Технические характеристики цепного колеса якорной лебедки: Совместимость с цепями стандартов DIN 766, DIN 764 и ISO.

Почему «стандартное зубчатое колесо» не является универсальной спецификацией — три конкурирующих стандарта

Я пятнадцать лет занимаюсь проектированием гидравлических лебедок в компании Yining Hydraulic, и самая дорогостоящая ошибка в спецификации, с которой я сталкиваюсь при закупке якорных лебедок, — это предположение, что "стандартное цепное колесо" означает одно и то же для всех производителей.В мире действуют три основных стандарта для цепей — DIN 766, DIN 764 и ISO 16726/ISO 67 — и цепное колесо, разработанное для одного стандарта, не будет безопасно работать с цепью, соответствующей другому стандарту.Различия не носят чисто косметический характер: они касаются шага зубьев в углублении, диаметра основания зуба, угла профиля зуба и соотношения диаметра цепи к шагу, которое определяет, как звено цепи садится в углубление колеса.

DIN 766 — это стандарт для коротких звеньев, первоначально разработанный для общего подъемного и морского применения. Определяющий параметр: шаг звена приблизительно равен 6 диаметрам цепи (6d). Такое относительно небольшое расстояние между звеньями максимизирует площадь контакта цепи с колесом, распределяя нагрузку между несколькими зубьями и снижая напряжение на каждом зубе. DIN 764 — это стандарт для длинных звеньев, где шаг звена приблизительно равен 8 диаметрам цепи (8d). Большее расстояние между звеньями уменьшает вес цепи на метр и позволяет цепи большего диаметра обхватывать колеса с меньшим радиусом. ISO 16726 (и связанный с ним ISO 67 для швартовных цепей) пытается гармонизировать эти стандарты на международном уровне, но вносит незначительные различия в размеры, которые влияют на совместимость.

Практическое следствие смешивания стандартов: если установить цепь DIN 766 на цепное колесо DIN 764 (или наоборот), звенья цепи не будут полностью входить в пазы колеса.Звенья будут скользить по кромкам кармана, а не по его дну, концентрируя нагрузку на линейном контакте, а не на поверхностном. Результатом является быстрый износ кромок кармана, деформация звеньев цепи, а в тяжелых случаях — скачок цепи, когда она под нагрузкой выскакивает из кармана. Я лично занимался гарантийными расследованиями, где первопричиной катастрофического выхода из строя цепного колеса была цепь DIN 764, приобретенная оператором судна для замены изношенной цепи DIN 766, потому что «диаметр выглядел одинаковым». Согласнодокументация по стандартам DINДаже цепи одинакового номинального диаметра (например, 16 мм) разных стандартов имеют разные требования к геометрии кармана.

Основные принципы геометрии цепной передачи: шаг цепи, внешний диаметр и диаметр основания.

Цепное колесо (также называемое нестандартной звездочкой или цепным звездочкой) определяется тремя критическими диаметрами: диаметром делительной окружности (Dp), наружным диаметром (Da) и диаметром основания (Df).Диаметр делительной окружности — это диаметр теоретической окружности, по которой звенья цепи сочленяются, обхватывая колесо; это функциональный диаметр, определяющий скорость цепи при заданной частоте вращения колеса. Внешний диаметр измеряется по кончикам зубьев и является наибольшим диаметром колеса. Диаметр основания зуба измеряется по дну углублений между зубьями.Диаметр делительной окружности рассчитывается по формуле Dp = P / sin(180/Z), где P — шаг цепи (расстояние между звеньями), а Z — количество пазов (зубцов) на колесе.Для цепи DIN 766 диаметром 16 мм и передаточным отношением 6:1 шаг составляет 96 мм, а для 5-зубчатого колеса Dp = 96 мм / sin(36 градусов) = 163,5 мм.

