Содержание статьи
- 1. Введение: роль цепей в пластинчатых питателях
- 2. Типы тяговых пластинчатых цепей по ГОСТ 588-81
- 3. Конструктивные особенности тяжелых цепей
- 4. Материалы изготовления и термообработка
- 5. Звездочки для пластинчатых цепей
- 6. Износостойкость при работе с абразивными материалами
- 7. Основы расчета тяговых цепей
- 8. Техническое обслуживание и диагностика
- 9. Часто задаваемые вопросы
Введение: роль цепей в пластинчатых питателях
Пластинчатые питатели являются ключевым оборудованием в технологических линиях горно-обогатительных комбинатов, металлургических заводов, цементных производств и других отраслей, где требуется равномерная подача крупнокусковых и абразивных материалов. Согласно ГОСТ 28323-89, пластинчатые питатели классифицируются на три типа: тяжелые (тип 1), средние (тип 2) и легкие (тип 3), каждый из которых предъявляет специфические требования к тяговым цепям.
Тяговая цепь является основным силовым элементом пластинчатого питателя, обеспечивающим передачу усилия от приводных звездочек к грузонесущему полотну. От правильного выбора цепи, её конструкции и материала напрямую зависят надежность работы оборудования, межремонтный интервал и эксплуатационные затраты.
Типы тяговых пластинчатых цепей по ГОСТ 588-81
Государственный стандарт ГОСТ 588-81 устанавливает четыре основных типа тяговых пластинчатых цепей, применяемых в подъемно-транспортных машинах и механизмах. Выбор типа цепи определяется условиями эксплуатации, величиной нагрузок и требованиями к износостойкости.
Классификация по конструкции
| Тип цепи | Наименование | Особенности конструкции | Область применения |
|---|---|---|---|
| Тип 1 | Втулочные (ПВ) | Валик-втулка без роликов, простая конструкция | Легкие и средние условия работы, невысокие скорости |
| Тип 2 | Роликовые (ПВР) | Свободно вращающийся ролик на втулке | Средние нагрузки, повышенные скорости |
| Тип 3 | Катковые с гладкими катками (ПВК) | Катки с подшипниками скольжения | Тяжелые условия, значительные нагрузки |
| Тип 4 | Катковые с ребордами (ПВКГ) | Катки с направляющими гребнями | Наклонные трассы, предотвращение схода с рельсов |
Исполнения цепей
По конструкции соединения звеньев цепи каждого типа изготавливаются в трех исполнениях:
| Исполнение | Индекс | Характеристика | Преимущества |
|---|---|---|---|
| Исполнение 1 | М | Неразборная цепь со сплошными валиками | Высокая надежность, повышенный натяг в соединении |
| Исполнение 2 | М | Разборная цепь со сплошными валиками | Возможность замены отдельных звеньев |
| Исполнение 3 | МС | Неразборная цепь с полыми валиками | Снижение массы при сохранении прочности |
Нормальный ряд шагов цепей
Стандартом установлен следующий ряд шагов тяговых пластинчатых цепей (мм): 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000. Для пластинчатых питателей наиболее часто применяются цепи с шагом от 200 до 630 мм, что обеспечивает оптимальное соотношение между грузоподъемностью и массой ходовой части.
Конструктивные особенности тяжелых цепей
Тяжелые пластинчатые цепи для питателей дробильно-сортировочного оборудования имеют ряд конструктивных особенностей, обеспечивающих их работоспособность в экстремальных условиях эксплуатации.
