2.5.6. Конструктивная и прочностная оценка сварных и пластинчатых цепей

Сварные цепи (рис. 2.86, а) (ГОСТ 2319-81) широко ис­пользуют в качестве грузовых и тяговых элементов. Их изго­товляют из сталей марок СтЗ (σ_в = 370 .. .450 МПа), Ст2 (σ_в = = 340 ... 420 МПа) и 10 (σ_в = 300 МПа).

Звенья цепи из стали СтЗ изготавляют кузнечно-горновой и контактной сваркой, из остальных материалов - контактной электросваркой. После изготовления сварные цепи испытыва­ют под нагрузкой, равной половине разрушающей. При этом не должно быть остаточных деформаций.

Рис. 2.86. Грузовые цепи: а - сварная; б, в - пластинчатые

Звенья цепи лежат во взаимно перпендикулярных плоскостях, что обеспечивает боль­шую подвижность цепи во всех направлениях. По точности изготовления сварные цепи подразделяют на калиброванные и некалиброванные. Калиброванные цепи имеют более жесткий допуск на внутреннюю длину звена t. Некалиброванные цепи предназначены для работы только с гладкими блоками и бара­банами, калиброванные - для работы со звездочкой, имеющей специальные гнезда.

Для обеспечения нормального зацепления звеньев калибро­ванной цепи с гнездами звездочки допускаемую на­грузку на калиброванную цепь (а следовательно, и напряжение смятия между звеньями и их износ) принимают на 35 % меньше, чем на некалиброванную цепь. Это способствует уменьшению вытягивания цепи и сохранению постоянства шага. При нагружении сварной цепи каждое звено вследствие его криволинейной формы испытывает напряжения от растяжения и изгиба в плос­кости звена. При огибании гладких блоков и барабанов звено подвергается также изгибу в поперечной плоскости. Существу­ющие методы расчета напряжений в звеньях не дают достаточ­но точных результатов, поэтому расчет сварной цепи ведут по уравнению, аналогичному уравнению для расчета канатов:

где S_mах- максимальная рабочая нагрузка; Z_p - запас проч­ности относительно разрушающей нагрузки, принимаемый по нормам Ростехнадзора (табл. 2.31); S_разр - разрушающая на­грузка цепи, указанная в стандарте на цепь.

Минимальное значение коэффициентов запаса Прочности цепей Z_p

Таблица 2.31.

Назначение цели	Группы классификации режима работы механизмов
	Ml, M2	МЗ-М8
Сварная грузовая некалиброванная Сварная грузовая калиброванная Сварная для стропов Пластинчатая	3 3 5 3	6 8 5 5

Отношение диаметра барабана или блока, огибаемого сварной цепью, к диаметру d прутка, из которого изготовлена цепь должно быть не менее 20 для ручных грузоподъемных механиз­мов и не менее 30 для грузоподъемных машин.

Сварные цепи непригодны для работы с высокими скоростями: допускаемая скорость при работе на гладких барабанах и блоках составляет 1,5 м/с, при работе на звездочках - 0,5 м/с. При превышении этих значений скоростей увеличиваются износ участков сопри­косновений звеньев и динамические нагрузки, а также возра­стает опасность обрыва цепи. Допустимый износ звена сварной цепи ограничен значением 10 % диаметра прутка.

Недостатками сварных цепей, ограничивающими область их применения, являются относительно большая масса (по срав­нению с канатами, рассчитанными на ту же нагрузку), опас­ность внезапного обрыва цепей при высоких скоростях вслед­ствие их чувствительности к толчкам и перегрузкам, большой износ в местах соприкосновения звеньев и необходимость тща­тельного и повседневного контроля за износом звеньев.

Преимущества сварных цепей - гибкость во всех направле­ниях; возможность работы со звездочками и барабанами малых диаметров, что позволяет снизить значения крутящих момен­тов; простота конструкции и изготовления; при работе со ско­ростями υ < 0,1 м/с сварные цепи работают практически бес­шумно.

Примеры условных обозначений сварных цепей.

Цепь типа А, исполнения 1, калибра 10 мм, с шагом 28 мм: Цепь А1-10х28 ГОСТ 2319—81

Цепь типа В, исполнения 2, ка­либра 10 мм, с шагом 35 мм: Цепь В2-10х35 ГОСТ 2319—81

Основные размеры сварных цепей круглозвенных грузовых и тяговых нормальной прочности представлены на рис. 2.87 и в табл. 2.32

Рис.2.87 Основные размеры сварных цепей круглозвенных грузовых и тяговых нормальной прочности

Пластинчатые грузовые цепи (рис. 2.88, а, б, в) (ГОСТ 191 - 82) состоят из стальных пластин, соединенных валика­ми. Число пластин тем больше, чем больше разрушающая нагрузка. Элементы цепи - пластины и валики - изготавли­вают из сталей марок 40, 45, 50 и подвергают термообработ­ке (улучшению или нормализации).

Все цепи подвергают на заводе изготовителе испытанию под нагрузкой, составляющей 50 % разрушающей.

Рис. 2.88. Типы пластинчатых цепей: а — грузовые; б — приводные; в — тяговые

Так как пластинчатые цепи изготавлива­ют без применения сварки, то они более надежны, чем сварные, поскольку в них нет остаточных напряжений и деформация зве­ньев у них значительно меньше. Движение пластинчатой цепи происходит более плавно, но максимальная рабочая скорость из-за повышенной чувствительности к инерционным нагрузкам не должна превышать 0,25 м/с.

