Почему роликовая цепь растягивается, шумит и работает рывками

Исправная роликовая цепная передача должна работать относительно плавно и предсказуемо. Небольшой характерный механический шум при входе роликов в зацепление со звёздочками является нормальным, однако заметное изменение звука, рывки, вибрация или необходимость постоянно подтягивать цепь уже требуют проверки.

Причём эти симптомы часто связаны между собой.

Например, недостаточное смазывание ускоряет износ пальцев и втулок. Цепь постепенно удлиняется, её фактический шаг начинает отличаться от первоначального, ухудшается зацепление со звёздочкой, появляется дополнительный шум, а затем и рывки.

Поэтому при жалобе:

«цепь быстро растягивается, шумит и дёргается»

неправильно искать одну универсальную причину. Необходимо последовательно проверить всю цепную передачу: саму роликовую цепь, звёздочки, смазывание, натяжение, соосность, нагрузку и состояние соседних элементов оборудования.

Что означает «цепь растянулась»

В разговорной практике говорят, что роликовая цепь «растягивается». Но в нормальном процессе эксплуатации металлические пластины обычно не вытягиваются как резина.

Основное увеличение длины происходит из-за износа шарниров цепи.

В каждом шарнирном соединении палец взаимодействует со втулкой. При движении цепи эти поверхности поворачиваются относительно друг друга.

По мере износа:

• уменьшается материал контактных поверхностей;
• увеличивается внутренний зазор;
• расстояние между соседними роликами немного возрастает;
• изменение на десятках звеньев суммируется.

В результате вся цепь становится длиннее, а её фактический шаг постепенно перестаёт соответствовать геометрии новой цепи.

Именно поэтому быстрое «растяжение» цепи правильнее рассматривать как ускоренный износ, а не только как проблему натяжения.

О том, как объективно определить этот износ в процентах, мы подробно рассказали в отдельной статье «Как измерить удлинение роликовой цепи и понять, когда её пора менять».

Почему роликовая цепь быстро растягивается

Если после установки цепи регулировку приходится выполнять слишком часто, нужно искать причину ускоренного износа.

1. Недостаточное смазывание

Это одна из наиболее важных причин ускоренного удлинения роликовой цепи.

Смазочный материал должен проникать в область шарнира между пальцем и втулкой. Именно там происходит относительное движение металлических поверхностей и формируется основной износ, влияющий на длину цепи.

Если смазочного материала недостаточно, увеличивается контакт металла с металлом, растёт трение и ускоряется износ.

Проблема может возникнуть, если:

• цепь смазывается слишком редко;
• смазочный материал наносится только на внешнюю поверхность;
• он не проникает в шарниры;
• смазка быстро смывается водой;
• высокая температура ухудшает её свойства;
• выбран неподходящий продукт;
• цепь длительное время работает практически всухую.

Просто наличие масла на поверхности пластин ещё не означает, что шарниры смазываются правильно.

2. Загрязнение цепи

Пыль, песок, металлические частицы и технологические загрязнения могут попадать в зоны трения.

Вместо нормальной смазочной плёнки образуется смесь масла и абразивных частиц, которая ускоряет износ пальцев, втулок и роликов.

Особенно критичны такие условия для открытых приводов, работающих:

• на горнодобывающем оборудовании;
• на конвейерах;
• в цементной промышленности;
• на дробильном оборудовании;
• в запылённых производственных помещениях;
• рядом с сыпучими материалами.

В таких условиях необходимо учитывать не только периодичность смазывания, но и способность системы защищать рабочие поверхности от загрязнения.

3. Перегрузка

Если фактическая нагрузка выше той, для которой рассчитана цепная передача, контактные напряжения в шарнирах возрастают.

Причиной могут быть:

• слишком большой передаваемый момент;
• заклинивание рабочего механизма;
• частые тяжёлые пуски;
• ударная нагрузка;
• резкие изменения производительности;
• увеличение нагрузки после модернизации оборудования.

При особенно тяжёлой перегрузке уже возможно не только нормальное изнашивание шарниров, но и пластическая деформация отдельных компонентов цепи.

