Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Приводные роликовые цепи представляют собой гибкие тяговые элементы, предназначенные для передачи механической энергии между валами посредством зацепления со звёздочками. Конструкция цепной передачи обеспечивает постоянное передаточное отношение без проскальзывания, что выгодно отличает её от ременных передач.
Согласно ГОСТ 13568-2017 (ISO 606:2015), приводные роликовые цепи выпускаются однорядными (ПР), двухрядными (2ПР), трёхрядными (3ПР) и четырёхрядными (4ПР). Выбор рядности определяется величиной передаваемой мощности, скоростью цепи и условиями эксплуатации. Многорядные цепи позволяют при сохранении шага увеличить нагрузочную способность передачи.
Цепи с шагом 25,4 мм (1 дюйм) получили широкое распространение в строительной технике, подъёмно-транспортном оборудовании, конвейерных системах и приводах промышленных механизмов. Данный типоразмер обеспечивает оптимальное соотношение между прочностью, массой и габаритами передачи.
Конструкция приводной роликовой цепи включает следующие основные элементы:
Внутреннее звено состоит из двух внутренних пластин, запрессованных на втулки. Втулки служат опорной поверхностью для роликов и образуют шарнирное соединение с валиками наружного звена.
Наружное звено образовано двумя наружными пластинами, соединёнными валиками (штифтами). Валики проходят через втулки внутреннего звена, обеспечивая подвижность соединения.
Ролики свободно вращаются на втулках и контактируют с зубьями звёздочек. Наличие роликов снижает трение при входе в зацепление и уменьшает износ зубьев звёздочек.
Двухрядные и трёхрядные цепи представляют собой параллельное соединение однорядных цепей общими удлинёнными валиками. Внутренние и наружные пластины соседних рядов располагаются соосно, что обеспечивает равномерное распределение нагрузки между рядами.
Расстояние между рядами (поперечный шаг) нормируется стандартом и составляет для цепей шага 25,4 мм величину 29,29 мм. Это обеспечивает совместимость с многорядными звёздочками соответствующего типоразмера.
Для изготовления приводных роликовых цепей по ГОСТ 13568-2017 применяются следующие материалы:
Пластины изготавливаются из стали марки 50 с последующей закалкой до твёрдости HRC 38-45. Такая твёрдость обеспечивает достаточную усталостную прочность при многоцикловом нагружении.
Втулки, ролики и валики изготавливаются из сталей марок 15, 20 или 25 с цементацией и закалкой до твёрдости HRC 52-60. Высокая поверхностная твёрдость обеспечивает износостойкость контактирующих поверхностей шарниров.
Площадь проекции опорной поверхности шарнира F определяется по формуле:
Проектировочный расчёт цепной передачи выполняется по критерию износостойкости шарниров. Среднее давление в шарнире не должно превышать допускаемого значения:
Окружная сила на ведущей звёздочке определяется из условия передачи заданной мощности:
Примечание: значения [p] приведены для z1 = 17 и нормальных условий работы. При z1 ≠ 17 допускаемое давление корректируется умножением на коэффициент Kz = 1 + 0,01(z1 - 17).
Из условия износостойкости определяется требуемый шаг цепи:
При увеличении числа рядов нагрузочная способность цепи возрастает непропорционально из-за неравномерности распределения нагрузки между рядами. Коэффициенты рядности по данным производителей (Renold, Tsubaki):
Выбор числа рядов цепи выполняется в следующей последовательности:
Шаг 1. Определить требуемую окружную силу Ft по заданной мощности и скорости.
Шаг 2. Рассчитать давление в шарнире для однорядной цепи выбранного шага.
Шаг 3. Если p > [p], увеличить число рядов и пересчитать давление с учётом коэффициента рядности.
Шаг 4. Проверить выбранную цепь по коэффициенту запаса прочности.
Исходные данные:
Передаваемая мощность P = 15 кВт Частота вращения ведущей звёздочки n1 = 300 об/мин Число зубьев звёздочки z1 = 21 Коэффициент эксплуатации Kэ = 1,5
Решение:
1. Скорость цепи для шага t = 25,4 мм: v = 25,4 x 21 x 300 / (60 x 1000) = 2,67 м/с
2. Окружная сила: Ft = 15 x 1000 / 2,67 = 5618 Н
3. Давление в шарнире для однорядной цепи ПР-25,4-60: p = 5618 x 1,5 / 125,7 = 67,0 МПа
4. Допускаемое давление при n1 = 300 об/мин: [p] = 24 МПа
5. Так как p > [p], проверяем двухрядную цепь: p = 5618 x 1,5 / (125,7 x 1,7) = 39,4 МПа > [p]
6. Проверяем трёхрядную цепь: p = 5618 x 1,5 / (125,7 x 2,5) = 26,8 МПа > [p]
Вывод: Необходимо применить цепь большего шага или увеличить число зубьев звёздочки для снижения окружной силы.
