Цепь пластинчатая для гидротехнических затворов с дифференциальным шагом
PLATE CHAIN FOR HYDRAULIC GATES WITH DIFFERENTIAL PITCH

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению, в частности к грузоподъемным механизмам для обслуживания гидротехнических затворов.
Пластинчатая цепь, содержащая наружные и внутренние пластины и шарниры, каждый из которых содержит валик, втулку и упругий элемент, соединяющий валик с втулкой, при этом наружные пластины жестко соединены с валиком, а внутренние пластины жестко соединены с втулкой, при этом валик расположен во втулке с зазором, а упругий элемент расположен между наружной поверхностью валика и внутренней поверхностью втулки, при этом часть внешнего контура поперечного сечения валика и часть внутреннего контура поперечного сечения втулки представляют собой отрезок прямой линии, а оси вращения шарниров расположены на окружности. Упругий элемент выполнен из пластика. Упругий элемент выполнен составным. Упругий элемент полностью или частично выполнен из резины. Пластина выполнена зацело с втулкой. Пластина выполнена зацело с валиком. Пластинчатая цепь выполнена, по крайней мере, в виде двурядной цепи. Пластинчатая цепь, содержащая наружные и внутренние пластины с отверстиями, валики, расположенные внутри отверстий пластин, и упругие элементы, соединяющие валики с пластинами при этом упругий элемент расположен между наружной поверхностью валика и внутренней поверхностью пластин. Пластинчатая цепь, содержащая наружные и внутренние пластины и шарниры, каждый из которых содержит валик, втулку и упругий элемент, соединяющий валик с втулкой, при этом наружные пластины жестко соединены с валиком, а внутренние пластины жестко соединены с втулкой при этом втулка установлена с возможностью поворота относительно валика в пределах упругого скручивания упругого элемента. Шарнир дополнительно содержит ролик, установленный между внутренними пластинами на втулке с возможностью вращения. (Патент РФ №130889, опубл. 10.08.2013).
Известна приводная пластинчатая цепь, содержащая пластины, установленные проушинами на полые или сплошные валики, и состоящая из двух отдельных цепных контуров, выполненных на единых валиках, имеющих возможность поворачиваться в шарнирах вокруг своей оси пропорционально углам и количеству перегибов цепи на контуре, причем валики выполнены с возможностью контактировать с зубьями звездочек непосредственно или через дистанционные втулки участками, расположенными во внутренних свободных от пластин зонах при этом диаметр каждого из валиков в этих зонах D не зависит от диаметров валика в зоне установки пластин, а на каждом из участков валиков, где установлены проушинами наружные и внутренние пластины, одни из пластин, например внутренние, неподвижно соединены с валиком, а наружные пластины соединены с ним шарнирно, причем диаметр шарниров ограничен диапазоном:
m
где d - диаметр валика в зоне шарниров;
c
d, lc - диаметр и длина шарнира стандартной цепи соответствующего шага;
δ - толщина пластины;
c
D - диаметр впадины между зубьями звездочки соответствующего шага;
- диаметр полого валика в зоне шарнира, мм;
- диаметр сплошного валика в зоне шарнира, мм;
F - наибольшая нагрузка в цепной передаче, Н,
в
н
в
н
при этом d≥d, где d - диаметр валика в зоне установки внутренних пластин; d - диаметр валика в зоне установки наружных пластин. (Патент РФ №2714413, опубл. 14.02.2020)
Известна разборная пластинчатая приводная цепь, состоящая из сплошных или полых валиков и одинаковых пластин с проушинами, образующих с ними шарнир, при этом валики имеют на концах предпочтительно по два одинаковых и диаметрально расположенных буртика, фиксирующих пластины от осевого смещения, соединенных между собой двумя параллельными плоскостями, касательными к поверхности валика, и наружная поверхность по меньшей мере одного из буртиков описана радиусом, равным половине диаметра валика, а высота этого буртика от поверхности валика определяется выражением:
0≤s≤0,4d,
где d - диаметр валика в зоне шарниров,
проушины пластин имеют одинаковую форму и размеры с наружными поверхностями концов валиков с буртиками, располагаются продольными осями по продольным осям пластин, и допуски размеров их внутренних поверхностей обеспечивают минимальные монтажные зазоры для беспрепятственной установки пластин на валики, и наибольшее расстояние между осями цилиндрических поверхностей проушин равно шагу цепи, причем ширина пластин определяется выражением:
h≤t-(2s+0,1),
где t - шаг цепи,
при этом сообщение или разобщение (сборка/разборка) деталей цепи выполняется путем наложения двух соседних шарниров внутренних звеньев цепи друг на друга, совмещением фиксирующих буртиков валиков с проушинами наружных пластин и установкой их на цепь при ее сборке или удалением их при разборке, а внутренние пластины демонтируются или устанавливаются при отсутствии двух соседних наружных пластин после совмещения фиксирующих буртиков валиков с проушинами этих пластин. (Патент РФ №2619635, опубл. 17.05.2017)
Известна цепь Галля, звенья которой составлены из двух или более четных параллельных рядов стальных пластин (накладок) с ушками по обоим концам, соединенных при помощи валиков (цевок) с расклепанными головками.(https://rus-railway-dict.slovaronline.com/3012-%D0%A6%D0%95%D0%9F%D0%AC%20%D0%93%D0%90%D0%9B%D0%9B%D0%AF?)