4. Ударные нагрузки

Для цепной передачи принципиально различаются относительно равномерная нагрузка и повторяющиеся удары.

Даже если средняя мощность привода кажется допустимой, резкие пики нагрузки способны значительно увеличить напряжения в цепи.

Типичные источники:

• резкий пуск двигателя;
• периодическое заклинивание;
• ударная загрузка транспортируемого материала;
• большие изменения момента за один рабочий цикл;
• люфт в механизме;
• неравномерный технологический процесс.

5. Несоосность звёздочек

Ведущая и ведомая звёздочки должны работать в одной плоскости.

Если одна звёздочка смещена относительно другой, цепь начинает двигаться с боковой составляющей нагрузки.

При этом могут одновременно появиться:

• ускоренный износ цепи;
• следы трения на боковых поверхностях пластин;
• боковой износ зубьев;
• повышенный шум;
• нагрев;
• нестабильное движение.

Поэтому цепь, которая быстро изнашивается только на одном конкретном оборудовании, нельзя автоматически считать некачественной — сначала необходимо проверить геометрию привода.

6. Изношенные звёздочки

Новая цепь может начать быстро изнашиваться, если её установить на звёздочки с уже изменённым профилем зубьев.

Особенно характерен крючкообразный износ рабочей поверхности зуба. Старая цепь и звёздочка постепенно изнашиваются совместно, поэтому геометрия старой пары отличается от первоначальной.

После установки новой цепи её номинальный шаг уже не соответствует изношенному профилю звёздочки.

Подробнее об этом механизме: «Износ звёздочки цепной передачи: как определить и почему новая цепь быстро выходит из строя».

Почему роликовая цепь шумит

Цепная передача не является абсолютно бесшумной. Ролики периодически входят в зацепление со звёздочками, поэтому определённый механический звук присутствует даже в исправном приводе.

Гораздо важнее следить не за абсолютным уровнем шума, а за его изменением.

Если привод раньше работал относительно ровно, а затем появился сильный металлический шум, стук, лязг или периодические удары, условия работы передачи, скорее всего, изменились.

Недостаток смазки

При недостаточном смазывании увеличивается трение внутри шарниров и между контактирующими элементами цепной передачи.

Одновременно могут возникать:

• повышенный механический шум;
• скрип;
• рост температуры;
• ускоренное удлинение цепи;
• тугие шарниры.

Если шум уменьшается после правильного обслуживания, это может быть полезным диагностическим признаком, однако нельзя бесконечно компенсировать механический износ добавлением смазочного материала.

Слишком слабое натяжение

Цепь должна иметь предусмотренную конструкцией передачи величину провисания.

Если свободная ветвь становится чрезмерно слабой, цепь может:

• колебаться;
• ударяться о кожух или направляющие;
• неравномерно входить в зацепление;
• создавать характерный лязг;
• начать перескакивать при неблагоприятных условиях.

Но решение «натянуть сильнее» тоже может быть ошибочным.

Слишком сильное натяжение

Чрезмерно натянутая цепь создаёт дополнительную постоянную нагрузку на:

• шарниры цепи;
• зубья звёздочек;
• валы;
• подшипники;
• посадочные элементы привода.

Это может увеличить шум и одновременно ускорить износ.

Поэтому натяжение следует устанавливать по требованиям конкретного оборудования, а не по принципу «чем туже, тем лучше».

Изношенные цепь и звёздочки

По мере удлинения цепи её фактический шаг всё хуже соответствует профилю звёздочки.

Ролики начинают входить в зацепление в других точках и могут подниматься выше по рабочей поверхности зубьев.

При этом ударность входа в зацепление увеличивается и привод становится заметно громче.

Тугие или заклинивающие звенья

Шарниры цепи должны свободно поворачиваться в пределах рабочей кинематики.

Если отдельные звенья становятся тугими, цепь перестаёт нормально огибать звёздочку.

Причины могут включать:

• коррозию;
• загрязнение;
• недостаточное смазывание;
• повреждение шарнира;
• деформацию пластин;
• ошибки монтажа соединительного звена.

