Эфект палігона ролікавых ланцугоў і яго праявы

Эфект палігона ролікавых ланцугоў і яго праявы

У галіне механічнай трансмісіі,ролікавыя ланцугішырока выкарыстоўваюцца ў прамысловых вытворчых лініях, сельскагаспадарчай тэхніцы, аўтамабілебудаванні, лагістыцы і іншых галінах прамысловасці дзякуючы сваёй простай канструкцыі, высокай грузападымальнасці і высокай эканамічнай эфектыўнасці. Аднак падчас працы ролікавых ланцугоў з'ява, вядомая як «эфект палігона», непасрэдна ўплывае на плыўнасць перадачы, дакладнасць і тэрмін службы, што робіць яе ключавой характарыстыкай, якую інжынеры, спецыялісты па закупках і абслугоўванні абсталявання павінны добра разумець.

Па-першае, раскрыццё эфекту палігона: што такое эфект палігона ролікавых ланцугоў?

Каб зразумець эфект палігона, спачатку трэба разгледзець асноўную структуру перадачы ролікавага ланцуга. Ролікавая ланцуговая перадача ў асноўным складаецца з вядучай зоркі, кіраванай зоркі і ролікавага ланцуга. Па меры кручэння вядучай зоркі зачапленне зуб'яў зоркі са звёнамі ролікавага ланцуга перадае магутнасць на кіраваную зорку, якая, у сваю чаргу, прыводзіць у рух наступныя рабочыя механізмы. Так званы «эфект палігона», таксама вядомы як «памылка эфекту палігона», адносіцца да з'явы ў ролікавай ланцуговай перадачы, калі лінія абмоткі ланцуга вакол зоркі ўтварае форму палігона, што прыводзіць да перыядычных ваганняў імгненнай хуткасці ланцуга і імгненнай вуглавой хуткасці кіраванай зоркі. Проста кажучы, па меры кручэння зоркі ланцуг не рухаецца з пастаяннай лінейнай хуткасцю, а хутчэй, як быццам рухаючыся па краі палігона, яго хуткасць пастаянна вагаецца. Адпаведна, кіраваная зорка таксама круціцца з пастаяннай вуглавой хуткасцю, але замест гэтага адчувае перыядычныя ваганні хуткасці. Гэта ваганне не з'яўляецца няспраўнасцю, а ўласцівай характарыстыкай структуры ролікавай ланцуговай перадачы, але яго ўплыў нельга ігнараваць.

Па-другое, адсочванне паходжання: прынцып эфекту палігона

Эфект палігона паходзіць ад структурных характарыстык ролікавых ланцугоў і зорачак. Мы можам выразна зразумець працэс яго ўзнікнення праз наступныя ключавыя этапы:

(I) Канфігурацыя счаплення ланцуга і зорачкі

Калі ролікавы ланцуг абмотваецца вакол зорачкі, паколькі зорачка — гэта круглы кампанент, які складаецца з некалькіх зубцоў, і калі кожнае звяно ланцуга ўваходзіць у зачапленне з зубцам зорачкі, цэнтральная лінія ланцуга ўтварае замкнёную крывую, якая складаецца з некалькіх ламаных ліній. Гэтая крывая нагадвае правільны шматкутнік (адсюль і назва «эфект шматкутніка»). Колькасць бакоў гэтага «мнагакутніка» роўная колькасці зубцоў на зорачцы, а даўжыня боку «мнагакутніка» роўная кроку ланцуга (адлегласць паміж цэнтрамі двух суседніх ролікаў).