Основные элементы конструкции
Конструкция тяговой пластинчатой цепи включает следующие элементы:
| Элемент | Функция | Материал | Требования |
|---|---|---|---|
| Валик (ось) | Соединение звеньев, передача нагрузки | Сталь 40Х, 40ХН | Твердость HRC 50-58, цементация |
| Втулка | Шарнирное соединение, снижение износа | Сталь 20Х, 20ХН | Цементация, глубина слоя 1,0-1,5 мм |
| Внутренняя пластина | Восприятие растягивающих нагрузок | Сталь 40, 45, 40Х | Предел прочности не менее 600 МПа |
| Наружная пластина | Восприятие нагрузок, крепление | Сталь 40, 45, 40Х | Отверстия для присоединительных элементов |
| Каток (ролик) | Качение по направляющим | Сталь 40Х, ШХ15 | Твердость HRC 58-62, износостойкость |
Присоединительные элементы
Для крепления грузонесущих пластин к тяговым цепям применяются специальные присоединительные элементы. ГОСТ 588-81 устанавливает следующие типы присоединительных пластин:
- Тип 1.1 - 1.3: специальные пластины с одним, двумя или тремя отверстиями в полке
- Тип 2.1 - 2.3: специальные пластины без полки с отверстиями
- Тип 3: удлиненные валики для бокового крепления
Пример обозначения цепи
Цепь М315-4-315-2 ГОСТ 588-81 расшифровывается следующим образом:
- М - неразборная цепь со сплошными валиками
- 315 - шаг цепи, мм
- 4 - тип цепи (катковая с ребордами)
- 315 - разрушающая нагрузка, кН
- 2 - исполнение (разборная)
Материалы изготовления и термообработка
Долговечность тяговых цепей пластинчатых питателей во многом определяется правильным выбором материалов и режимов термической обработки деталей.
Материалы деталей цепей
| Деталь | Марка стали | Вид термообработки | Твердость |
|---|---|---|---|
| Валики | 40Х, 40ХН, 20Х (цементуемая) | Закалка ТВЧ или цементация + закалка | HRC 50-58 |
| Втулки | 20Х, 20ХН, 15ХФ | Цементация + закалка | HRC 56-62 |
| Пластины | 40, 45, 40Х, 30ХГСА | Нормализация или улучшение | HRC 28-35 |
| Катки/ролики | 40Х, ШХ15, 55ПП | Объемная закалка + отпуск | HRC 58-63 |
Термическая обработка
Для обеспечения требуемой износостойкости и прочности деталей цепей применяются следующие виды термообработки:
Цементация
Химико-термическая обработка, при которой поверхностный слой детали насыщается углеродом при температуре 900-950°C. Глубина цементованного слоя составляет 1,0-2,0 мм. После цементации проводится закалка и низкий отпуск. Применяется для валиков и втулок, обеспечивая твердую износостойкую поверхность при вязкой сердцевине.
Закалка ТВЧ (токами высокой частоты)
Поверхностная закалка с индукционным нагревом. Глубина закаленного слоя 1,5-3,0 мм. Преимущества метода: высокая производительность, минимальное коробление, возможность локальной закалки. Применяется для звездочек, катков и крупногабаритных валов.
Объемная закалка
Нагрев до температуры 820-880°C (для стали 40Х) с последующим охлаждением в масле или воде. После закалки обязательно проводится отпуск при 150-200°C (низкий) или 400-550°C (средний) для снятия внутренних напряжений.
Материалы грузонесущих пластин
Для изготовления грузонесущих пластин питателей, работающих с абразивными материалами, применяются:
| Марка стали | Тип | Твердость | Применение |
|---|---|---|---|
| 110Г13Л (сталь Гадфильда) | Высокомарганцовистая аустенитная | 200 HB (до 600 HB при наклепе) | Тяжелые ударно-абразивные нагрузки |
| 35ХМЛ | Легированная хромомолибденовая | HRC 35-45 | Горячие материалы до 500°C |
| 30ХГСНМЛ | Комплексно-легированная | HRC 40-50 | Высокие статические нагрузки |
Звездочки для пластинчатых цепей
Звездочки являются важнейшим элементом привода пластинчатого питателя, обеспечивающим передачу крутящего момента от редуктора к тяговой цепи. От качества изготовления и термообработки зубьев напрямую зависит ресурс работы всей системы.
Конструктивные типы звездочек
Для пластинчатых цепей применяются одноходовые и двухходовые звездочки. Одноходовые звездочки работают при скоростях до 5 м/с и являются наиболее распространенными. Расчет профиля зубьев выполняется по ГОСТ 592-81.