Характерный признак — отдельное звено после выхода со звёздочки не выпрямляется так же свободно, как соседние.

Цепь задевает кожух или конструкцию оборудования

Иногда источник шума вообще не находится внутри цепи.

При слишком большом провисании или изменении положения привода цепь может касаться:

• защитного кожуха;
• направляющей;
• рамы;
• других неподвижных элементов.

Поэтому перед сложной диагностикой полезно сначала определить фактический источник звука.

Почему цепь работает рывками

Рывки означают, что скорость или натяжение цепи изменяются неравномерно.

Причин может быть несколько, и они не всегда находятся непосредственно в цепи.

1. Сильно удлинённая цепь

Когда износ шарниров становится значительным, цепь хуже соответствует геометрии зубьев.

Ролики могут:

• неравномерно входить во впадины;
• подниматься по зубьям;
• с задержкой выходить из зацепления;
• создавать периодические ударные нагрузки.

Это воспринимается как дёрганое движение цепи.

2. Изношенная звёздочка

Крючкообразные и неравномерно изношенные зубья мешают нормальному входу и выходу роликов.

Особенно заметной проблема может стать сразу после установки новой цепи.

3. Тугие шарниры

Одно или несколько заклинивающих звеньев не способны плавно огибать окружность звёздочки.

По мере каждого оборота этот участок снова проходит через зацепление, поэтому рывок может возникать периодически.

Если толчок повторяется через одинаковый интервал, имеет смысл отметить положение цепи и проверить, не совпадает ли симптом с прохождением одного и того же участка.

4. Неравномерная нагрузка рабочего механизма

Источник рывков может находиться после цепной передачи.

Например, рабочая машина периодически требует значительно большего момента. Это приводит к циклическому изменению натяжения цепи.

Такое возможно при:

• неравномерной загрузке конвейера;
• эксцентриковых механизмах;
• периодическом сопротивлении технологического процесса;
• заклинивании отдельных элементов;
• больших колебаниях момента.

5. Резонанс и колебания длинной ветви цепи

При определённом сочетании скорости, длины свободного пролёта и натяжения цепь может начать заметно вибрировать.

Внешне это выглядит как волнообразное движение или периодические колебания ветви.

В такой ситуации одной заменой цепи проблему можно не решить: необходимо анализировать геометрию передачи, рабочую скорость, натяжение и необходимость применения направляющих или натяжного устройства.

6. Биение звёздочки

Если звёздочка установлена эксцентрично или имеет радиальное биение, натяжение цепи будет изменяться в течение каждого оборота.

Характерный симптом:

в одном положении цепь выглядит нормально, а после проворачивания передачи становится значительно туже или слабее.

В этом случае необходимо проверить:

• посадку звёздочки;
• состояние вала;
• отверстие и втулку;
• радиальное биение;
• фиксацию элемента на валу.

Почему цепь одновременно шумит и дёргается

Сочетание этих двух симптомов особенно характерно для нарушения нормального зацепления.

В первую очередь следует проверить:

1. удлинение цепи;
2. профиль зубьев звёздочек;
3. величину провисания;
4. наличие тугих звеньев;
5. соосность звёздочек;
6. биение;
7. наличие контакта с кожухом;
8. характер нагрузки.

Если цепь одновременно сильно удлинена и звёздочки имеют выраженный износ, регулировкой натяжения проблему обычно уже не устранить.

Почему новая цепь быстро начинает шуметь

Если проблема появилась сразу или вскоре после замены, это не означает автоматически, что новая цепь дефектная.

После ремонта особенно важно проверить:

• правильность шага новой цепи;
• соответствие стандарту и числу рядов;
• состояние старых звёздочек;
• соосность;
• правильность соединительного звена;
• натяжение;
• смазывание;
• наличие повреждений после монтажа.

Одна из наиболее распространённых ошибок — установить новую цепь на сильно изношенные звёздочки и оставить остальные настройки привода без проверки.

В результате новый компонент начинает работать в неправильной геометрии практически с первых оборотов.