(II) Перадача руху вядучай зоркі

Калі вядучая зорка круціцца з пастаяннай вуглавой хуткасцю ω₁, акружная хуткасць кожнага зуба на зорцы пастаянная (v₁ = ω₁ × r₁, дзе r₁ — гэта радыус кроку вядучай зоркі). Аднак, паколькі кропка счаплення паміж ланцугом і зоркай пастаянна змяняецца ўздоўж профілю зуба зоркі, адлегласць ад кропкі счаплення да цэнтра зоркі (г.зн. імгненны радыус павароту) перыядычна змяняецца па меры кручэння зоркі. У прыватнасці, калі ролікі ланцуга акуратна ўпісваюцца ў дно пазы паміж зубцамі зоркі, адлегласць ад кропкі счаплення да цэнтра зоркі мінімальная (прыблізна радыус кораня зуба зоркі); калі ролікі ланцуга датыкаюцца з кончыкамі зубоў зоркі, адлегласць ад кропкі счаплення да цэнтра зоркі максімальная (прыблізна радыус кончыка зуба зоркі). Гэта перыядычнае змяненне імгненнага радыуса павароту непасрэдна выклікае ваганні імгненнай лінейнай хуткасці ланцуга.

(III) Ваганні вуглавой хуткасці вядучай зорачкі

Паколькі ланцуг з'яўляецца жорсткім кампанентам перадачы (лічыцца нерасцяжным падчас перадачы), імгненная лінейная хуткасць ланцуга непасрэдна перадаецца на вядучую зорачку. Імгненная вуглавая хуткасць ω₂ вядучай зорачкі, імгненная лінейная хуткасць v₂ ланцуга і імгненны радыус кручэння r₂' вядучай зорачкі задавальняюць суадносінам ω₂ = v₂ / r₂'.

Паколькі імгненная лінейная хуткасць v₂ ланцуга вагаецца, імгненны радыус кручэння r₂' у кропцы счаплення на вядзёнай зорачцы таксама перыядычна змяняецца разам з кручэннем вядзёнай зорачцы (прынцып той жа, што і ў вядучай зорачцы). Гэтыя два фактары разам прыводзяць да таго, што імгненная вуглавая хуткасць ω₂ вядзёнай зорачцы праяўляе больш складаныя перыядычныя ваганні, што, у сваю чаргу, уплывае на стабільнасць выхаднога сігналу ўсёй сістэмы перадачы.

Па-трэцяе, візуальная прэзентацыя: канкрэтныя праявы эфекту палігона

Эфект палігона праяўляецца рознымі спосабамі ў сістэмах ролікавых ланцугоў. Ён не толькі ўплывае на дакладнасць перадачы, але і выклікае вібрацыю, шум і іншыя праблемы. Працяглая эксплуатацыя таксама можа паскорыць знос кампанентаў і скараціць тэрмін службы абсталявання. Канкрэтныя праявы ўключаюць наступнае:

(1) Перыядычныя ваганні хуткасці перадачы

Гэта найбольш прамое і асноўнае праяўленне эфекту палігона. Як імгненная лінейная хуткасць ланцуга, так і імгненная вуглавая хуткасць вядзёнай зоркі перыядычна вагаюцца пры кручэнні зоркі. Частата гэтых ваганняў цесна звязана з хуткасцю кручэння зоркі і колькасцю зуб'яў: чым вышэйшая хуткасць зоркі і чым менш зуб'яў, тым вышэйшая частата ваганняў хуткасці. Акрамя таго, амплітуда ваганняў хуткасці таксама звязана з крокам ланцуга і колькасцю зуб'яў зоркі: чым большы крок ланцуга і чым менш зуб'яў зоркі, тым большая амплітуда ваганняў хуткасці.

