Технология цепи – Тяговая цепь

► Собрать максимальное количество данных, в частности:

• режим работы цепи должен быть четко определен, с указанием различных вышеперечисленных возможностей.
• Задействованные массы (включая массу цепи, которая должна быть оценена в первую очередь), трение цепи и транспортируемого груза, длина, углы, возможные элементы изгиба и пр.

► Рассчитать оказываемую на цепь нагрузку:

• тяговые нагрузки, вызванные массой и трением (а также возможным изгибом), ведут к трудностям в тяге в пластинах и к растрескиванию валиков, а также к высокому контактному давлению между валиками и втулками.
• нормальные нагрузки (из-за веса и возможного изгиба) повышают контактное давление между роликами (или катками) и втулками с одной стороны, и опорной поверхностью с другой стороны.

► Выбирать цепь в зависимости от режима ее работы и по результатам расчетов по одному или нескольким из следующих критериев:

• предел прочности цепи на разрыв,
• износостойкость шарниров и катков цепи.

► Провести повторные расчеты, введя массу выбранной цепи, если эта масса существенно отличается от массы, оцененной при первых расчетах.
► Установить технические детали установки, следуя рекомендациям и убедившись, что все изначально предусмотренные рабочие условия остались прежними, чтобы не нарушить расчеты.

ОБЩИЕ ФОРМУЛЫ
► Максимальный предел прочности на разрыв в Ньютонах (на входе на ведущее колесо):

► Максимальная обычная нагрузка в Ньютонах (опора на направляющую поверхность):

Где:

•  P_t и P_m : общий вес (в Ньютонах) поддерживаемый соответственно натянутой ветвью и провисающей ветвью
•  f и f‘ : коэффициенты трения на натянутой и провисающей ветви
•  α : угол (в градусах) между средним направлением цепи и горизонталью (положительное значение при подъеме)
• P_g : максимальный вес (в Ньютонах), приходящийся на каток
• F_p : цепная нагрузка (в Ньютонах) на провисающую ветвь, если она не поддерживается, выраженный в отношении ниже (при межосевом расстоянии Е и стрелой провеса h):

Речь идет о проверке, т.к. на тяговых установках цепи повергаются постоянным сильным нагрузкам и толчкам лишь в исключительных условиях. Так что можно не бояться их разрыва до износа.

Максимальную нагрузку на цепь Ft рассчитывают по отношениям, приведенным в предыдущем разделе. Эта нагрузка должна быть скорректирована с учетом рабочих условий. Коэффициент k принимает следующие значения:

• средние толчки ………………….. k = 1,2
• сильные толчки ……………………. k = 1,4
• черпание ……………………………….. k = 1,4

Проверяется, что тяговая стойкость Rr в 5 раз выше скорректированной нагрузки Ftc. Kg называют коэффициентом безопасности (в данном случае он не ниже 5).

При желаемой долговечности цепей в промышленных применениях (50 000 часов) и/или в агрессивной среде (например, в абразивной запыленности) риск отказа цепей исходит от износа трущихся деталей, в частности валиков и втулок.

Чтобы избежать износа шарниров (с анормальным удлинением цепи, нарушающим ее работу) и их трения, вызывающего повышение необходимой мощности, необходимо ограничить контактное давление в шарнирах.

► Давление в шарнирах:

► Площадь шарнира (с валиком диаметра da и втулкой длиной ld):     S_a = d_a.I_d    mm2

► Допустимое давление в нормальных условиях срока службы (длина цепи и ее скорость) и обслуживания (смазка):

P_a   <   35 MPa

Выбирают цепь с площадью шарнира не менее значения, полученного в следующем уравнении:

В случае более суровых рабочих условий обращайтесь к нам за консультацией.

При высокой нагрузке (прямой или косвенной) на катки, их износ может сократить срок службы цепи.

Катки выносят нормальную силу Fn (см. формулу расчета выше), которая может быть скорректирована под действием изгиба.