Почему цепь приходится постоянно подтягивать

Если регулировки натяжения хватает только на небольшой период работы, необходимо определить, что именно меняется.

Возможны два принципиально разных сценария.

Цепь действительно быстро изнашивается

Измерение нескольких шагов показывает увеличение фактической длины.

Тогда нужно искать причины износа:

• смазывание;
• загрязнение;
• перегрузку;
• несоосность;
• состояние звёздочек.

Изменяется положение компонентов привода

Иногда сама цепь практически не удлинилась, но изменилось межосевое расстояние.

Это возможно, если:

• ослабли крепления двигателя или редуктора;
• переместилась натяжная станция;
• есть люфт в опорах;
• нарушена фиксация вала;
• просело или деформировалось основание.

Поэтому количество регулировок само по себе ещё не является точным измерением износа цепи.

Как отличить проблему цепи от проблемы звёздочки

Как проверить цепную передачу: пошаговый алгоритм

Перед осмотром оборудование необходимо безопасно остановить и исключить возможность случайного запуска в соответствии с требованиями предприятия.

Шаг 1. Определить источник шума

Убедитесь, что звук действительно связан с цепной передачей.

Рядом могут находиться:

• подшипники;
• редуктор;
• муфта;
• электродвигатель;
• направляющие;
• другие механизмы.

Шаг 2. Осмотреть цепь

Проверьте:

• пластины;
• ролики;
• пальцы;
• соединительное звено;
• наличие коррозии;
• тугие шарниры;
• следы бокового трения.

Шаг 3. Измерить удлинение

Измерение позволяет отличить реальный износ шарниров от обычного изменения провисания.

Необходимую формулу и пример расчёта смотрите в статье об измерении удлинения роликовой цепи.

Шаг 4. Проверить звёздочки

Оцените:

• профиль зубьев;
• крючкообразный износ;
• боковой износ;
• сколы;
• трещины;
• биение;
• посадку на валу.

Шаг 5. Проверить соосность

Рабочие плоскости обеих звёздочек должны быть корректно расположены относительно друг друга.

Явные боковые следы износа цепи — серьёзный повод проверить этот параметр.

Шаг 6. Проверить натяжение

Необходимо сравнить фактическое провисание с требованиями производителя оборудования.

Универсальное значение для всех цепных передач использовать нельзя: допустимая величина зависит от компоновки, межосевого расстояния, положения привода и условий работы.

Шаг 7. Проверить смазывание

Важно не только наличие смазочного материала, но и то, достигает ли он рабочих поверхностей шарнира.

Шаг 8. Проверить реальную нагрузку

Если механические элементы выглядят исправными, а износ регулярно повторяется, необходимо сравнить фактический режим оборудования с расчётным.

Таблица: симптом — вероятная причина — что проверить

Что не нужно делать при появлении шума и рывков

Не натягивать цепь максимально сильно

Избыточное натяжение не исправляет износ и создаёт дополнительную нагрузку на весь привод.

Не компенсировать изношенную цепь только натяжителем

Натяжитель способен изменить провисание, но не возвращает изношенным шарнирам исходную геометрию.

Не менять цепь без проверки звёздочек

Сильно изношенная звёздочка способна значительно сократить ресурс новой цепи.

Не считать любой шум доказательством плохого качества цепи

Причина может находиться в соосности, звёздочках, подшипниках, посадках или рабочем механизме.

Не ограничиваться внешней смазкой пластин

Для снижения износа критически важно, чтобы смазочный материал достигал шарнирных соединений.

Когда цепь уже нужно менять

Решение нельзя принимать только по шуму.

Цепь необходимо оценивать по совокупности признаков:

• фактическое удлинение;
• состояние шарниров;
• повреждение роликов;
• трещины и деформация пластин;
• коррозия;
• тугие звенья;
• качество зацепления со звёздочкой.

SKF указывает для промышленной роликовой цепи максимальное допустимое удлинение около 3%. При этом для конкретной машины или ответственного применения изготовитель оборудования может устанавливать более жёсткий предел.

