежной конструкции. Конструкция включает внутренние и наружные пластины, валики, втулки и ролики, обеспечивающие плавное зацепление со звездочкой.

Применение ролика обеспечивает частичную замену трения скольжения на трение качения при контакте с зубьями звездочки, что существенно снижает износ элементов передачи.

2.2. Однорядные и многорядные цепи

В зависимости от передаваемой мощности и конструктивных особенностей конвейера применяются однорядные, двухрядные и трехрядные цепи:

2.3. Длиннозвенные конвейерные цепи

Для конвейерных систем с увеличенным шагом применяются длиннозвенные роликовые цепи по ГОСТ Р 54917-2012 (ИСО 1275:2006). Они разработаны на основе приводных роликовых прецизионных цепей с мелким шагом, но имеют двойной шаг. Обычно в конвейерах используются цепи с прямыми боковыми пластинами неуменьшенной толщины.

3. Нормативные требования и стандарты

Производство и эксплуатация приводных роликовых цепей регламентируется следующими нормативными документами:

4. Технические характеристики приводных цепей

4.1. Основные параметры

К основным размерным характеристикам приводных цепей относятся:

• Шаг цепи (t) - расстояние между центрами соседних валиков, измеряется в миллиметрах
• Ширина между внутренними пластинами (b1) - определяет толщину зуба звездочки
• Диаметр ролика (d1) - влияет на контактное давление в зацеплении
• Разрушающая нагрузка (Q) - максимальная статическая нагрузка, измеряется в кН

4.2. Типоразмеры однорядных роликовых цепей по ГОСТ 13568-2017

4.3. Маркировка цепей

Маркировка приводных роликовых цепей по ГОСТ содержит информацию о типе, шаге и разрушающей нагрузке:

Для европейских цепей серии B (DIN 8187, ISO 606) маркировка имеет вид: 16B-2, где первая цифра указывает шаг в долях 1/16 дюйма, буква B - европейская серия, цифра после тире - количество рядов.

5. Звездочки под втулку тапербуш

5.1. Конструкция и преимущества

Звездочки под втулку тапербуш (Taper Bush) представляют собой современное решение для монтажа элементов цепной передачи на валы. Принцип работы основан на конусном соединении, обеспечивающем равномерное распределение нагрузки и высокую надежность крепления.

Стандартная конусность втулки составляет 1:8 (угол конуса около 7-8 градусов), что обеспечивает оптимальное соотношение между силой затяжки и создаваемым радиальным усилием. Конструкция соответствует международным стандартам ISO 4183, DIN 7524 и BS 4235.

Основные преимущества применения звездочек под втулку тапербуш:

• Быстрый монтаж и демонтаж без специального инструмента
• Отсутствие необходимости предварительной доработки посадочного отверстия
• Надежная фиксация без люфтов и проворачивания
• Возможность многократного использования втулки
• Универсальность - одна втулка подходит для различных элементов трансмиссии

5.2. Типоразмеры втулок тапербуш

5.3. Материалы звездочек

Для изготовления звездочек применяются следующие материалы:

• Сталь 20, 15 - для ведущих звездочек с малым числом зубьев (Z менее 30), с цементацией до твердости HRC 50-60, закалкой и отпуском
• Сталь 40, 45, 50 - для звездочек ответственного назначения с закалкой ТВЧ до твердости HRC 40-50
• Сталь 40Х, 45Х, 45ХН - для передач с повышенными нагрузками, закалка и отпуск
• Чугун СЧ15, СЧ20, СЧ35 - для ведомых звездочек больших диаметров (Z более 50) в тихоходных передачах (V менее 2 м/с)

Стандартные звездочки выпускаются для цепей серий 06B, 08B, 10B, 12B, 16B, 20B, 24B с количеством зубьев от 13 до 114.

5.4. Монтаж звездочек на втулке тапербуш

Порядок монтажа звездочки на валу:

1. Очистите вал, отверстие и внешнюю поверхность втулки от загрязнений и смазки
2. Установите втулку в ступицу звездочки, совместив резьбовые отверстия
3. Убедитесь, что втулка свободно сидит в ступице
4. Наденьте сборку на вал и установите в требуемое положение
5. Поочередно и равномерно затяните крепежные болты до нормативного момента затяжки
6. Для улучшения посадки допускается легкое постукивание по торцу втулки через мягкую прокладку

6. Защита от абразивного износа

6.1. Механизм абразивного износа

Абразивный износ возникает в результате режущего или царапающего воздействия твердых частиц на контактирующие поверхности. На цементных производствах основными абразивами являются частицы цементной пыли, клинкера, известняка и других сырьевых материалов.

