Анатомия роликовой цепи: объяснение каждого компонента.

Инженер по техническому обслуживанию на корейском цементном заводе заменил изношенную деталь. роликовая цепь В прошлом году мы использовали, казалось бы, идентичную деталь от другого поставщика. Шаг цепи совпадал. Ширина выглядела правильной. Шесть недель спустя цепь растянулась неравномерно, зубья звездочки начали заедать, и запланированное двухчасовое окно для технического обслуживания превратилось в 14-часовой простой. Причина была проста: в замененной цепи использовалась другая. диаметр ролика — деталь, которая неправильно вставлялась в основание зуба звездочки. Размеры детали были близки к требуемым, но не соответствовали спецификации.

Подобные ошибки случаются чаще, чем хотелось бы признать большинству отделов закупок, и почти всегда они возникают из-за того, что роликовую цепь рассматривают как единый взаимозаменяемый товар, а не как совокупность пяти отдельных компонентов, каждый из которых имеет свои характеристики материала, допуски по размерам и причины отказов. Как только вы поймете, для чего на самом деле предназначен каждый компонент, совершить неправильные закупки станет гораздо сложнее.

Пять основных компонентов роликовой цепи

Каждый стандарт Роликовая цепь ANSI — независимо от шага резьбы от #25 до #240 — состоит из одних и тех же пяти компонентов, собранных по одному и тому же повторяющемуся шаблону. Терминология немного различается между стандартами ANSI B29.1 и ISO 606, но физические компоненты функционально идентичны. Разница между качественной цепочкой и некачественной заключается не в списке компонентов, а в точности размеров, марке материала и обработке поверхности каждой из этих пяти деталей.

Пять компонентов — это внутренняя соединительная пластина, внешняя соединительная пластина (также называемая соединительной пластиной), соединительный штифт, роликовая втулка и свободный ролик. Каждый из них выполняет определенную функцию по несущей способности или износостойкости, и каждый из них выходит из строя характерным образом при несоответствии техническим характеристикам или недостаточной смазке.

Как каждый компонент несет нагрузку — и почему он изнашивается

Внутренняя соединительная пластина вырезается из холоднокатаной полосы среднеуглеродистой стали. Два отверстия, пробитые для втулок, являются точками концентрации напряжений — при циклической растягивающей нагрузке усталостные трещины распространяются от краев этих отверстий. Именно поэтому производители качественных цепей используют кромки отверстий с контролируемым радиусом и дробеструйную обработку пластин после пробивки: остаточное сжимающее напряжение на поверхности отверстия препятствует зарождению усталостных трещин.

Внешняя соединительная пластина выполняет аналогичную функцию, но запрессовывается на соединительные штифты, а не на втулки. Натяг запрессовки соответствует допускам ANSI B29.1 — обычно 0,010–0,025 мм для стандартных размеров шага — и именно этот натяг предотвращает вращение штифта внутри внешней пластины. Если запрессовка недостаточна (распространенный дефект качества в бюджетных цепях), штифт вращается в отверстии внешней пластины и ускоряет износ обеих контактных поверхностей одновременно.

Он соединительный штифт Штопор является наиболее критично закалённым компонентом в цепном механизме. Он должен быть достаточно твёрдым на поверхности (55–60 HRC), чтобы противостоять абразивному износу от вращающегося отверстия втулки, и в то же время достаточно прочным в сердцевине, чтобы противостоять крутящим сдвиговым нагрузкам, возникающим при ударных нагрузках. Штифты с сквозной закалкой не подходят для этого применения — такой штифт разрушится под ударной нагрузкой, а не поглотит энергию упруго. Стандартным подходом для штифтов в цепях с маркировкой выше #40 являются штифты с цементацией и глубиной цементного слоя 0,5–1,2 мм.