Сама гусеница имеет три критически важных параметра: ширина гусеницы (должна вмещать ширину звена цепи плюс зазор 0,5-1,5 мм), глубина гусеницы (должна вмещать диаметр звена плюс 1-2 мм для отвода мусора) и угол наклона гусеницы (должен точно соответствовать углу наклона цепи, чтобы предотвратить несоответствие звена и гусеницы).Допуск на ширину кармана является наиболее важным параметром: слишком тугое соединение приведет к заклиниванию цепочки во время зацепления; слишком свободное – к боковому смещению цепочки, вызывая неравномерный износ зубьев.Стандартный допуск на ширину гнезда для колес морских якорных лебедок составляет от +0,3 мм до +0,8 мм сверх номинальной ширины звена цепи.

Технические характеристики цепей DIN 766: стандарт коротких звеньев, используемый в европейских морских приложениях.

Стандарт DIN 766 является основным стандартом для морских якорных лебедок европейского производства, и именно на этом стандарте ориентировано большинство гидравлических якорных лебедок Yining, предназначенных для европейского и ближневосточного рынков.Стандарт устанавливает соотношение между диаметром цепи (d) и размерами звеньев: шаг (t) = 6d, внутренняя ширина (b1) = 3,5d для распространенных размеров морских цепей. Для цепи DIN 766 диаметром 16 мм: шаг = 96 мм, внутренняя ширина = 56 мм, внутренняя длина = 80 мм. Допуск на шаг составляет +0,033d — это означает, что для цепи диаметром 16 мм допуск на шаг составляет +0,53 мм по всей длине звена.

Конструкция цепного колеса по стандарту DIN 766 требует наличия углубления, вмещающего весь профиль звена: горизонтальное звено располагается в углублении так, чтобы его длинная ось совпадала с осью колеса, а вертикальное звено (соединяющее соседние горизонтальные звенья) проходит через зазор между зубьями.Профиль зубьев должен обеспечивать достаточный зазор для того, чтобы вертикальная тяга входила и выходила из углубления без помех при вращении колеса.Инин ГидравлическийНаши якорные лебедки серии IYM разработаны по умолчанию с геометрией карманов DIN 766, а в качестве опции доступны карманы DIN 764 и ISO. Зубчатое колесо изготовлено из легированной стали 42CrMo, закалено и отпущено до твердости HRC 45-50, а боковые поверхности зубьев закалены индукционным методом до твердости HRC 55-58 для повышения износостойкости.

Технические характеристики цепей DIN 764: Стандарт для цепей с длинными звеньями большого диаметра.

Стандарт DIN 764 устанавливает большее соотношение шага к диаметру (8d) по сравнению со стандартом DIN 766 (6d), что позволяет получать цепи, длина каждого звена которых примерно на 33% больше при том же диаметре цепи.Увеличенный шаг цепи служит двум целям: он уменьшает вес цепи на метр (меньшее количество звеньев на метр означает меньший вес стали) и позволяет цепи обхватывать колеса меньшего радиуса (более длинное звено может свободно перемещаться по более крутым поворотам без заеданий). Для применений, где якорная лебедка должна работать с цепью большого диаметра (20 мм и более), но судно имеет ограниченное пространство для нестандартных конструкций, предпочтительным выбором является геометрия с увеличенным шагом цепи по стандарту DIN 764.

Геометрия кармана цепной передачи DIN 764 принципиально отличается от DIN 766: карман длиннее (для размещения более длинного звена), менее глубокий (поскольку угол звена при входе в карман менее острый), а профиль зуба более открытый, чтобы обеспечить свободное пространство для более длинного вертикального звена.Распространенная ошибка при закупках: китайские производители иногда указывают «цепное колесо стандарта DIN», не уточняя, стандарт 766 или 764, предполагая, что покупатель хочет использовать стандартный для внутреннего рынка вариант (который обычно соответствует DIN 764 на китайском рынке).Покупатель получает колесо DIN 764 для своей цепи DIN 766, и несовместимость проявляется во время установки. Настоятельно рекомендую указывать точный стандарт и диаметр цепи в заказе на покупку, не полагаясь на термин «стандарт».ISO 16726:2018В соответствии со стандартом, для цепных колес швартовных устройств требуется четкая маркировка стандарта цепи и ее диаметра на самом колесе.

Цепные колеса ISO 16726: чем этот международный стандарт отличается от стандарта DIN.