Известна грабельная решетка, где цепь выполнена из соединенных шарнирным соединением звеньев, образующей замкнутый контур и приводимой в движение приводом, при этом шарнирное соединение между звеньями выполнено с возможностью их ограниченного поворота в направлении наружу контура относительно оси шарнира. Значение угла ограниченного поворота звеньев в направлении наружу контура относительно оси шарнира составляет 0,5-2°. Шарнирное соединение представляет собой цилиндрический шарнир, образуемый соединенными штифтом концами смежных звеньев, которые содержат упоры, ограничивающие угол поворота звеньев. (Патент 187813, опубл. 19.03.2019)
вн
Известна пластинчатая цепь, в которой зацепление с зубьями звездочек обеспечивается непосредственно внутренними пластинами, а шарниры образуются путем свободной установки гладких цилиндрических валиков непосредственно в отверстия внутренних и наружных пластин, чем обеспечивается проворачивание валика во время работы передачи и износ по всей его контактной поверхности, что уменьшает темп нарастания шага цепи. Цепь имеет стандартный шаг по наружным звеньям t и укороченный шаг по внутренним звеньям t, величина которого определяется выражением:
вн
t=d+2n+s
где: d - диаметр валика,
n - ширина проушин пластин внутренних звеньев,
s - зазор между соседними наружными пластинами, и зацепляется со звездочками с четным числом зубьев и уширенными впадинами. (Патент РФ №2529751, опубл. 27.09.2014).
За прототип выбрана пластинчатая цепь, состоящая из одинаковых внутренних и наружных пластин, разобщенных дистанционными втулками, и валиков, снабженных неподвижно установленными на них фиксирующими шайбами при этом в пластины цепи неподвижно установлены втулки из износостойкого материала, например из нержавеющей стали, в которые свободно устанавливаются валики, проворачивающиеся в процессе работы. (Патент РФ №2612089, опубл. 02.03.2017).
К общим недостаткам известных технических решений следует отнести низкие эксплуатационные характеристики цепей в водной среде, т.е. проведение ремонтных работ, как минимум, в межнавигационные периоды, а также навигационный период.
Задача - увеличение эксплуатационного срока цепи для гидротехнических затворов.
Технический результат - улучшение эксплуатационных характеристик цепи гидротехнических затворов в водной среде путем снижения металлоемкости и продления срока ее эксплуатации.
Технический результат достигается цепью пластинчатой для гидротехнических затворов с дифференциальным шагом, состоящая из одинаковых внутренних и наружных пластин, разобщенных дистанционными неподвижно установленными втулками, в которые свободно устанавливаются вращательные элементы, проворачивающиеся в процессе работы, снабженные неподвижно установленными на них фиксирующими элементами при этом цепь состоит из рабочего и дистанционного участков, каждый вращательный элемент выполнен в виде цевки, шаг между осями цевок рабочего участка равен расстоянию между зубьями ведущей звездочки приводного механизма, шаг между осями цевок дистанционного участка двукратен шагу между осями цевок рабочего участка цепи, по краям каждой цевки с обеих сторон установлены идентичные фиксирующие элементы, выполненные из шайбы и наружного стопорного кольца, между внутренней и наружной пластинами рабочего и дистанционного участков установлены шайбы, крайние втулки рабочего и дистанционного участков крепятся между собой посредством наружных пластин, длина рабочего участка цепи равна ходу ворот гидротехнического затвора, длина дистанционного участка цепи равна расстоянию от соединительной цевки дистанционного участка до ворот гидротехнического затвора, цепь выполнена из коррозионностойких марок стали.
Существенными признаками, влияющими на достижение указанного технического результат являются:
- выполнение цепи из рабочего и дистанционного участков;
- выполнение каждого вращательного элемента в виде цевки;
- выполнение шага между осями цевок рабочего участка равным расстоянию между зубьями ведущей звездочки приводного механизма;
- выполнение шага между осями цевок дистанционного участка двукратным шагу между осями цевок рабочего участка цепи;
- установление по краям каждой цевки с обеих сторон идентичных фиксирующих элементов, выполненных из шайбы и наружного стопорного кольца:
- установление между внутренней и наружной пластинами рабочего и дистанционного участков шайб;
- крепление между собой крайних втулок рабочего и дистанционного участков посредством наружных пластин;
- выполнение длины рабочего участка цепи равной ходу ворот гидротехнического затвора;
- выполнение длины дистанционного участка цепи равной расстоянию от соединительной цевки дистанционного участка до ворот гидротехнического затвора;
- выполнение цепи из коррозионностойких марок стали.