Он роликовая втулка Именно этот компонент в наибольшей степени отвечает за то, что обычно называют «растяжением цепи». Этот термин технически вводит в заблуждение. Металл не растягивается. На самом деле происходит следующее: внутреннее отверстие втулки изнашивается о поверхность штифта в течение миллионов циклов сочленения, увеличивая эффективный диаметр зазора между штифтом и втулкой. Каждое сочленение штифта и втулки, изношенное на 0,05 мм, добавляет 0,05 мм к эффективному шагу звена. В цепи ANSI #60 с номинальным шагом 19,05 мм цепь из 100 звеньев, изношенная на 0,08 мм на каждое сочленение, теперь имеет шаг 19,13 мм — именно такое состояние приводит к тому, что цепь смещается вверх по зубьям звездочки и ускоряет износ зубьев.

Он свободный ролик Ролик — это компонент, отличающий роликовую цепь от цепи с втулкой. Он свободно вращается на внешней поверхности втулки, когда цепь входит в зацепление с зубом звездочки. Именно этот катящийся контакт, а не скользящий, обеспечивает роликовой цепи преимущество в эффективности по сравнению с обычной цепью с втулкой. Ролик поглощает удар при зацеплении с корнем зуба звездочки, распределяя контактное напряжение по изогнутой поверхности ролика, а не концентрируя его в одной точке. Однако при сильных ударных нагрузках ролик может разрушиться, если твердость его поверхности превышает вязкость разрушения материала — еще одна причина, по которой глубина закалки и вязкость сердцевины роликов имеют такое же значение, как и твердость поверхности.

ANSI против ISO: чем отличаются стандарты и почему это важно для их замены.

Наиболее распространенная ошибка при замене между стандартами возникает при использовании цепей ANSI B29.1 и ISO 606 с эквивалентным шагом. Размеры шага определены одинаково — цепь ANSI #40 и цепь ISO 08A имеют шаг 12,70 мм. Именно поэтому цепи кажутся взаимозаменяемыми в каталоге. Это не так. Диаметры роликов различаются: ANSI #40 указывает диаметр ролика 7,92 мм, а ISO 08A — 7,95 мм. Ширина внутреннего звена также немного отличается. Когда цепь ISO 08A работает на звездочке, изготовленной по стандарту ANSI #40, ролик не садится на правильную глубину в корне зуба, и зубья звездочки начинают изнашиваться асимметрично в течение нескольких сотен часов работы.

Практический вывод из этой таблицы заключается в том, что для #50 и выше диаметры роликов по стандартам ANSI и ISO сходятся. Для роликов меньшего диаметра различия достаточно велики, чтобы вызвать заметное несоответствие. Для ANSI #35 (шаг 9,525 мм) эквивалента по стандарту ISO вообще нет — этот размер шага является чисто американским стандартом, и замена его на цепь DIN 8187, близкую по метрической шкале, немедленно приведет к несовместимости звездочек.

Где знание компонентов роликовой цепи напрямую влияет на эксплуатационные расходы

Сельскохозяйственная техника. В зерноуборочных комбайнах, рисомолотилках и приводах зерновых элеваторов цепи работают в пыльных, абразивных средах, где трудно соблюдать интервалы смазки. В таких условиях отверстие втулки изнашивается быстрее, чем в любой чистой промышленной среде. Герметичные цепи (с O-образными или X-образными кольцами) используют эластомерные уплотнения в каждом соединении штифта и втулки для постоянного удержания заводской смазки — уплотнения предотвращают попадание абразивных частиц в зазор между штифтом и втулкой. Использование герметичных цепей в приводах подающих устройств комбайнов может увеличить срок службы в 3–5 раз по сравнению со стандартной открытой роликовой цепью в той же области применения.

Конвейерные и погрузочно-разгрузочные системы. Для конвейерных систем с плоской верхней частью и цепей с креплением требуется соблюдение жестких допусков по размерам внешней пластины звена, поскольку крепления привариваются или прикручиваются непосредственно к внешней пластине. Если толщина внешней пластины изменяется, соосность креплений выходит за пределы допустимых параметров, и цепь создает боковую нагрузку на звездочку. Для таких применений стандартная роликовая цепь ANSI В конфигурациях крепления A2 или K1 следует указывать подтвержденный допуск на толщину внешней пластины, а не просто заказывать по размеру шага.

