Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Приводные цепи являются важным элементом силовых механических передач в грузоподъемном оборудовании. В механизмах башенных, мостовых и козловых кранов цепные передачи применяются для передачи крутящего момента от электродвигателя к исполнительным механизмам: грузовым лебедкам, механизмам поворота, устройствам изменения вылета стрелы.
Роликовые приводные цепи по ГОСТ 13568-2017 (ранее ГОСТ 13568-97) предназначены для силовых механических передач машин и механизмов различного назначения. Основными преимуществами цепных передач перед другими типами передач являются: высокий КПД (0,96-0,98), отсутствие проскальзывания, возможность передачи вращения на значительные межосевые расстояния, компактность конструкции.
В крановом оборудовании цепные передачи находят применение преимущественно в механизмах со средними и низкими скоростями вращения, где требуется надежная передача значительного крутящего момента при ограниченных габаритах привода.
Согласно ГОСТ 13568-2017, приводные цепи подразделяются на несколько основных типов, различающихся конструкцией, размерами и областью применения.
Роликовые приводные цепи являются наиболее распространенным типом. Конструктивно состоят из внутренних и наружных звеньев, соединенных валиками. На втулки внутренних звеньев установлены ролики, которые при зацеплении со звездочкой обеспечивают трение качения, что существенно снижает износ зубьев.
Втулочные цепи конструктивно аналогичны роликовым, но не имеют роликов. Применяются при низких скоростях и малых нагрузках, преимущественно в ручных приводах и малонагруженных механизмах.
Цепи с изогнутыми пластинами обладают повышенной упругостью и способностью воспринимать ударные нагрузки. Применяются в приводах с переменным нагружением и реверсивным движением.
По количеству рядов цепи подразделяются на однорядные, двухрядные, трехрядные и четырехрядные. Многорядные цепи позволяют увеличить передаваемую мощность без существенного изменения габаритов привода. Конструктивно многорядная цепь отличается от однорядной только длиной валика.
Роликовая приводная цепь представляет собой шарнирную конструкцию, состоящую из чередующихся внутренних и наружных звеньев, соединенных между собой с возможностью относительного поворота.
Состоит из двух внутренних пластин, соединенных запрессованными втулками. На втулки свободно надеты ролики. Внутреннее расстояние между пластинами определяет ширину цепи и обозначается параметром b1.
Образовано двумя наружными пластинами, соединенными запрессованными валиками. Валики проходят через втулки внутренних звеньев, образуя шарнирное соединение.
Свободно вращается на втулке и при входе в зацепление со звездочкой обкатывается по поверхности зуба, обеспечивая трение качения вместо трения скольжения.
Для замыкания цепи в кольцо используются соединительные звенья. При необходимости использования нечетного числа звеньев применяются переходные звенья.
Пластины цепей изготавливают из сталей марок 50, 40Х с закалкой до твердости 40-50 HRC. Валики, втулки и ролики производят из цементируемых сталей марок 20, 15Х с последующей закалкой до твердости 52-65 HRC. Такая термообработка обеспечивает необходимую износостойкость и прочность элементов цепи.
В грузоподъемных кранах цепные передачи применяются в различных механизмах. Рассмотрим основные области применения.
В грузовых лебедках башенных и мостовых кранов цепные передачи могут использоваться как промежуточная ступень между редуктором и барабаном. Такое решение позволяет увеличить межосевое расстояние при сохранении компактности конструкции. Цепная передача в составе грузовой лебедки должна обеспечивать надежную работу при повторно-кратковременном режиме с частыми пусками и торможениями.
В механизмах поворота башенных кранов цепные передачи применяются для соединения выходного вала редуктора с ведущей шестерней, входящей в зацепление с зубчатым венцом опорно-поворотного устройства. Особенностью работы цепи в данном механизме является реверсивный характер нагружения и необходимость обеспечения точного позиционирования.
В кранах с изменяемым вылетом стрелы цепные передачи применяются в приводах тележечных лебедок для перемещения грузовой тележки по направляющим стрелы. Требования к цепи определяются массой тележки с грузом и скоростью перемещения.
В механизмах передвижения мостовых и козловых кранов цепные передачи могут использоваться для привода ходовых колес от редуктора. Преимуществом является возможность привода нескольких колес от одного редуктора через систему цепных передач.
Выбор приводной цепи для крановых механизмов производится на основании расчета по разрывной нагрузке с учетом коэффициента запаса прочности.
Минимальная разрывная нагрузка цепи определяется по формуле:
где:
Fразр - минимальная разрывная нагрузка цепи, кН;
Fраб - рабочая нагрузка на цепь, кН;
n - коэффициент запаса прочности.