Поэтому 3% следует рассматривать как общий ориентир, а не как разрешение эксплуатировать любую цепь до этого значения независимо от её состояния.

Как уменьшить скорость износа роликовой цепи

Ресурс цепной передачи сильно зависит от качества эксплуатации.

На практике полезно:

• регулярно контролировать удлинение;
• обеспечивать правильное смазывание шарниров;
• не допускать чрезмерного загрязнения;
• контролировать соосность звёздочек;
• проверять состояние зубьев;
• поддерживать правильное натяжение;
• контролировать посадку и биение звёздочек;
• исключать необоснованные перегрузки;
• фиксировать скорость изменения состояния цепи между осмотрами.

Последний пункт особенно важен. Одно измерение показывает текущее состояние, а история измерений показывает скорость износа.

Если удлинение начинает увеличиваться значительно быстрее, чем раньше, это сигнал искать изменение условий эксплуатации.

Главное: шум, рывки и быстрое растяжение — это симптомы

Роликовая цепь редко начинает быстро растягиваться, шуметь или работать рывками без причины.

Чаще всего эти симптомы являются результатом одного или нескольких факторов:

• недостаточного смазывания;
• загрязнения;
• износа шарниров;
• изношенных звёздочек;
• неправильного натяжения;
• несоосности;
• биения;
• перегрузки;
• ударных нагрузок;
• тугих или повреждённых звеньев.

Поэтому правильная стратегия — не просто подтянуть или заменить цепь, а определить первопричину изменения её работы.

Если необходимо оценить степень износа, используйте нашу инструкцию по измерению удлинения роликовой цепи. Если проблема связана с зацеплением, дополнительно проверьте признаки износа звёздочки.

В каталоге IMS представлены цепи SKF различных стандартов, шагов и исполнений, а также звёздочки SKF для промышленных цепных передач. Другие компоненты привода представлены в разделе продуктов SKF для передачи мощности.

Частые вопросы

Почему роликовая цепь быстро растягивается?

Чаще всего быстрое удлинение связано с ускоренным износом пальцев и втулок. Причинами могут быть недостаточное смазывание, загрязнение, перегрузка, ударные нагрузки, несоосность или работа с изношенными звёздочками.

Почему цепь шумит при работе?

Повышенный шум может возникнуть при недостаточном смазывании, неправильном натяжении, удлинении цепи, износе звёздочек, тугих шарнирах, несоосности или контакте цепи с кожухом. Сам звук не является точным диагнозом.

Почему цепь работает рывками?

Возможны сильно изношенная цепь, повреждённые звёздочки, тугие звенья, биение, чрезмерное провисание, колебания цепи или неравномерная нагрузка рабочего механизма.

Почему новую цепь приходится постоянно подтягивать?

Необходимо измерить её фактическое удлинение. Если длина быстро увеличивается, следует проверить смазывание, нагрузку, звёздочки и соосность. Если удлинения практически нет, причиной изменения провисания может быть перемещение двигателя, натяжной станции или другого компонента привода.

Можно ли убрать растяжение цепи натяжителем?

Нет. Натяжитель способен уменьшить провисание, но не устраняет износ пальцев и втулок и не восстанавливает исходный шаг цепи.

Почему новая цепь шумит на старых звёздочках?

Если зубья звёздочек сильно изношены, их профиль уже не соответствует геометрии новой цепи. Ролики входят в зацепление неправильно, что вызывает дополнительный шум, удары и ускоренный износ.

Нужно ли менять звёздочки вместе с цепью?

Автоматически — не всегда. Но при каждой замене цепи состояние звёздочек необходимо обязательно проверить. Выраженный крючкообразный, боковой или неравномерный износ является основанием для их замены в соответствии с требованиями производителя оборудования.

Как понять, что проблема именно в цепи?

Нужно проверить удлинение, состояние шарниров, роликов и пластин и сопоставить симптомы с положением конкретного участка цепи. При этом следует одновременно исключить износ звёздочек, биение, несоосность и проблемы соседних компонентов.