Расчет диаметра начальной окружности звездочки
D = t / sin(180° / z)
где:
- D - диаметр начальной окружности, мм
- t - шаг цепи, мм
- z - число зубьев звездочки
Материалы звездочек
| Материал | Способ изготовления | Термообработка | Область применения |
|---|---|---|---|
| Сталь 45 | Механическая обработка | Закалка ТВЧ зубьев | Стандартные условия |
| Сталь 40Х | Механическая обработка | Закалка ТВЧ или объемная | Повышенные нагрузки |
| СЧ15, СЧ20 | Литье | Без термообработки | Тихоходные передачи |
| Сталь 35ХМЛ | Литье | Нормализация + закалка | Тяжелые питатели |
Звездочки с калеными зубьями
Для предотвращения повышенного износа зубья приводных и натяжных звездочек подвергаются термической обработке. Наиболее эффективным методом является закалка ТВЧ, обеспечивающая:
- Твердость зубьев HRC 42-50 на глубину 2-4 мм
- Сохранение вязкой сердцевины для противодействия ударным нагрузкам
- Минимальное коробление при сохранении геометрии зуба
- Возможность последующей механической обработки посадочных поверхностей
Степени точности изготовления звездочек
ГОСТ 592-81 устанавливает две степени точности:
- Степень 1: для звездочек, работающих при скорости 3-5 м/с
- Степень 2: для звездочек, работающих при скорости менее 3 м/с
Критерии износа звездочек
Замена звездочек требуется при достижении предельного износа зубьев. Основные признаки износа:
- Проседание цепи на зубьях приводной звездочки
- Выработка рабочей поверхности зуба более 10% от первоначального профиля
- Появление острых кромок и заусенцев на зубьях
- Неравномерный износ по периметру звездочки
Износостойкость при работе с абразивными материалами
Пластинчатые питатели тяжелого типа предназначены для транспортирования крупнокусковых абразивных материалов: руды, щебня, агломерата, клинкера. В этих условиях цепи подвергаются интенсивному абразивному и ударному износу.
Факторы, влияющие на износ цепей
| Фактор | Влияние на износ | Способы снижения |
|---|---|---|
| Абразивность материала | Прямое воздействие на детали цепи | Применение износостойких материалов, защита шарниров |
| Нагрузочный режим | Ускорение износа шарниров | Правильный выбор типоразмера цепи |
| Качество смазки | Защита от сухого трения | Регулярное смазывание согласно регламенту |
| Натяжение цепи | Неравномерный износ при провисании | Контроль и регулировка натяжения |
| Соосность звездочек | Боковой износ пластин | Точность монтажа, периодическая проверка |
| Температурный режим | Снижение твердости при нагреве | Жаростойкие материалы (35ХМЛ, 30ХГСНМЛ) |
Методы повышения износостойкости
Конструктивные решения
- Увеличение диаметра валиков и втулок для снижения удельного давления в шарнире
- Применение катковых цепей вместо втулочных для тяжелых условий
- Установка защитных уплотнений для предотвращения попадания абразива в шарниры
- Использование самоустанавливающихся катков для компенсации перекосов
Материаловедческие решения
- Применение высокомарганцовистых сталей (110Г13Л) для пластин
- Цементация и закалка ТВЧ трущихся поверхностей
- Использование износостойких наплавок на рабочие поверхности
- Хромирование или борирование валиков
Основы расчета тяговых цепей
Расчет тяговых цепей пластинчатых питателей выполняется для определения максимального натяжения, выбора типоразмера цепи и расчета мощности привода.
Тяговый расчет
Расчет выполняется методом обхода по контуру с определением натяжений в характерных точках трассы питателя.
