Saistība starp rullīšu ķēdes soļa izvēli un ātrumu

Saistība starp rullīšu ķēdes soļa izvēli un ātrumu

Rūpnieciskajās transmisijas sistēmās veltņu ķēdes solis un ātrums ir galvenie mainīgie, kas nosaka transmisijas efektivitāti, iekārtu kalpošanas laiku un darbības stabilitāti. Daudzi inženieri un iepirkumu personāls, kas atlases laikā pārāk koncentrējas uz nestspēju, bieži vien ignorē šo divu faktoru atbilstību. Tas galu galā noved pie priekšlaicīgas ķēdes nodiluma un lūzuma, un pat visas ražošanas līnijas dīkstāves. Šajā rakstā tiks analizēti pamatprincipi un raksturīgā saistība starp soli un ātrumu, sniedzot praktiskas atlases metodes, kas palīdzēs jums izvēlēties optimālo veltņu ķēdi dažādiem ekspluatācijas apstākļiem.

I. Divu pamatjēdzienu izpratne: skaņas augstuma un ātruma definīcija un rūpnieciskā nozīme

Pirms abu šo elementu savstarpējās attiecības analīzes ir svarīgi precizēt pamatdefinīcijas — tas ir būtiski, lai izvairītos no izvēles kļūdām. Neatkarīgi no tā, vai tiek izmantotas ANSI (Amerikas standarta), ISO (Starptautiskā standarta) vai GB (Nacionālā standarta) veltņu ķēdes, soļa un ātruma galvenā ietekme paliek nemainīga.

1. Rullīšu ķēdes solis: nosaka “kravnesību” un “darbības vienmērīgumu”

Solis ir rullīšu ķēdes pamatizmērs, kas attiecas uz attālumu starp divu blakus esošo rullīšu centriem (apzīmēts ar simbolu “p” un parasti mērīts mm vai collās). Tas tieši nosaka divas galvenās ķēdes īpašības:

Kravnesība: Lielāks solis parasti nodrošina lielākus ķēdes komponentus, piemēram, plāksnes un tapas, un lielāku nominālo slodzi (gan statisko, gan dinamisko), ko var nest, padarot to piemērotu lieljaudas lietojumiem (piemēram, kalnrūpniecības mašīnām un smagām transportēšanas iekārtām).

Vienmērīga darbība: Mazāks solis samazina "triecienu frekvenci", kad ķēde saķeras ar zobratu, kā rezultātā transmisijas laikā ir mazāk vibrācijas un trokšņa. Tas padara to piemērotāku lietojumiem, kuriem nepieciešama augsta stabilitāte (piemēram, precīzijas darbgaldiem un pārtikas iepakošanas iekārtām).

2. Rotācijas ātrums: nosaka “dinamisko spriegumu” un “nodiluma ātrumu”

Ar rotācijas ātrumu šeit tiek apzīmēts tieši piedziņas zobrata ātrums, pie kura ķēde ir pievienota (apzīmēts ar simbolu “n” un parasti mērīts apgr./min), nevis piedziņas gala ātrums. Tā ietekme uz ķēdi galvenokārt izpaužas divos aspektos:
Dinamiskā slodze: jo lielāks ātrums, jo lielāks centrbēdzes spēks, ko ķēde rada darbības laikā. Tas arī ievērojami palielina "trieciena slodzi", kad ķēdes posmi saķeras ar ķēdes rata zobiem (līdzīgi kā automašīnas trieciens, kas lielā ātrumā pārbrauc pāri ātruma ierobežotājam).
Nodiluma ātrums: jo lielāks ātrums, jo vairāk reižu ķēde saķeras ar zobratu un palielinās veltņu un tapu relatīvā rotācija. Kopējais nodiluma daudzums tajā pašā laika periodā palielinās proporcionāli, tieši saīsinot ķēdes kalpošanas laiku.

