Цепи сварные широко используются в качестве грузовых и тяговых элементов. Их изготовляют из сталей марок Ст3 (σв = 370..450 МПа), Ст2 (σв = 340..420 МПа) и 10 (σв = 300 МПа).
Звенья цепи из стали Ст3 изготавливают кузнечно-горновой и контактной сваркой, из остальных материалов — контактной электросваркой. После изготовления цепи сварные испытывают под нагрузкой, равной половине разрушающей. При этом не должно быть остаточных деформаций. Звенья цепи лежат во взаимно перпендикулярных плоскостях, что обеспечивает большую подвижность цепи во всех направлениях.
Цепи сварные
Рис. 1
По точности изготовления цепи сварные разделяются на два вида:
- Цепи калиброванные — имеют более жесткий допуск на внутреннюю длину звена t. Предназначены для работы со звездочкой, имеющей специальные гнезда.
- Цепи некалиброванные — предназначены для работы только с гладкими блоками и барабанами.
Для обеспечения нормального зацепления звеньев калиброванной цепи с гнездами звездочки или барабана 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 Smax — максимальная рабочая нагрузка; nц — запас прочности относительно разрушающей нагрузки, принимаемый по нормам Госгортехнадзора (табл. 1); Sразр — разрушающая нагрузка цепи, указанная в стандарте на цепь.
Коэффициенты запаса прочности цепей
Табл. 1
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. Цепи сварные 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.
Преимущества и достоинства 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 v<0,1 м/с цепи сварные работают практически бесшумно.
Недостатки сварных цепей
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;
- необходимость тщательного и повседневного контроля за износом звеньев.
При использовании сварных цепей в качестве стропов коэффициент запаса прочности nц≥5.