Напрыклад, у сістэме прывада з ролікавым ланцугом з невялікай колькасцю зуб'яў (напрыклад, z = 10) і вялікім крокам (напрыклад, p = 25,4 мм), калі вядучая зорка круціцца з высокай хуткасцю (напрыклад, n = 1500 аб/мін), імгненная лінейная хуткасць ланцуга можа вагацца ў шырокім дыяпазоне, выклікаючы прыкметныя «скокі» ў прывадным рабочым механізме (напрыклад, канвеернай стужцы, шпіндзелі станка і г.д.), што сур'ёзна ўплывае на дакладнасць перадачы і якасць працы. (2) Удар і вібрацыя

З-за рэзкай змены хуткасці ланцуга (з аднаго зігзагападобнага кірунку ў іншы) падчас працэсу счаплення паміж ланцугом і зорачкай узнікаюць перыядычныя ўдарныя нагрузкі. Гэтая ўдарная нагрузка перадаецца праз ланцуг на такія кампаненты, як зорачка, вал і падшыпнікі, выклікаючы вібрацыю па ўсёй сістэме перадачы.

Частата вібрацыі таксама звязана з хуткасцю кручэння зорачкі і колькасцю зубцоў. Калі частата вібрацыі набліжаецца да ўласнай частаты абсталявання або супадае з ёй, можа ўзнікнуць рэзананс, які яшчэ больш узмацняе амплітуду вібрацыі. Гэта не толькі ўплывае на нармальную працу абсталявання, але і можа прывесці да расхіствання і пашкоджання кампанентаў, і нават да няшчасных выпадкаў.

(3) Шумавое забруджванне

Удары і вібрацыя з'яўляюцца асноўнымі прычынамі шуму. Падчас ролікавай ланцуговай перадачы ўздзеянне зачаплення паміж ланцугом і зорачкай, сутыкненне паміж крокамі ланцуга і структурны шум, які ўзнікае з-за вібрацыі, якая перадаецца на раму абсталявання, спрыяюць шуму сістэм ролікавай ланцуговай перадачы.

Чым больш выяўлены эфект палігона (напрыклад, большы крок, менш зуб'яў, вышэйшая хуткасць кручэння), тым мацнейшы ўдар і вібрацыя, і тым большы генераваны шум. Працяглае ўздзеянне высокага ўзроўню шуму не толькі ўплывае на слых аператараў, але і перашкаджае кантролю вытворчасці і сувязі на месцы, зніжаючы эфектыўнасць працы.

(IV) Павышаны знос кампанентаў

Цыклічныя ўдарныя нагрузкі і вібрацыя паскараюць знос такіх кампанентаў, як ролікавыя ланцугі, зорачкі, валы і падшыпнікі. У прыватнасці:

Знос ланцуга: Удар павялічвае кантактнае напружанне паміж ролікамі ланцуга, утулкамі і штыфтамі, паскараючы знос і паступова павялічваючы крок ланцуга (звычайна вядомае як «расцяжэнне ланцуга»), што яшчэ больш пагаршае эфект палігона.

Знос зорачкі: частыя ўдары і трэнне паміж зуб'ямі зорачкі і ролікамі ланцуга могуць прывесці да зносу паверхні зуб'яў, завострывання кончыкаў зуб'яў і расколін у корані зуб'яў, што прывядзе да зніжэння прадукцыйнасці счаплення зорачкі.

Знос вала і падшыпніка: вібрацыя і ўдары падвяргаюць валы і падшыпнікі дадатковым радыяльным і восевым нагрузкам, што паскарае знос качэння падшыпніка, унутраных і вонкавых абаротаў і шыек, скарачае тэрмін службы падшыпніка і нават выклікае выгінанне вала.

(V) Зніжэнне эфектыўнасці перадачы

Удары, вібрацыя і дадатковыя страты на трэнне, выкліканыя эфектам палігона, зніжаюць эфектыўнасць перадачы ролікавых ланцуговых перадач. З аднаго боку, ваганні хуткасці могуць прывесці да нестабільнай працы працоўнага механізму, што патрабуе больш энергіі для пераадолення дадатковых нагрузак, выкліканых ваганнямі. З іншага боку, павышаны знос павялічвае супраціўленне трэнню паміж кампанентамі, што яшчэ больш павялічвае страты энергіі. Пры працяглай эксплуатацыі гэта зніжэнне эфектыўнасці можа значна павялічыць спажыванне энергіі абсталяваннем і павысіць вытворчыя выдаткі.