II. Galvenā loģika: skaņas augstuma un ātruma “apgrieztās atbilstības” princips

Plaša rūpnieciskā prakse ir apstiprinājusi, ka veltņu ķēdes solim un ātrumam ir skaidra “apgrieztās atbilstības” attiecība — tas ir, jo lielāks ātrums, jo mazākam jābūt solim, savukārt, jo mazāks ātrums, jo lielāks var būt solis. Šī principa būtība ir līdzsvarot “slodzes prasības” ar “dinamiskā sprieguma risku”. To var iedalīt trīs dimensijās:

1. Ātrgaitas darbība (parasti n > 1500 apgr./min): Svarīgs ir neliels solis.
Kad piedziņas ķēdes rata ātrums pārsniedz 1500 apgr./min (piemēram, ventilatoros un mazos motoru piedziņās), dinamiskais spriegums un centrbēdzes spēks uz ķēdi ievērojami palielinās. Izmantojot ķēdi ar lielu soli šādā situācijā, var rasties divas kritiskas problēmas:

Trieciena slodzes pārslodze: Liela soļa ķēdēm ir lielāki posmi, kā rezultātā saķeres laikā ar ķēdes rata zobiem ir lielāka saskares virsma un trieciena spēks. Tas lielā ātrumā var viegli izraisīt "posma lēcienu" vai "ķēdes rata zobu lūzumu".

Centrbēdzes spēka izraisīta atslābšana: Liela soļa ķēdēm ir lielāka pašsvara, un centrbēdzes spēks, kas rodas lielā ātrumā, var izraisīt ķēdes atvienošanos no ķēdes rata zobiem, izraisot "ķēdes nokrišanu" vai "piedziņas slīdēšanu". Smagos gadījumos tas var izraisīt iekārtu sadursmes. Tāpēc lielātruma lietojumprogrammām parasti izvēlas ķēdes ar soli 12,7 mm (1/2 collas) vai mazāku, piemēram, ANSI #40 un #50 sērijas vai ISO 08B un 10B sērijas.

2. Vidēja ātruma pielietojumi (parasti 500 apgr./min < n ≤ 1500 apgr./min): Izvēlieties vidēju soli.
Vidēja ātruma pielietojumi visbiežāk sastopami rūpnieciskos pielietojumos (piemēram, konveijeros, darbgaldu vārpstās un lauksaimniecības mašīnās). Ir svarīgi nodrošināt līdzsvaru starp slodzes prasībām un vienmērīguma prasībām.
Vidējām slodzēm (piemēram, viegliem konveijeriem ar nominālo jaudu 10 kW vai mazāk) ieteicams izmantot ķēdes ar soli no 12,7 mm līdz 19,05 mm (no 1/2 collas līdz 3/4 collām), piemēram, ANSI #60 un #80 sērijas. Lielākām slodzēm (piemēram, vidēja izmēra darbgaldiem ar nominālo jaudu 10 kW-20 kW) var izvēlēties ķēdi ar soli no 19,05 mm līdz 25,4 mm (no 3/4 collas līdz 1 collai), piemēram, ANSI #100 un #120 sērijas. Tomēr ir nepieciešama papildu ķēdes rata zobu platuma pārbaude, lai novērstu sazobes nestabilitāti.

3. Darbība ar mazu ātrumu (parasti n ≤ 500 apgr./min): Var izvēlēties ķēdi ar lielu soli.

Zema ātruma apstākļos (piemēram, kalnrūpniecības drupinātājos un lieljaudas pacēlājos) ķēdes dinamiskais spriegums un centrbēdzes spēks ir relatīvi zems. Kravnesība kļūst par galveno prasību, un liela soļa ķēdes priekšrocības var pilnībā izmantot:
Liela soļa ķēdes piedāvā lielāku detaļu izturību un var izturēt simtiem kN trieciena slodzes, novēršot ķēdes plāksnes lūzumu un tapu saliekšanos lielas slodzes gadījumā.
Nodiluma ātrums pie maziem ātrumiem ir zems, kas ļauj liela soļa ķēdēm saglabāt kalpošanas laiku, kas atbilst kopējam iekārtu kalpošanas laikam, novēršot nepieciešamību pēc biežas nomaiņas (parasti ik pēc 2–3 gadiem). Šādā situācijā parasti tiek izmantotas ķēdes ar soli ≥ 25,4 mm (1 colla), piemēram, ANSI #140 un #160 sērijas, vai pielāgotas liela soļa, īpaši izturīgas ķēdes.

III. Praktisks ceļvedis: precīzi saskaņojiet skaņas augstumu un ātrumu 4 soļos

Pēc teorijas izpratnes ir pienācis laiks to ieviest praksē, izmantojot standartizētas procedūras. Šie 4 soļi palīdzēs jums ātri izvēlēties piemērotu ķēdi un izvairīties no kļūdām, kas rodas, paļaujoties uz pieredzi:

1. darbība: galveno parametru identificēšana — vispirms apkopojiet 3 galvenos datus

Pirms ķēdes izvēles ir jāiegūst šie trīs iekārtas galvenie parametri; nevienu no tiem nevar izlaist:

Piedziņas zobrata ātrums (n): Iegūstiet to tieši no motora vai piedziņas gala rokasgrāmatas. Ja ir pieejams tikai piedziņas gala ātrums, veiciet apgriezto aprēķinu, izmantojot formulu “Transmisijas attiecība = zobu skaits uz piedziņas zobrata / zobu skaits uz dzenamās zobrata”.