ISO 16726 (Судостроение и морские технологии — Цепные колеса для якорных цепей со штырьковыми звеньями) — это международный стандарт, целью которого является унификация спецификаций цепных колес DIN, JIS и национальных стандартов в рамках единой глобальной системы.Стандарт ISO охватывает диаметры цепей от 12,5 мм до 162 мм (полный диапазон, применимый к коммерческим судам) и определяет геометрию кармана, требования к материалам и протоколы испытаний. Ключевое отличие от DIN: ISO 16726 устанавливает более жесткие допуски для кармана — +0,3 мм против типичных +0,5 мм для DIN — это означает, что цепное колесо, соответствующее стандарту ISO, будет принимать цепь DIN (цепь немного меньше по размеру, чем карман), но колесо с допуском DIN может не соответствовать критериям приемки ISO.

С практической точки зрения, цепное колесо ISO 16726 является безопасным выбором для использования с цепью DIN 766 того же номинального диаметра.Поскольку гнездо для ISO-цепи имеет размеры, находящиеся в пределах допустимого диапазона DIN, в сторону больших допусков. Обратный вариант — использование колеса DIN с цепью ISO — рискован, поскольку цепь ISO может быть изготовлена ​​с более жесткими допусками, а гнездо для колеса DIN может обеспечивать недостаточный рабочий зазор, вызывая заедание в первые 50-100 циклов по мере износа цепи и колеса.Инин ГидравлическийМы производим цепные колеса в соответствии с допуском ISO 16726 в качестве базового стандарта, а также предлагаем варианты DIN 766 и DIN 764 в качестве дополнительных опций, если оператор судна требует точной совместимости с имеющимся запасом цепей.

Твердость материала и обработка поверхности: почему износ цепного колеса важнее цены.

Цепное колесо является наиболее изнашиваемым компонентом в системе якорной лебедки, поскольку каждый цикл подъема/опускания включает в себя скользящий контакт металла о металл между звеньями цепи и углублениями колеса под нагрузкой.Технические характеристики материала — марка легированной стали, процесс термообработки и метод поверхностного упрочнения — напрямую определяют срок службы колеса, и колесо, которое изначально стоит на 20% меньше, но изнашивается за 3 года вместо 10, является невыгодным вложением.

Индукционная закалка боковых поверхностей зубьев является экономически оптимальным решением для цепных колес якорных лебедок.В процессе выборочно нагреваются и закаляются контактные поверхности зубьев, создавая твердый износостойкий слой (HRC 55-58, глубина 2-4 мм), сохраняя при этом более прочный и ударостойкий сердечник. Прочность сердечника имеет решающее значение — если бы все колесо было закалено до HRC 55+, оно стало бы хрупким и подверженным разрушению при ударной нагрузке цепи.ASTM A391В технических характеристиках цепей из легированной стали стандартным инженерным подходом к компонентам морских цепных систем является сочетание твердости поверхности для износостойкости и ударной вязкости сердцевины.

Обработка поверхности для защиты от коррозии: цинк-фосфатное покрытие (базовый слой) с последующим нанесением эпоксидной морской краски (толщина сухой пленки 200-300 микрон) обеспечивает защиту от коррозии на 5-8 лет в условиях воздействия солевых брызг. Для морских платформ и судов, работающих в зоне брызг, дополнительная защита с помощью жертвенных анодов (цинковые или алюминиевые аноды, прикрепленные болтами к корпусу цепного колеса) продлевает срок защиты до 10-15 лет.Дополнительные затраты на защиту от коррозии — приблизительно 80-120 долларов США за одно цепное колесо — составляют примерно 0,5% от стоимости преждевременной замены колеса из-за коррозионного повреждения, требующего полной разборки колеса и его снятия с помощью крана. At Инин ГидравлическийНаша стандартная спецификация цепного колеса — 42CrMo Q+T с индукционно закаленными зубьями и эпоксидным морским покрытием — это минимальный стандарт, который мы рекомендуем для любого применения в морских якорных лебедках.

Внешние ссылки: Стандарты DIN · ISO 16726:2018 · ASTM A391 · Швартовочные цепи ISO 67 · Классификация DNV · Правила ABS · Ллойдс Регистр