Па-чацвёртае, навуковы адказ: эфектыўныя стратэгіі змякчэння эфекту палігона

Нягледзячы на ​​тое, што эфект палігона з'яўляецца неад'емнай характарыстыкай ролікавых ланцуговых перадач і не можа быць цалкам ліквідаваны, яго можна эфектыўна паменшыць з дапамогай адпаведнай канструкцыі, выбару і мер па тэхнічным абслугоўванні, тым самым паляпшаючы плыўнасць, дакладнасць і тэрмін службы сістэмы перадачы. Канкрэтныя стратэгіі наступныя:

(I) Аптымізацыя канструкцыі і выбару зорачкі

Павелічэнне колькасці зуб'яў зорачкі: пры выкананні патрабаванняў да перадаткавага стаўлення і месца для ўстаноўкі, адпаведнае павелічэнне колькасці зуб'яў зорачкі можа паменшыць суадносіны колькасці бакоў да даўжыні «мнагакутніка», памяншаючы ваганні імгненнага радыуса павароту і, такім чынам, эфектыўна мінімізуючы велічыню ваганняў хуткасці. У цэлым, колькасць зуб'яў на вядучай зорачцы не павінна быць занадта малой (як правіла, рэкамендуецца не менш за 17 зуб'яў). Для высакахуткасных перадач або прымянення, якія патрабуюць высокай плыўнасці, варта выбіраць большую колькасць зуб'яў зорачкі (напрыклад, 25 або больш). Зніжэнне памылак дыяметра кроку зорачкі: павышэнне дакладнасці апрацоўкі зорачкі і памяншэнне памылак вытворчасці і памылак кругавога біцця ў дыяметры кроку зорачкі забяспечвае больш плаўныя змены імгненнага радыуса кручэння кропкі счаплення падчас кручэння зорачкі, памяншаючы ўдары і вібрацыю.

Выкарыстанне зорачак са спецыяльнымі профілямі зуб'яў: для задач, якія патрабуюць надзвычай плаўнай перадачы, можна выкарыстоўваць зорачкі са спецыяльнымі профілямі зуб'яў (напрыклад, дугападобныя зорачкі). Дугападобныя зуб'і робяць працэс счаплення паміж ланцугом і зорачкай больш плаўным, памяншаючы ўдары счаплення і тым самым палягчаючы ўплыў эфекту палігона.

(II) Правільны выбар параметраў ланцуга

Змяншэнне кроку ланцуга: крок ланцуга з'яўляецца адным з ключавых параметраў, якія ўплываюць на эфект палігона. Чым меншы крок, тым меншая даўжыня боку «палігона» і тым меншыя ваганні імгненнай лінейнай хуткасці ланцуга. Такім чынам, пры задавальненні патрабаванняў да грузападымальнасці варта выбіраць ланцугі з меншым крокам. Для высакахуткасных, дакладных перадач рэкамендуюцца ролікавыя ланцугі з малым крокам (напрыклад, па стандартах ISO 06B і 08A). Выбар высокадакладных ланцугоў: Паляпшэнне дакладнасці вырабу ланцугоў, напрыклад, змяншэнне адхілення кроку ланцуга, радыяльнага біцця роліка і зазору паміж утулкай і штыфтом, забяспечвае больш плаўны рух ланцуга падчас працы і памяншае эфект палігона, які пагаршаецца недастатковай дакладнасцю ланцуга.

Выкарыстанне нацяжных прылад: правільная канфігурацыя нацяжных прылад ланцуга (напрыклад, спружынных нацяжнікаў і нацяжнікаў грузаў) забяспечвае падтрыманне належнага нацяжэння ланцуга, памяншаючы правісанне і вібрацыю ланцуга падчас працы, тым самым змякчаючы ўдары і ваганні хуткасці, выкліканыя эфектам палігона.