Переработка пищевых продуктов и напитков. В цепи из нержавеющей стали для звеньев и штифтов используется нержавеющая сталь марок 304 или 316, но втулка и ролик обычно по-прежнему изготавливаются из углеродистой стали, поскольку спеченные втулки из нержавеющей стали не получили широкого распространения. Именно поэтому цепь из нержавеющей стали не является по-настоящему «полностью нержавеющей» — внутренние изнашиваемые компоненты остаются из углеродистой стали. В условиях сильной коррозии и интенсивной промывки решением является не полностью нержавеющая цепь (которая не существует в стандартном исполнении), а натяжные звездочки из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (UHMW), которые полностью исключают смазку в местах натяжения, в сочетании с герметичной цепью с наружной пластиной из нержавеющей стали для приводных позиций.

Горнодобывающая промышленность и производство цемента. Цепи инженерного класса (серии 55, 67, 81X) структурно отличаются от стандартных роликовых цепей — диаметр цилиндра (втулки) значительно больше по отношению к шагу, специально для увеличения площади контакта штифта с поверхностью и сопротивления ударным нагрузкам от тяговых конвейеров. Заказ стандартной роликовой цепи ANSI в качестве замены цепи инженерного класса для горнодобывающего тягового конвейера приведет к разрушению штифта, как правило, в течение 200–400 часов эксплуатации.

Автоматизация и упаковка. При скоростях вращения выше 600 об/мин на малой звездочке шум роликов становится значительным, а полигональный эффект (изменение скорости, вызванное угловым расположением зацепления цепи) начинает вызывать вибрацию в прецизионных системах индексации. Для таких применений правильным инженерным подходом является уменьшение шага цепи и увеличение количества зубьев на малой звездочке, а не использование одной цепи с большим шагом. Цепь #35 с 25 зубьями будет работать плавнее и с меньшими пульсациями скорости, чем цепь #60 с 11 зубьями, даже если обе конфигурации передают одинаковую мощность.

Цепные приводы используются в системах погрузки и разгрузки материалов, а также в конвейерных системах, где технические характеристики компонентов цепи напрямую определяют время безотказной работы системы.

Как правильно определить, какая роликовая цепь нуждается в замене

Одного шага цепи недостаточно для выбора подходящей замены. Эти три параметра, измеренные на изношенной цепи с помощью штангенциркуля, позволяют однозначно определить серию цепи:

1. Расстояние между штифтами: Измерьте шаг ровно по 10 звеньям и разделите на 10. Это позволит усреднить износ отдельных соединений и получить более точное номинальное значение шага, чем при измерении шага по одному звену. Сравните с таблицей шага ANSI B29.1 или ISO 606.
2. Наружный диаметр ролика (цилиндра): Измеряйте наружный диаметр ролика штангенциркулем, а не втулки. Именно это измерение отличает стандарт ANSI #40 от ISO 08A и предотвращает наиболее распространенную ошибку замены. Измеряйте диаметр нескольких роликов — если разница превышает 0,15 мм, цепь изнашивается неравномерно и ее следует полностью заменить, а не соединять.
3. Ширина внутренней ссылки: Расстояние между двумя внутренними пластинами звеньев в середине пролета. Это подтверждает правильную совместимость ширины поверхности звездочки. Слишком узкая внутренняя ширина по отношению к поверхности звездочки приведет к тому, что цепь будет прижимать внутренние пластины к зубьям звездочки при каждом цикле включения.

После того, как три измерения подтвердят соответствие цепи заданным параметрам, окончательное решение принимается относительно выбора материала. Стандартные цепи из углеродистой стали подходят для большинства применений при температурах ниже 100 °C и требуют периодической смазки. Варианты роликовых цепей из нержавеющей стали или никелированной стали Они предназначены для агрессивных сред, а не для высокотемпературных применений — нержавеющая сталь значительно теряет прочность на разрыв при температуре выше 300°C, а опубликованные значения разрывной нагрузки для цепей из нержавеющей стали обычно на 15–201 Т3Т ниже, чем у аналогов из углеродистой стали с тем же шагом.

Часто задаваемые вопросы