Цепь имеет условное разделение на рабочий и дистанционный участки. Звенья рабочего участка цепи постоянно входят в зацепление с зубьями звездочки приводного механизма. Длина рабочего участка цепи обеспечивает рабочий ход ворот гидротехнического затвора, т.е. их поднимание и опускание. Дистанционный участок цепи является связующим между рабочим участком цепи и воротами гидротехнического затвора. Т.е, входить в зацепление с приводным механизмом не является обязательным условием дистанционного участка. Но при необходимости эта функция должна быть выполнима. Выполнение шага между осями цевок рабочего участка двукратным шагу между осями цевок дистанционного участка обеспечивает возможность зацепления звеньев дистанционного участка с зубьями звездочки приводного механизма. Двукратность шага позволяет снизить металлоемкость цепи, при этом сохранить прочностные характеристики цепи. Увеличение шага больше двукратного приводит к снижению прочностных характеристик цепи, и невозможность ее зацепления с зубьями звездочки приводного механизма, что может привести к аварийным ситуациям, частому ремонту и снижению функциональных возможностей.
Установление шайбы между внутренней и наружной пластинами обеспечивает снижение трения между пластинами.
Цепь в процессе эксплуатации испытывает неблагоприятные воздействия воды, подвергается различным видам коррозии, в том числе электролитической, соединения металлических элементов разрушаются в результате переменных воздействий воды и атмосферного воздуха. Все указанные причины ведут к увеличению количества проведения плановых техосмотров, которые выявляют необходимость в замене всей цепи или проведения ремонта отдельных участков цепи, которые наиболее пострадали при эксплуатации. Для продления срока эксплуатации цепи гидротехнических затворов в водной среде и снижения проведения количества ремонтных работ цепь выполнена из коррозионностойких марок стали, что обеспечивает ее работоспособность не менее 15 лет, тогда как цепь, выполненная из углеродистой стали, при тех же эксплуатационных нагрузках, имеет срок службы не более 2-х лет.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан вид сбоку, на фиг. 2 - Вид сверху, на фиг. 3 - соединительные цевки.
Цепь пластинчатая для гидротехнических затворов с дифференциальным шагом состоит из внутренних 1 и наружных 2 пластин, втулок 3, в которые установлены цевки 4, с обеих сторон которых установлены шайбы 5 с наружным стопорным кольцом 6. Между внутренней и наружной пластинами рабочего 7 и дистанционного 8 участков установлены шайбы 9.
Пример конкретного выполнения.
Цепь изготавливалась из коррозионностойких марок стали, в нашем случае из 14Х17Н2. Шаг между осями цевок рабочего участка устанавливался в соответствии с расстоянием между зубьями ведущей звездочки приводного механизма, в нашем случае 140 мм. Шаг между осями цевок дистанционного участка определялся двукратным шагу между осями цевок рабочего участка цепи. По краям каждой цевки рабочего и дистанционного участков с обеих сторон устанавливались идентичные фиксирующие элементы, выполненные из шайбы и наружного стопорного кольца. Соединительные цевки двух участков крепились между собой посредством наружных пластин. Между внутренней и наружной пластинами рабочего и дистанционного участков устанавливались шайбы. Цепь со стороны дистанционного участка крепилась к воротам гидротехнического затвора, а со стороны рабочего участка перемещалась посредством звездочки приводного механизма, перемещая затвор, натягиваясь на приводной механизм.
При маневренности гидротехнического затвора цепь посредством приводного механизма открывала/закрывала затвор на необходимую длину рабочего хода ворот.
При эксплуатации данной цепи было достигнуто отсутствие в необходимости проведения ремонтных работ. Необходимость осталась только во внешнем осмотре цепи. При эксплуатации цепи, выполненной из углеродистой стали, при тех же эксплуатационных нагрузках, количество проводимых ремонтных работ в год -минимум четыре раза, т.е. перед навигацией и после навигации по одному разу, и в навигационный период проводились как минимум два раза.
Таким образом, заявленное конструктивное выполнение цепи пластинчатой для гидротехнических затворов с дифференциальным шагом обеспечивало продление срока эксплуатации цепи гидротехнических затворов в водной среде и снижение металлоемкости цепи, т.е. обеспечивало повышение эксплуатационных характеристик цепи.