Сопротивление движению груженой ветви
Wгр = (q + q0) * L * g * (w * cos(beta) + sin(beta))
где:
- q - погонная масса груза, кг/м
- q0 - погонная масса ходовой части, кг/м
- L - длина питателя, м
- g - ускорение свободного падения, м/с2
- w - коэффициент сопротивления движению (0,08-0,12 для катковых цепей)
- beta - угол наклона питателя, град
Расчетное усилие в цепи
Sрасч = kд * Smax
где:
- kд - коэффициент динамичности (1,1-1,5)
- Smax - максимальное статическое натяжение, Н
Запас прочности цепи: n = Fразр / Sрасч >= 6...8
где Fразр - разрушающая нагрузка цепи по ГОСТ 588-81
Мощность привода
Расчет мощности электродвигателя
N = kз * Fo * v / (1000 * eta)
где:
- kз - коэффициент запаса (1,15-1,25)
- Fo - окружное усилие на приводной звездочке, Н
- v - скорость движения полотна, м/с
- eta - КПД привода (0,80-0,85)
Характеристики стандартных цепей
| Шаг, мм | Тип | Разрушающая нагрузка, кН | Масса 1 м, кг | Диаметр валика, мм |
|---|---|---|---|---|
| 200 | М200-4-160-2 | 160 | 18,5 | 16 |
| 250 | М250-4-200-2 | 200 | 25,0 | 18 |
| 315 | М315-4-315-2 | 315 | 38,0 | 21 |
| 400 | М400-4-400-2 | 400 | 52,0 | 25 |
| 500 | М500-4-500-2 | 500 | 72,0 | 28 |
| 630 | М630-4-630-2 | 630 | 95,0 | 32 |
Техническое обслуживание и диагностика
Регулярное техническое обслуживание тяговых цепей является обязательным условием обеспечения их расчетного ресурса и безаварийной работы питателя.
Регламент технического обслуживания
| Вид работ | Периодичность | Выполняемые операции |
|---|---|---|
| Ежесменный осмотр | Каждую смену | Визуальный контроль состояния цепи, наличия смазки, отсутствия посторонних предметов |
| Еженедельное ТО | 1 раз в неделю | Проверка натяжения, смазка шарниров, осмотр звездочек |
| Ежемесячное ТО | 1 раз в месяц | Измерение удлинения цепи, проверка износа катков, контроль соосности |
| Квартальное ТО | 1 раз в квартал | Полная ревизия, замена изношенных звеньев, регулировка |
Контроль износа цепи
Основным показателем износа цепи является её удлинение вследствие износа шарниров. Предельно допустимое удлинение составляет 3-4% от номинальной длины.
Методика измерения удлинения
Измерение проводится на участке из 10-20 звеньев под нагрузкой натяжения.
Удлинение, % = (Lфакт - Lном) / Lном * 100
где:
- Lфакт - фактическая длина участка цепи
- Lном - номинальная длина (число звеньев * шаг)
Смазка цепей
Для смазки тяговых цепей пластинчатых питателей рекомендуются пластичные смазки, соответствующие условиям эксплуатации:
| Условия работы | Рекомендуемая смазка | Периодичность |
|---|---|---|
| Нормальные (до +50°C) | Литол-24, Циатим-201 | 1 раз в неделю |
| Повышенная температура (до +150°C) | ВНИИ НП-207, Циатим-221 | 1 раз в 3 дня |
| Высокая температура (до +300°C) | Графитовые смазки, ВНИИ НП-231 | Ежедневно |
| Агрессивная среда | Циатим-221, фторопластовые смазки | По регламенту |
Типичные неисправности и их устранение
| Неисправность | Причина | Способ устранения |
|---|---|---|
| Чрезмерное удлинение цепи | Износ шарниров, недостаточная смазка | Замена изношенных звеньев, регулировка натяжения |
| Заклинивание катков | Попадание абразива, отсутствие смазки | Очистка, замена катков, улучшение защиты |
| Боковой сбег полотна | Несоосность звездочек, неравномерный износ | Проверка и выставление соосности |
| Вибрация и шум | Износ зубьев звездочек, ослабление креплений | Замена звездочек, подтяжка креплений |
| Разрыв пластин | Перегрузка, усталостное разрушение | Замена пластин, проверка нагрузочного режима |
Часто задаваемые вопросы
Замена цепи требуется при достижении предельного удлинения 3-4% от номинальной длины, что соответствует износу шарниров на 1,5-2% шага. Также цепь подлежит замене при обнаружении трещин в пластинах, разрушении более 5% звеньев или заклинивании катков. Рекомендуется вести журнал измерений удлинения для прогнозирования срока замены.
Для тяжелых питателей, работающих с крупнокусковыми абразивными материалами, рекомендуются катковые цепи типа 3 или 4 по ГОСТ 588-81. Цепи типа 4 с ребордами на катках предпочтительны для наклонных трасс, так как предотвращают сход с направляющих. Разрушающая нагрузка выбирается с запасом прочности не менее 6-8.