Коэффициент эксплуатации Kэ учитывает условия работы передачи и определяется как произведение частных коэффициентов:
Число зубьев ведущей звёздочки z1 определяется по эмпирической зависимости с учётом передаточного числа:
Делительный диаметр звёздочки определяется по формуле:
Выбор способа смазывания определяется скоростью цепи:
Для смазывания приводных роликовых цепей рекомендуются индустриальные масла вязкостью 30-60 сСт при рабочей температуре. При температуре окружающей среды от +5 до +40 градусов Цельсия применяются масла И-30А, И-40А, И-50А по ГОСТ 20799.
Критерием предельного состояния цепи является удлинение вследствие износа шарниров. Предельное удлинение составляет:
Для приводных передач: 1,5-2% от номинальной длины
Для передач с повышенными требованиями к точности: 1%
Контроль удлинения выполняется измерением длины участка из 10-20 звеньев под нагрузкой 0,01Q (где Q - разрушающая нагрузка цепи).
Роликовые цепи шага 25,4 мм применяются в следующих видах строительного оборудования:
Подъёмно-транспортное оборудование: приводы ленточных и скребковых конвейеров, элеваторов, питателей. Преимущество цепных передач - возможность передачи больших крутящих моментов при компактных габаритах.
Строительные машины: приводы рабочих органов бетоносмесителей, асфальтоукладчиков, дробильного оборудования. Цепные передачи обеспечивают надёжную работу в условиях повышенной запылённости и вибраций.
Грузоподъёмные механизмы: приводы кранов, лебёдок, подъёмников. Применяются преимущественно многорядные цепи с повышенным коэффициентом запаса прочности.
Число рядов определяется расчётом давления в шарнирах. Рассчитайте окружную силу Ft = P*1000/v, затем давление p = Ft*Kэ/(F*m). Если давление превышает допускаемое значение [p] для однорядной цепи, последовательно увеличивайте число рядов, пока условие p ≤ [p] не будет выполнено. Коэффициенты рядности по данным производителей: для двухрядной - 1,7, для трёхрядной - 2,5, для четырёхрядной - 3,3.
Многорядные цепи позволяют увеличить нагрузочную способность без увеличения шага, что обеспечивает более плавную работу передачи, снижение динамических нагрузок и шума. При одинаковой передаваемой мощности многорядная цепь малого шага работает на меньших скоростях звеньев, что снижает износ шарниров и увеличивает ресурс.
Чугунные звёздочки допускается применять при скоростях цепи до 3 м/с и умеренных нагрузках. При работе с многорядными цепями, особенно при повышенных нагрузках, рекомендуется использовать стальные звёздочки из стали 45 или 40Х с закалкой зубьев до твёрдости HRC 40-50. Это обеспечит достаточную прочность обода и ступицы.
Периодичность контроля зависит от условий эксплуатации. При нормальных условиях работы измерение удлинения выполняется каждые 500-1000 часов работы. В тяжёлых условиях (запылённость, повышенные нагрузки, недостаточная смазка) контроль следует проводить каждые 250-500 часов. Предельное удлинение для приводных передач составляет 1,5-2%.
Минимальный коэффициент запаса прочности зависит от условий работы: при спокойной нагрузке [n] = 7-8, при нагрузке с умеренными толчками [n] = 8-10, при ударных нагрузках [n] = 10-13. Для ответственных передач в подъёмных механизмах рекомендуется [n] = 12-15. Коэффициент рассчитывается как n = Q / (Ft*Kд + Fv + F0), где Q - разрушающая нагрузка цепи.
Цепи серии H (Heavy) имеют утолщённые пластины, что увеличивает разрушающую прочность на 40-45% по сравнению со стандартными цепями того же шага. Геометрические размеры зацепления (шаг, диаметр ролика) остаются неизменными, поэтому усиленные цепи совместимы со стандартными звёздочками. Применяются при ударных нагрузках, реверсивной работе, в тяжёлых условиях эксплуатации.
Оптимальное межосевое расстояние составляет a = (30-50)t, где t - шаг цепи. При меньших расстояниях увеличивается угловая скорость звеньев при огибании звёздочек, что ускоряет износ. При больших расстояниях возрастает провисание ведомой ветви и колебания цепи. Минимальное расстояние ограничивается условием угла обхвата малой звёздочки не менее 120 градусов.
Стандартные роликовые цепи рассчитаны на работу при температуре от -10 до +60 градусов Цельсия. При повышенных температурах снижается вязкость смазки, увеличивается износ шарниров. При пониженных температурах смазка загустевает, затрудняя её проникновение в шарниры. Для экстремальных температур применяются специальные цепи с термостойкими или морозостойкими смазками.
Для комплектации цепных передач и подбора компонентов трансмиссии рекомендуем ознакомиться со следующими разделами каталога и техническими статьями:
Данная статья носит исключительно ознакомительный характер и предназначена для общего информирования технических специалистов. Автор и издатель не несут ответственности за любые последствия использования представленной информации при проектировании, выборе или эксплуатации цепных передач.
Проектные расчёты должны выполняться квалифицированными специалистами с учётом конкретных условий эксплуатации и требований действующих нормативных документов. Перед применением необходимо ознакомиться с актуальными редакциями стандартов и технической документацией производителей оборудования.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.