Первоначальное проявление абразивного износа - возникновение царапин и рисок на поверхностях. Постепенно увеличиваются зазоры между контактирующими элементами, появляется шум и нехарактерная вибрация. У металлических изделий формируются блестящие полированные участки с углублениями в направлении действия абразивов.

6.2. Факторы, влияющие на интенсивность износа

• Концентрация абразивных частиц в окружающей среде
• Твердость и фракционный состав абразива
• Скорость движения цепи
• Качество и периодичность смазки
• Материал и твердость поверхности деталей цепи
• Наличие защитных кожухов и укрытий

6.3. Способы защиты от износа

Конструктивные меры

• Применение защитных кожухов цепных передач
• Установка уплотнений в местах выхода валов
• Организация системы аспирации в зоне конвейера
• Применение закрытых корпусов для приводных станций

Материаловедческие решения

• Цепи повышенной прочности и точности по ГОСТ 21834-87 имеют увеличенную твердость рабочих поверхностей
• Цепи с термообработанными элементами - объемная закалка или поверхностное упрочнение
• Звездочки с закалкой зубьев - увеличивают стойкость к абразивному износу в 1,5-2 раза

Износостойкие покрытия

Для защиты от абразивного износа применяются различные типы покрытий:

• Полиуретановые покрытия - обладают высокой стойкостью к абразивному износу, в ряде случаев превосходят сталь в 6-8 раз по эрозионной стойкости
• Керамические композиты - обеспечивают высокую твердость и стойкость к истиранию, но более хрупки при ударных нагрузках
• Хромирование - твердое хромирование рабочих поверхностей звездочек

7. Обслуживание и смазка

7.1. Значение правильной смазки

Своевременное техническое обслуживание приводных роликовых цепей, включая их смазку, обеспечивает долгий срок службы всего цепного привода. Смазка необходима для замедления износа штифтов и втулок в цепных соединениях, удаления с поверхности мусора и посторонних материалов, а также обеспечения плавного взаимодействия цепи со звездочкой.

При неправильной смазке сила трения увеличивает мощность, необходимую для приведения цепи в движение, что приводит к росту энергопотребления и ускоренному износу.

7.2. Способы смазки

7.3. Требования к смазочным материалам

Тип смазывающего продукта определяется режимом работы приводной роликовой цепи, окружающими условиями и требованиями производства:

• Стандартные условия - индустриальные масла И-20А, И-40А или консистентные смазки типа Литол-24
• Повышенные температуры - термостойкие синтетические масла с рабочим диапазоном до +220 градусов Цельсия
• Низкие температуры - арктические смазки с температурой застывания до -50 градусов Цельсия
• Запыленные условия - высыхающие смазки с образованием твердой пленки на основе дисульфида молибдена

7.4. Регламент обслуживания

Рекомендуемая периодичность технического обслуживания конвейерных систем:

8. Периодичность замены цепей

8.1. Критерии оценки износа

Износ приводных цепей - естественный процесс, приводящий к увеличению шага цепи и деформации звеньев. Основным параметром оценки износа является относительное удлинение цепи:

8.2. Предельные значения износа

8.3. Средний ресурс цепей

Долговечность приводных цепей по изнашиванию в стационарных машинах составляет 10000-15000 часов работы при соблюдении регламента обслуживания. Фактический ресурс зависит от:

• Качества смазки и ее периодичности
• Уровня запыленности и абразивности среды
• Соответствия нагрузки паспортным параметрам
• Правильности натяжения цепи
• Соосности звездочек

8.4. Связь износа цепи и звездочек

При неверном подборе цепи или несоответствии шага звена и зуба звездочки движение конвейера сопровождается рывками и толчками. Это приводит к ускоренному износу обоих элементов передачи. Рекомендуется одновременная замена цепи и звездочек при достижении предельного износа одного из элементов.

9. Подбор цепей для конкретных условий

9.1. Методика расчета

Проектировочный расчет цепной передачи заключается в подборе цепи из стандартного ряда с учетом передаваемой нагрузки и скоростных характеристик. Расчет ведется по допускаемому давлению в шарнире цепи.

9.2. Коэффициент эксплуатации

Коэффициент эксплуатации учитывает условия работы передачи:

K_э = K_д x K_с x K_о x K_рег x K_р

9.3. Рекомендации по выбору для цементных производств

10. Вопросы и ответы