Ускоренный износ звездочек обычно связан с недостаточной твердостью зубьев (отсутствие закалки ТВЧ), неправильным профилем зуба или работой с изношенной цепью. При удлинении цепи изменяется характер зацепления, и нагрузка концентрируется на отдельных зубьях. Рекомендуется заменять звездочки одновременно с цепью.
Натяжение регулируется натяжным устройством (винтовым или гидравлическим) до достижения провисания холостой ветви 20-40 мм на метр длины пролета. Чрезмерное натяжение увеличивает нагрузку на подшипники и ускоряет износ. Недостаточное натяжение приводит к пробуксовке на приводной звездочке и неравномерному движению.
Использование цепей разных производителей не рекомендуется, так как даже при одинаковом номинальном шаге могут отличаться допуски на размеры, твердость деталей и характеристики материалов. Это приводит к неравномерному распределению нагрузки и ускоренному износу. При замене следует использовать цепи одного производителя и одной партии.
При транспортировке горячих материалов (агломерат, клинкер с температурой до 300-500°C) смазка шарниров должна выполняться ежедневно с применением высокотемпературных смазок (графитовых или на основе дисульфида молибдена). Обычные литиевые смазки при таких температурах быстро разрушаются и не обеспечивают защиту от износа.
Сталь 110Г13Л (сталь Гадфильда) содержит 11-14% марганца, что придает ей уникальное свойство самоупрочнения при ударных нагрузках. Исходная твердость около 200 HB, но под действием ударов и деформации поверхностный слой упрочняется до 500-600 HB. Это делает её оптимальным материалом для пластин питателей, работающих с крупнокусковыми абразивными материалами.
Увеличение скорости движения полотна приводит к росту динамических нагрузок в шарнирах и ускоренному износу. Для абразивных крупнокусковых материалов рекомендуемая скорость составляет 0,1-0,3 м/с. Превышение скорости также увеличивает износ звездочек и направляющих. При необходимости повышения производительности лучше увеличить ширину полотна, а не скорость.
Связанные товары и решения
Для эффективной работы оборудования рекомендуем также рассмотреть:
- Звездочки натяжные для цепи
- Цепи двухрядные
- Цепи однорядные
- Цепи трехрядные
- Двойные звездочки для однорядных цепей
- Звездочки без ступицы под расточку
- Звездочки под втулку тапербуш
- Звездочки с калеными зубьями со ступицей
- Звездочки со ступицей под расточку
- Звездочки специального стандарта
- Чугунные звездочки под втулку тапербуш
- Чугунные звездочки под расточку
Отказ от ответственности
Данная статья носит исключительно ознакомительный характер и предназначена для общего информирования технических специалистов. Информация, представленная в статье, не является руководством к действию и не заменяет официальную техническую документацию производителей оборудования, государственные стандарты и нормативные документы.
Автор и издатель не несут ответственности за любые последствия, возникшие в результате использования информации из данной статьи. Все работы по проектированию, монтажу, эксплуатации и техническому обслуживанию пластинчатых питателей и их компонентов должны выполняться квалифицированным персоналом в соответствии с требованиями действующих нормативных документов и инструкций производителей.
При выборе оборудования и материалов рекомендуется обращаться к специалистам и использовать актуальные версии стандартов и технической документации.
Источники
- ГОСТ 588-81. Цепи тяговые пластинчатые. Технические условия.
- ГОСТ 28323-89. Питатели пластинчатые. Типы, основные параметры и технические требования.
- ГОСТ 7424-71. Питатели пластинчатые.
- ГОСТ 592-81. Звездочки для пластинчатых цепей. Методы расчета и построения профиля зубьев.
- ГОСТ 977-88. Отливки стальные. Общие технические условия.
- ГОСТ 21357-87. Отливки из хладостойкой и износостойкой стали. Общие технические условия.
- Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины: Учебное пособие для машиностроительных вузов. - М.: Машиностроение, 1983.
- Зенков Р.Л., Ивашков И.И., Колобов Л.Н. Машины непрерывного транспорта. - М.: Машиностроение, 1987.
- Справочник по конвейерным машинам / Под ред. Ю.А. Пертена. - Л.: Машиностроение, 1984.
- Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.2. - М.: Машиностроение, 2001.
