Цепи приводные передают крутящий момент между звездочками посредством роликовых или втулочных соединений. Металлические звенья образуют замкнутый контур, пролегающий по рабочему и холостому ветвям. Передача работает при температуре от −40 до +250 °C без проскальзывания и сохраняет синхронизацию при импульсных нагрузках.
Корпуса втулок и роликов выполняют из углеродистых либо низколегированных сталей с цементацией поверхности. Борирование или нитроцементация повышают твёрдость до 60 HRC, продлевая срок службы. Для пищевых линий применяют нержавеющие звенья и пластиковые вставки, снижающие уровень шума.
Классификация цепей
Роликовый ряд берёт нагрузку через катящий контакт между роликом и зубом звездочки, благодаря чему коэффициент полезного действия достигает 0,97. Втулочный тип похож, но без ролика, конструкция проще, рабочая скорость ниже. Пластинчатый (листовой) вариант компактен и выдерживает высокие растягивающие усилия при вертикальном ходе, поэтому часто используется в подъёмниках. Бесшумный контур «инволютная шестерня–цепь» формирует последовательность зубьев, соединённых перемычками, что снижает вибрацию при высокой частоте вращения.
Подбор параметров
Расчёт начинают с определения передаваемой мощности и числа оборотов. Далее по каталогу выбирают шаг, число зубьев ведущей и ведомой звездочек, а затем уточняют межосевое расстояние. При увеличении шага растёт высота зуба и ударная нагрузка при входе ролика, поэтому для скоростей выше 15 м/с используют малоразмерные многорядные варианты. Предельная растягивающая сила цепи принимается с запасом не менее пяти крат относительно рабочей, коэффициент закреплён в ГОСТ 2137-75. В вибронагруженных агрегатах предусматривают плавный привод через звёздочку с эластомерной вставкой.
Уход и износ
Регламентная смазка снижает трение в паре втулка-ролик, отводит тепло и застопоривает коррозию. Капельный способ подходит для тихоходных линий, разбрызгивание — для скоростных лент. Поддержание натяжения реализуется эксцентриковыми осями или башмаками с полимерным покрытием. При удлинении контура на два процента звенья выходят из шага, контакт смещается к верху зуба, что ведёт к ударной нагрузке и ускоренному износу, в такой ситуации предусматривается замена. Перед сборкой проверяют совпадение маркировки и направление разводки звеньев, после монтажа проводят ревизию погонного шага через пятьдесят часов работы.
Приводная цепь служит центральным звеном во множестве механических передач, передавая крутящий момент между валами при умеренных и высоких нагрузках. Работа ведётся без проскальзывания, за счёт чего достигается стабильный коэффициент передачи и высокий КПД.
Классификация
Российские и международные стандарты разделяют цепи на роликовые, втулочные, зубчатые, пластинчатые и шарнирные. Роликовый вариант занимает ведущие позиции в транспортных и силовых приводах благодаря контактам ролика с звездочкой, снижающим износ. Втулочная конструкция подходит для средних скоростей и пыльных условий. Зубчатая цепь передаёт повышенный момент благодаря форме звеньев, напоминающей зубья шестерён. Пластинчатая система встречается на конвейерах, где требуется плавное перемещение грузов. Шарнирные решения применяют в агрессивных средах, так как закрытый шарнир препятствует коррозии.
Каждое звено включает две наружные и две внутренние пластины, втулку, ось и при наличии роликовый элемент. Контакты между втулкой и осью образуют шарнирное соединение с минимальным зазором, обеспеченное прецизионной шлифовкой. При вращении звездочки ролик перекатывается, уменьшая трение скольжения. Высокая точность шага обеспечивает возможность применения многорядных сборок для передачи крупных мощностей.
Материалы и термообработка
Основным сырьём для силовых цепей служит углеродистая и легированная сталь с содержанием марганца, хрома и никеля. Поверхностная закалка токами высокой частоты поднимает твёрдость ролика и втулки до 58-62 HRC, в то время как сердцевина сохраняет вязкость. Пластины получают холодной штамповкоймповкой, затем подвергают дробемётной обработке, повышающей предел выносливости. Для пищевых и фармацевтических линий применяют нержавеющие сплавы AISI 304 или 316L, либо полимерные звенья на основе ацеталя с арматурой из стекловолокна. Фосфатирование, хромирование и никель-бронирование поднимают коррозионную стойкость.
Проектировщик опирается на передаваемую мощность, скорость цепи, коэффициент перегрузки, климатическую категорию. Шаг подбирают исходя из допускаемой контактной напряжённости. Допускаемое растягивающее усилие устанавливается с запасом не менее пяти карт к рабочей нагрузке, что исключает пластическую деформацию. Для тяжёлых режимов применяют многорядные цепи либо увеличенную ширину втулки, снижая давление на поверхности скольжения. Проверка динамических нагрузок учитывает инерцию звёздочек, ударные колебания при зацеплении и разброс шага.
Натяжение регулируется либо перемещением двигателя, либо установкой механического натяжителя с пружиной или гидроцилиндром. Величина провиса обычно не превышает одного процента длины ветви, предотвращая ударное зацепление. При низких температурах допускается небольшое увеличение провиса для компенсации термического сжатия.
Смазка и уход
Грамотная смазка повышает ресурс до трёх-четырёх крат. На тихоходных открытых приводах применяют густые пасты на литиевой основе. При скоростях свыше 5 м/с используют разбрызгивающую систему, подающую масло на внутреннюю сторону звездочки. Вязаная салфетка или капельная трубка обеспечивает дозированный приток, исключая перегрев. Синтетические эфиры c вязкостью 32–68 сСт сохраняют плёнку при температуре 120 °С. Периодическая очистка паровым струйным аппаратом удаляет абразивные частицы. После остановки линии привод просушивают сжатым воздухом и повторно смазывают.
Деформацию шага выявляют калиброванным рядком или лазерным измерителем. Допускается удлинение не выше двух процентов, затем цепь заменяют или укорачивают. Виброанализ на частотах 1–3 кГц регистрирует повышение ударной компоненты, связанной с изношенными шарнирами. Тепловизионная камера обнаруживает очаги трения при плохой смазке. Усиление шума на десять децибел сигнализирует о необходимости профилактики.
Цепной привод сохраняет синхронность при мокром или пыльном окружении, демонстрирует КПД до 98 % и передаёт момент без проскальзывания. Ремённая схема легче, однако ограничена рабочей температурой резины и подвержена растяжению. При идентичной мощности цепная передача занимает меньше пространства между валами.
Разработчики уже испытали высокопрочные пластины из порошковой стали с наноструктурированным карбидом. Встроенные датчики удлинения передают данные в систему ПЛК, благодаря чему обслуживающий персонал переходит от календарной профилактики к обслуживанию по состоянию. Смазочные материалы на основе сложных эфиров сохраняют стабильность до 180 °С при высоких скоростях. Полимерный ролик с графитовым наполнителем снижает уровень шума на шесть децибел без привычных маслёнок, что актуально для пищевых конвейеров.