Nominālā pārneses jauda (P): tā ir jauda (kW), kas iekārtai jāpārnes normālas darbības laikā. Tas ietver maksimālās slodzes (piemēram, trieciena slodzes iedarbināšanas laikā, kuras parasti aprēķina kā 1,2–1,5 reizes lielāku nominālo jaudu).
Darba vide: pārbaudiet, vai nav putekļu, eļļas, augstas temperatūras (>80°C) vai kodīgu gāzu. Skarbai videi izvēlieties ķēdes ar eļļošanas rievām un pretkorozijas pārklājumiem. Solis jāpalielina par 10%-20%, lai ņemtu vērā nodilumu.

2. solis: sākotnējā soļa diapazona izvēle, pamatojoties uz ātrumu
Lai noteiktu provizorisko soļa diapazonu, pamatojoties uz piedziņas ķēdes rata ātrumu (kā piemēru izmantojot ANSI standarta ķēdi; citus standartus var attiecīgi konvertēt), skatiet tālāk redzamo tabulu:
Piedziņas ķēdes rata ātrums (apgr./min) Ieteicamais soļa diapazons (mm) Atbilstošā ANSI ķēdes sērija Tipiski pielietojumi
>1500 6,35–12,7 #25, #35, #40 ventilatori, mazie motori
500–1500 12,7–25,4 #50, #60, #80, #100 Konveijeri, darbgaldi
<500 25,4–50,8 #120, #140, #160 Drupinātājs, elevators

3. darbība. Izmantojot jaudu, pārbaudiet, vai slīpums atbilst slodzes kapacitātei
Pēc sākotnējās soļa izvēles pārbaudiet, vai ķēde var izturēt nominālo jaudu, izmantojot “Jaudas aprēķina formulu”, lai izvairītos no pārslodzes radītiem bojājumiem. Ņemot par piemēru ISO standarta rullīšu ķēdi, vienkāršotā formula ir šāda:
Ķēdes pieļaujamā jaudas pārvade (P₀) = K₁ × K₂ × Pₙ
Kur: K₁ ir ātruma korekcijas koeficients (lielāks ātrums rada zemāku K₁, ko var atrast ķēdes katalogā); K₂ ir darba apstākļu korekcijas koeficients (0,7–0,9 skarbiem apstākļiem, 1,0–1,2 tīriem apstākļiem); un Pₙ ​​ir ķēdes nominālā jauda (ko var atrast pēc soļa ražotāja katalogā).
Verifikācijas nosacījums: P₀ ir jāatbilst ≥ 1,2 × P (1,2 ir drošības koeficients, ko lielas slodzes apstākļos var palielināt līdz 1,5).

4. darbība: pielāgojiet galīgo plānu, pamatojoties uz uzstādīšanas vietu.
Ja sākotnēji izvēlēto soli ierobežo uzstādīšanas vieta (piemēram, iekārtas iekšējā telpa ir pārāk šaura, lai tajā ievietotu ķēdi ar lielu soli), var veikt divus pielāgojumus:
Samaziniet soli + palieliniet ķēdes rindu skaitu: Piemēram, ja sākotnēji izvēlējāties vienu rindu ar 25,4 mm soli (#100), varat to mainīt uz divām rindām ar 19,05 mm soli (#80-2), kas piedāvā līdzīgu slodzes izturību, bet mazāku izmēru.
Optimizējiet ķēdes rata zobu skaitu: Saglabājot tādu pašu soli, palielinot zobu skaitu uz piedziņas ķēdes rata (parasti vismaz līdz 17 zobiem), var samazināt ķēdes saslēgšanās triecienu un netieši uzlabot pielāgošanās spēju lielā ātrumā.