Коэффициент запаса прочности для приводных цепей зависит от условий работы и назначения механизма. Согласно ФНП «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения», коэффициент запаса прочности пластинчатых цепей в механизмах кранов по отношению к разрушающей нагрузке должен быть не менее 3 для групп классификации M1-M2 по ISO 4301/1 и не менее 5 для остальных групп классификации механизмов.
Для приводных роликовых цепей рекомендуемые коэффициенты запаса прочности в зависимости от условий работы приведены в таблице:
Рабочая нагрузка на цепь в приводе лебедки определяется из условия передачи крутящего момента:
T - крутящий момент на ведущей звездочке, Нм;
dзв - делительный диаметр ведущей звездочки, м.
Грузовая лебедка башенного крана. Крутящий момент на ведущей звездочке T = 800 Нм. Число зубьев ведущей звездочки z = 17. Шаг цепи t = 25,4 мм. Режим работы - двухсменный с умеренными толчками.
1. Делительный диаметр звездочки:
dзв = t / sin(180/z) = 25,4 / sin(180/17) = 25,4 / 0,1837 = 138,3 мм = 0,1383 м
2. Рабочая нагрузка на цепь:
Fраб = (2 x 800) / 0,1383 = 11 570 Н = 11,57 кН
3. Принимаем коэффициент запаса n = 8,5
Требуемая разрывная нагрузка:
Fразр = 11,57 x 8,5 = 98,3 кН
4. По таблице выбираем цепь 2ПР-25,4-114 с разрывной нагрузкой 114 кН.
Фактический коэффициент запаса: nфакт = 114 / 11,57 = 9,85 > 8,5 - условие выполнено.
При выборе приводной цепи для лебедки крана необходимо учитывать комплекс факторов, определяющих работоспособность и долговечность передачи.
Шаг цепи является основным параметром, определяющим габариты и нагрузочную способность передачи. При выборе шага следует учитывать:
Увеличение шага повышает нагрузочную способность, но увеличивает динамические нагрузки и шум. Для высокоскоростных передач рекомендуется применять цепи с меньшим шагом. В крановых механизмах, работающих при низких скоростях, допускается применение цепей с увеличенным шагом.
При недостаточной нагрузочной способности однорядной цепи следует применять многорядные цепи. Разрушающая нагрузка многорядной цепи пропорциональна числу рядов:
Минимальное число зубьев ведущей звездочки определяет плавность работы передачи и интенсивность износа цепи. Рекомендуемые значения:
Для обеспечения равномерного износа рекомендуется принимать нечетное число зубьев звездочек в сочетании с четным числом звеньев цепи.
Качественная и своевременная смазка является определяющим фактором долговечности приводной цепи. По данным исследований, срок службы цепи при надлежащей смазке увеличивается в 3-5 раз по сравнению с работой без смазки.
Смазочный материал в цепной передаче выполняет следующие функции: снижение трения в шарнирах, защита от коррозии, отвод тепла, вымывание продуктов износа из зоны трения.
В зависимости от скорости цепи и условий работы применяются различные способы смазки:
Для смазки приводных цепей применяются минеральные масла с вязкостью, соответствующей температурным условиям эксплуатации. При нормальных температурных условиях (0...+40 градусов Цельсия) рекомендуется применять масла с кинематической вязкостью 80-120 сСт при 40 градусах Цельсия.
Для работы при повышенных температурах (выше +80 градусов Цельсия) применяются специальные высокотемпературные смазки с добавками на основе графита или дисульфида молибдена.
При периодическом способе смазки интервалы между смазываниями зависят от интенсивности работы оборудования:
Основным критерием работоспособности приводных цепей является износостойкость шарниров. В процессе эксплуатации происходит изнашивание валиков и втулок, что приводит к увеличению шага цепи (удлинению).
При работе цепной передачи в шарнирах происходит относительный поворот валика и втулки под нагрузкой. Угол поворота зависит от числа зубьев звездочек - чем меньше зубьев, тем больше угол поворота и интенсивнее износ. Износ проявляется в увеличении зазора между валиком и втулкой, что приводит к удлинению цепи.
Согласно нормативным документам, приводная цепь подлежит замене при достижении следующих предельных значений износа:
Для определения степени износа измеряют длину контрольного участка цепи, состоящего из 10-20 звеньев, и сравнивают с номинальным значением. Измерение производится под нагрузкой, равной 1% от разрушающей нагрузки цепи.
Lфакт - фактическая длина контрольного участка;
Lном - номинальная длина участка (число звеньев x шаг).
Помимо измерений, о необходимости замены цепи свидетельствуют следующие признаки: заедание или тугой ход отдельных звеньев, видимые трещины или деформации пластин, коррозия элементов, сколы или выкрашивание на роликах, заклинивание роликов на втулках.