Основные размеры цепей круглозвенных грузовых и тяговых нормальной

прочности (по ГОСТ 2319—81)

Таблица 2.32

Тип А							Тип В
Калибр цепи d	Шаг цепи Р	Ширина цепи b	Нагрузка			Масса 1м цепи кг	Калибр цепи d	Шаг цепи Р	Ширина цепи b	Нагрузка			Масса 1м цепи кг
			Пробная	Разру-жающая	Рабочая					Пробная	Разру- шающая	Рабочая
мм			Не менее		Не более		мм			Не менее		Не более
5	18,5	17	5	10	2,5	0,5	5	20	16,5	5	10	2,5	0,5
6	18,5	20	7	14	3,5	0,75	6	22	20	7	14	3,5	0,74
7	22	23	9	18	4,5	1	8	28	26,5	13	26	6,5	1,3
8	24	26	13	26	6,5	1,35	10	35	34	20	40	10	2,05
9	27	32	16	32	8	1,8	13	45	44	33	66	16,5	3,45
9,5	27	31	17	34	8,5	1,9	16	56	54	51	102	25,5	5,2
10	28	34	20	40	10	2,25	18	63	60	63	126	31,5	6,5
11	31	36	23	46	11,5	2,7	20	70	67	80	160	40	8,2
13	36	44	33	66	16,5	3,8	23	80	77	100	200	50	10,8
16	45	53	51	102	25,5	5,80	26	91	87	126	252	63	14
18	50	60	63	126	31,5	7,3	28	9£	94	150	300	75	16,5
20	56	67	80	160	40	9	30	105	101	170	340	85	19
23	64	77	100	200	50	12	33	115	112	200	400	100	22,3
26	73	87	126	252	63	15	36	126	122	250	500	125	26,3
28	78	94	150	300	75	17,5	39	136	132	280	560	140	31
30	84	101	170	340	85	21	42	147	142	340	680	170	36
33	92	112	200	400	100	24,5	-	-	-	-	-	-	-
36	101	122	250	500	125	29	-	-	-	-	-	-	-
39	109	132	280	560	140	34	-	-	-	-	-	-	-
42	118	142	340	680	170	40	-	-	-	-	-	-	-

Пластинчатые цепи тяжелее и дороже сварных, не могут изгибаться в поперечном направлении; шарниры цепей подвер­гаются сильному износу, что требует постоянного контроля за состоянием элементов цепи. Пластинчатые цепи не могут на­виваться на барабаны и употребляются только со звездочка­ми. Зато благодаря относительно малым диаметрам приводных звездочек момент на валу звездочек и необходимое передаточное число редуктора уменьшаются.

Расчет грузовых пластинчатых цепей ведут также как и сварных цепей. Значения запаса прочности Z_p принимают по табл. 2.31. При работе со звездочкой находиться в одновремен­ном полном зацеплении с цепью должны не менее чем два зуба звездочки.

Грузовые пластинчатые шарнирные цепи (рис. 2.89, а) состоят из стальных пластин 1, шарнирно соединенных между собой валиками 2 и закрепленных расклепыванием концов валиков (при нагрузке на цепь до 10 000 кгс) или шплинтами, вставляемыми в отвер­стия валиков (при нагрузке на цепь свыше 10 000 кгс).

Диаметры и длина валиков, размеры и форма пластин одинаковы для всех звеньев цепи. Только для концевого звена 3 применяют пластины увеличен­ной длины с утолщенным валиком, при помощи которого цепь прикрепляют к деталям грузоподъемного механизма.

Выборочная характеристика гру­зовых пластинчатых цепей приведена в табл. 9.

Коэффициент запаса прочности гру­зовых пластинчатых цепей по нормам Ростехнадзора при машинном при­воде должен быть не меньше 5, а при ручном не менее 3.

Приводные пластинчатые цепи (рис. 2.89, б) отличаются от грузовых цепей тем, что здесь во внутренние пластины 4 за­прессовывают втулки 5, а наружные пластины неподвижно за­крепляют на валиках 6.

Рис.2.89. Схемы пластинчатых цепей

Во втулочных цепях валик вращается во втулке, и нагрузка распределяется на всю поверхность касания втулки и валика, благодаря чему достигается небольшое удельное давление в шар­нирах, а следовательно, и небольшой износ трущихся поверхно­стей. Помимо втулочных цепей в приводах грузоподъемных машин применяют втулочно-роликовые цепи (рис.2.89, в), в которых на втулку свободно насаживают ролик, способствующий уменьше­нию износа зубьев звездочек.

Цепи грузовые пластинчатые (по ГОСТу 191—63)

Размеры в мм

Таблица 2.33

Тип цепи	Номинальный шаг	Расстояние между внутренними пластинами Ввн	Пластина			Валик			Количество пластин в одном звене	Нагрузка в кгс в кгс		Масса 1 пог. м в кг не более
			Толщина	Ширина	Длина	Наибольшая длина	Номинальный диаметр средней части	Диаметр шейки под пластины		Разрешённая, не менее	Измерения на шаге
I II	25	18	2,5	15	41	35,0	10	9	2	2 500	40	1,4
	35	22	2,5	16	53	52,0	13	9	4	5 000	150	2,7
	40	25	3,0	20	62	59,0	14	11	4	8 000	200	3,4
	50	36	3,0	30	83	78,0	22	17	4	12 500	500	7,0
	60	45	4,0	38	104	97,0	26	22	4	20 000	750	10,5
	70	50	5,0	47	120	104,0	32	26	4	32 000	1300	17,0
	80	60	5,0	51	134	146,0	36	28	6	50 000	1600	23,0

Вес таких цепей несколько превы­шает вес простых втулочных при равных величинах шага звеньев и разрушающих нагрузок.

Тяговые цепи устроены так же, как и втулочные, но отличаются от приводных большим шагом и наличием ходовых роликов (см. рис.2.88, 2.89).