IV. Biežāk pieļautās kļūdas, no kurām jāizvairās: izvairieties no šīm 3 kļūdām

Pat pēc atlases procesa apgūšanas daudzi cilvēki joprojām cieš neveiksmi detaļu nepamanīšanas dēļ. Šeit ir trīs visbiežāk sastopamie nepareizie priekšstati un to risinājumi:

1. nepareizais priekšstats: koncentrēšanās tikai uz nestspēju, ignorējot ātruma saskaņošanu

Maldīgs priekšstats: Uzskatot, ka “lielāks solis nozīmē lielāku nestspēju”, ātrgaitas darbībai tiek izvēlēta lielāka soļa ķēde (piemēram, #120 ķēde 1500 apgr./min motoram). Sekas: Ķēdes trokšņa līmenis pārsniedz 90 dB, un ķēdes plāksnēs divu līdz trīs mēnešu laikā attīstās plaisas. Risinājums: Stingri izvēlieties soļus, pamatojoties uz “ātruma prioritāti”. Ja nestspēja ir nepietiekama, prioritāte jāpiešķir rindu skaita palielināšanai, nevis soļa palielināšanai.

2. nepareizais priekšstats: “Piedziņas skriemeļa ātruma” jaukšana ar “piedziņas skriemeļa ātrumu”

Nepareizs priekšstats: Kā atlases faktoru izmanto piedziņas skriemeļa ātrumu (piemēram, ja piedziņas skriemeļa ātrums ir 500 apgr./min un faktiskais piedziņas skriemeļa ātrums ir 1500 apgr./min, pamatojoties uz 500 apgr./min). Sekas: Pārmērīga dinamiskā spriedze ķēdē, kā rezultātā rodas "pārmērīgs tapas nodilums" (nodilums pārsniedz 0,5 mm viena mēneša laikā). Risinājums: Kā standarts jāizmanto "piedziņas skriemeļa ātrums". Ja nav skaidrības, veic aprēķinus, izmantojot motora ātrumu un redukcijas koeficientu (piedziņas skriemeļa ātrums = motora ātrums / redukcijas koeficients).

3. maldīgs priekšstats: Eļļošanas ietekmes ignorēšana uz ātruma un soļa saskaņošanu

Kļūda: pieņemot, ka “pietiek ar pareizā soļa izvēli”, netiek veikta eļļošana vai tiek izmantota zemas kvalitātes smērviela lielā ātrumā. Sekas: pat ar nelielu soli ķēdes kalpošanas laiks var saīsināties par vairāk nekā 50%, un var rasties pat sausas berzes iestrēgšana. Risinājums: lielā ātrumā (n > 1000 apgr./min) jāizmanto pilienveida eļļošana vai eļļas vannas eļļošana. Smērvielas viskozitātei jāatbilst ātrumam (jo lielāks ātrums, jo zemāka viskozitāte).

V. Rūpnieciskais gadījuma pētījums: optimizācija no kļūmes līdz stabilitātei

Automobiļu detaļu rūpnīcas konveijera līnijā reizi mēnesī plīsa ķēde. Optimizējot soļa un ātruma saskaņošanu, mēs pagarinājām ķēdes kalpošanas laiku līdz diviem gadiem. Sīkāka informācija ir šāda:
Sākotnējais plāns: Piedziņas skriemeļa ātrums 1200 apgr./min, vienrindas ķēde ar 25,4 mm soli (#100), 8 kW jaudas pārvade, bez piespiedu eļļošanas.
Bojājuma iemesls: 1200 apgr./min ir vidējā ātruma augšējā robeža, un 25,4 mm soļa ķēde pie šī ātruma piedzīvo pārmērīgu dinamisko slodzi. Turklāt eļļošanas trūkums noved pie paātrināta nodiluma.
Optimizācijas plāns: samazināt soli līdz 19,05 mm (#80), pāriet uz divrindu ķēdi (#80-2) un pievienot pilienveida eļļošanas sistēmu.
Optimizācijas rezultāti: ķēdes darbības troksnis samazināts no 85 dB līdz 72 dB, ikmēneša nodilums samazināts no 0,3 mm līdz 0,05 mm, un ķēdes kalpošanas laiks pagarināts no 1 mēneša līdz 24 mēnešiem, ietaupot vairāk nekā 30 000 juaņu nomaiņas izmaksās gadā.

Secinājums: Atlases būtība ir līdzsvars.
Rullīšu ķēdes soļa un ātruma izvēle nekad nav vienkāršs lēmums par to, vai tas ir "liels vai mazs". Tā vietā ir jāatrod optimālais līdzsvars starp kravnesību, darba ātrumu, uzstādīšanas vietu un izmaksām. Apgūstot "apgrieztās saskaņošanas" principu, apvienojot to ar standartizētu četrpakāpju atlases procesu un izvairoties no bieži pieļautām kļūdām, jūs varat nodrošināt stabilu un ilgstošu transmisijas sistēmu.