Для определения среднего значения Pg используют расчеты веса, указанные ниже в разделе «Вес в формулах», соотнося этот вес с шагом р цепи.

n_c = количество параллельных цепей на конвейере. Но местами Pg может быть намного выше среднего значения.

К весу цепи и принадлежностей следует добавить полезную нагрузку Р.

► Прямая полезная нагрузка на шарнир (полый или выступающий валик, как в примере ниже) или на пластины (пластины с отверстиями или крепежом):

► Полезная нагрузка Р по длине L на цепь с шагом р:

► Контактное давление втулки/катки:

► Контактная площадь в мм2 втулки с внешним диаметром dd и катка с длиной lg:   S_g  = d_d . I_g  mm²

Допустимое давление в нормальных условиях работы (длина цепи и ее скорость) и обслуживания (смазка):

— Для катка из необработанной стали:     Pg < 2 MПа
— Для катка из ПОМ:        Pg < 2,2 MПа
—  Для катка из обработанной стали:    Pg < 2,5 MПа
— Для катка из цементированной стал:     Pg < 3 MПа

► Вес цепи Рс (в Н), вычтенный из линейной массы Мс (в кг/м), указанной в каталоге, и из длины ветви, которую можно считать равной межосевому расстоянию колес Е (в мм):

P_c = M_c . g . E

► Вес принадлежностей Рас (в Н), не включенный в вес цепи, который вычитается из ее объемного веса Рас (в Н), из ее дистанции lac (в мм) и длины Е ветви:

► Вес Pu транспортируемого груза. Возможные случаи:

Если nc цепей работают параллельно:

В случае транспортировки россыпью используется трение транспортируемого продукта в лотке, а трение цепи – обычно незначительное. В таблице 2 приведены плотность и коэффициент трения некоторых материалов, обычно транспортируемых россыпью.

Таблица 1

Таблица 2

► Количество зубьев на колесах:
Поскольку тяговые цепи обычно имеют довольно большой шаг, чтобы позволить устанавливать принадлежности на пластины, конструктору захочется сократить количество зубьев на колесах, чтобы ограничить их габариты. Эффект многоугольности становится ощутимым, когда на колесе меньше 12 зубьев, или даже больше при высокой скорости вращения.
С другой стороны, для колес с небольшим количеством зубьев и большим шагом необходимо следовать указаниям из каталога, что касается максимального диаметра ступицы, чтобы она не мешала пластинам.

Внимание! В принципе, цепь работает без натяжения в провисающей ветви, т.к. привод колесами – положительный. Тем не менее, в некоторых отдельных случаях, необходима натяжка. Значение силы натяжения должно быть не выше 10% полезной нагрузки в цепи и 1% предела прочности на разрыв.

► Поддержка и направление ветвей

• Натянутая ветвь, которая обычно несет нагрузку, поддерживается скольжением или качением по направляющей поверхности.
В случае больших межосевых расстояний и поперечных нагрузок следует использовать катки с ребордами.

• Провисающая ветвь может поддерживаться скольжением, т.к. она менее нагружена, но можно также использовать качение на катке (если он есть) или поддержку группой свободных колес. Поддержка не используется только при малом межосевом расстоянии, т.к. при большом межосевом расстоянии цепная нагрузка становится запрещенной. В любом случае, стрела провеса не должна превышать 0,4% межосевого расстояния. Это условие может потребовать слишком большого усилия натяжения, если ветвь не поддерживается.

На обеих ветвях посадка цепи на колеса должна выполняться очень тщательно: направление должно точно совпадать с плоскостью зубчатки. Следует предусмотреть закругление края направляющей, чтобы облегчить ввод цепи.

► Ошибка в линейности колес:

► Ошибка в параллельности плоскостей зубчатки: колеса должны стоять параллельно (< 40′)
► Допуски по длине тяговых цепей:  от 0 до + 0,25%
Этот допуск должен быть сокращен, если две цепи работают параллельно и связаны между собой поперечинами или другими принадлежностями (указать это в заказе)