Техническое обслуживание цепных передач крановых механизмов производится в соответствии с инструкцией по эксплуатации крана и включает следующие виды работ:
Визуальный осмотр цепи и звездочек на предмет видимых повреждений, проверка натяжения цепи, контроль наличия смазки.
Очистка цепи от загрязнений, нанесение свежей смазки, проверка состояния защитных кожухов, контроль крепления звездочек.
Измерение удлинения цепи, проверка износа зубьев звездочек, контроль соосности звездочек, регулировка натяжения.
Полная ревизия цепной передачи с демонтажом и дефектацией элементов, замена изношенных деталей, проверка фундаментных болтов и опорных конструкций.
Правильное натяжение цепи обеспечивает оптимальные условия работы передачи. Величина провисания ведомой ветви должна составлять 1-2% от межосевого расстояния при горизонтальном расположении передачи. При вертикальном расположении провисание допускается минимальным.
При соблюдении правил эксплуатации и своевременном техническом обслуживании средний срок службы приводных роликовых цепей в крановых механизмах составляет:
Замена цепи необходима при: удлинении более 2-3% от номинальной длины (для грузоподъемного оборудования - более 3% удлинения отдельного звена); появлении трещин или деформаций пластин; заклинивании отдельных звеньев; износе роликов или втулок более 10% от номинального диаметра; сильной коррозии элементов. Для контроля удлинения необходимо измерить длину участка из 10-20 звеньев и сравнить с номинальным значением.
Для приводных цепей в крановых механизмах коэффициент запаса прочности должен составлять не менее 5. При умеренных толчках и двухсменной работе рекомендуется принимать 8-9. При значительных ударных нагрузках и трехсменной работе - 9-10. При непрерывной работе с сильными ударами - 10-12. Выбор коэффициента зависит также от группы классификации механизма по ГОСТ 25835.
Периодичность смазки зависит от режима работы: при легком режиме (до 4 часов в сутки) - 1 раз в неделю; при среднем режиме (4-8 часов) - 2-3 раза в неделю; при тяжелом режиме (более 8 часов) - ежедневно; при непрерывной работе - каждую смену. Перед нанесением свежей смазки цепь необходимо очистить от старой смазки и загрязнений.
Замена двухрядной цепи на однорядную допускается только при условии, что разрывная нагрузка однорядной цепи обеспечивает требуемый коэффициент запаса прочности. Следует учитывать, что двухрядная цепь имеет коэффициент увеличения нагрузки 1,8 относительно однорядной того же шага (согласно ГОСТ 13568-2017). Также потребуется замена звездочек на однорядные.
Выбор шага цепи определяется требуемой нагрузочной способностью и скоростью цепи. Для грузовых лебедок башенных кранов наиболее распространены цепи с шагом 19,05-31,75 мм. При низких скоростях (до 2 м/с) допускается применение цепей с увеличенным шагом. При высоких скоростях следует выбирать цепи с меньшим шагом для снижения динамических нагрузок и шума.
В процессе эксплуатации цепь и звездочки изнашиваются совместно, профиль зубьев звездочки приобретает форму, соответствующую удлиненной цепи. При установке новой цепи на изношенные звездочки происходит неправильное зацепление: цепь располагается на увеличенном радиусе, возникают дополнительные нагрузки, ускоряется износ новой цепи. Рекомендуется менять комплектно цепь и звездочки при износе зубьев более 15-20%.
Для цепей, эксплуатирующихся на открытом воздухе, применяют консистентные смазки повышенной водостойкости или специальные адгезионные масла. При температурах до -30 градусов Цельсия используют низкотемпературные смазки на синтетической основе. При высокой запыленности рекомендуется применять смазки с добавками твердых смазочных материалов (графит, дисульфид молибдена). Периодичность смазки на открытом воздухе следует увеличить.
Натяжение цепи регулируется перемещением одной из звездочек или натяжным роликом. Величина провисания ведомой ветви при горизонтальном расположении должна составлять 1-2% от межосевого расстояния. При вертикальном расположении провисание минимально. Чрезмерное натяжение увеличивает нагрузку на валы и подшипники, ускоряет износ. Недостаточное натяжение вызывает вибрации и проскакивание цепи на звездочках.
Для эффективной работы оборудования рекомендуем также рассмотреть:
Настоящая статья носит исключительно информационный и ознакомительный характер. Автор и издатель не несут ответственности за любые последствия использования представленной информации. Все расчеты, приведенные в статье, являются примерами и не могут заменить профессиональное проектирование. При выборе и эксплуатации приводных цепей для грузоподъемного оборудования необходимо руководствоваться действующими нормативными документами, паспортами на оборудование и рекомендациями производителей. Проектирование и расчет крановых механизмов должны выполняться квалифицированными специалистами с учетом всех требований промышленной безопасности.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.