(III) Кантроль рабочых параметраў сістэмы перадачы
Абмежаванне хуткасці перадачы: чым вышэйшая хуткасць зорачкі, тым большыя ваганні хуткасці, удары і вібрацыя, выкліканыя эфектам палігона. Таму пры праектаванні сістэмы перадачы хуткасць перадачы павінна быць адпаведна абмежавана ў залежнасці ад характарыстык ланцуга і зорачкі. Для стандартных ролікавых ланцугоў максімальна дапушчальная хуткасць звычайна выразна пазначана ў інструкцыі па эксплуатацыі прадукта і павінна строга выконвацца.

Аптымізацыя перадаткавага стаўлення: выбар разумнага перадаткавага стаўлення і пазбяганне празмерна вялікіх перадаткавых стаўленняў (асабліва ў трансмісіі са зніжэннем хуткасці) можа паменшыць ваганні вуглавой хуткасці вядзёнай зорачкі. У шматступенчатай сістэме перадачы найвышэйшае перадаткавае стаўленне павінна быць прызначана ніжэйшай ступені хуткасці, каб мінімізаваць уплыў эфекту палігона на вышэйшую ступень хуткасці.

(IV) Умацаванне ўстаноўкі і тэхнічнага абслугоўвання абсталявання

Забяспечце дакладнасць усталёўкі: пры ўсталёўцы ланцуговай перадачы пераканайцеся, што памылка паралельнасці паміж восямі вядучай і кіраванай зорачак, памылка цэнтральнай адлегласці паміж двума зорачкамі і памылка кругавога біцця тарца зорачкі знаходзяцца ў межах дапушчальнага дыяпазону. Недастатковая дакладнасць усталёўкі можа пагоршыць дысбаланс нагрузкі і дрэннае счапленне паміж ланцугом і зорачкай, што яшчэ больш узмацніць эфект палігона.

Рэгулярная змазка і тэхнічнае абслугоўванне: рэгулярная змазка ролікавага ланцуга і зорачак можа паменшыць трэнне паміж кампанентамі, запаволіць знос, падоўжыць тэрмін службы ланцуга і зорачак, а таксама да пэўнай ступені паменшыць удары і вібрацыю. Выбірайце адпаведную змазку (напрыклад, алей або консістэнцыю) у залежнасці ад умоў эксплуатацыі абсталявання, а таксама змазвайце і правярайце абсталяванне праз устаноўленыя прамежкі часу. Неадкладна замяняйце зношаныя дэталі: калі ланцуг мае значнае падаўжэнне кроку (звычайна перавышае 3% ад першапачатковага кроку), знос ролікаў моцны або знос зуб'яў зорачкі перавышае зададзеную мяжу, ланцуг або зорачку неабходна неадкладна замяніць, каб прадухіліць празмерны знос кампанентаў, які пагаршае эфект палігона і патэнцыйна прыводзіць да паломкі абсталявання.

Па-пятае, рэзюмэ
Палігональны эфект ролікавых ланцугоў з'яўляецца неад'емнай характарыстыкай іх трансмісійнай структуры. Ён істотна ўплывае на прадукцыйнасць і тэрмін службы трансмісійнай сістэмы, уплываючы на ​​стабільнасць хуткасці перадачы, ствараючы ўдарную вібрацыю і шум, а таксама паскараючы знос кампанентаў. Аднак, добра разумеючы прынцыпы і канкрэтныя праявы палігональнага эфекту і ўкараняючы навуковыя і адпаведныя стратэгіі па змякчэнні наступстваў (напрыклад, аптымізацыя выбару зорачкі і ланцуга, кантроль эксплуатацыйных параметраў і ўзмацненне ўстаноўкі і тэхнічнага абслугоўвання), мы можам эфектыўна змякчыць негатыўныя наступствы палігональнага эфекту і ў поўнай меры выкарыстоўваць перавагі ролікавай ланцуговай перадачы.