כיצד לקבוע את מקדם הבטיחות של שרשרת הגלילים

כיצד לקבוע את מקדם הבטיחות של שרשרת הגלילים

במערכות תמסורת תעשייתיות, גורם הבטיחות של שרשרת הגלילים קובע ישירות את יציבות התפעול של הציוד, את חיי השירות שלו ואת בטיחות המפעיל. בין אם מדובר בתיבת הילוכים כבדה במכונות כרייה או בשינוע מדויק בקווי ייצור אוטומטיים, גורמי בטיחות שאינם מוגדרים כראוי עלולים להוביל לשבירה מוקדמת של השרשרת, השבתת הציוד ואף לתאונות. מאמר זה יסביר באופן שיטתי כיצד לקבוע את גורם הבטיחות של שרשרת הגלילים, החל ממושגים בסיסיים, שלבים מרכזיים, גורמי השפעה ועד להמלצות מעשיות, כדי לסייע למהנדסים, לרוכשים ולמתחזקי ציוד לקבל החלטות בחירה מדויקות.

א. הבנה בסיסית של גורם הבטיחות: מדוע הוא "קו החיים" של בחירת שרשרת גלילים

מקדם הבטיחות (SF) הוא היחס בין כושר נשיאת העומס בפועל של שרשרת גלילים לעומס העבודה בפועל שלה. בעיקרו של דבר, הוא מספק "מרווח בטיחות" להפעלת השרשרת. הוא לא רק מקזז אי ודאויות כגון תנודות עומס והפרעות סביבתיות, אלא גם מכסה סיכונים פוטנציאליים כגון שגיאות ייצור שרשרת וסטיות התקנה. זהו מדד מפתח לאיזון בטיחות ועלות.

1.1 הגדרה מרכזית של מקדם בטיחות
הנוסחה לחישוב מקדם הבטיחות היא: מקדם בטיחות (SF) = כושר העומס המדורג של שרשרת הגלילים (Fₙ) / עומס עבודה בפועל (F_w).
כושר עומס מדורג (Fₙ): נקבע על ידי יצרן השרשרת בהתבסס על החומר, המבנה (כגון גובה הצליל וקוטר הגליל) ותהליך הייצור, והוא כולל בדרך כלל את דירוג העומס הדינמי (העומס התואם את אורך החיים של עייפות) ואת דירוג העומס הסטטי (העומס התואם את השבר המיידי). ניתן למצוא זאת בקטלוגי מוצרים או בתקנים כגון GB/T 1243 ו-ISO 606.
עומס עבודה בפועל (F_w): העומס המרבי ששרשרת יכולה לעמוד בו בפעולה בפועל. גורם זה לוקח בחשבון גורמים כגון זעזוע התחלתי, עומס יתר ותנודות בתנאי ההפעלה, ולא רק עומס מחושב תיאורטית.

1.2 תקני תעשייה לגורמי בטיחות מותרים
דרישות מקדם הבטיחות משתנות באופן משמעותי בין תרחישי יישום שונים. התייחסות ישירה ל"מקדם הבטיחות המותר" שצוין בתקני התעשייה או בתקני התעשייה חיונית למניעת טעויות בחירה. להלן התייחסות למקדמי בטיחות מותרים לתנאי הפעלה נפוצים (מבוסס על GB/T 18150 ועל הפרקטיקה התעשייתית):

II. תהליך ליבה בן 4 שלבים לקביעת גורמי בטיחות של שרשרת גלילים

קביעת מקדם הבטיחות אינה יישום נוסחה פשוט; היא דורשת פירוט שלב אחר שלב המבוסס על תנאי הפעלה בפועל כדי להבטיח נתוני עומס מדויקים ואמינים בכל שלב. התהליך הבא ישים לרוב יישומי שרשראות גלילים תעשייתיות.

שלב 1: קבע את כושר העומס המדורג של שרשרת הגלילים (Fₙ).
תנו עדיפות להשגת נתונים מקטלוג המוצרים של היצרן. שימו לב ל"דירוג העומס הדינמי" (המקביל בדרך כלל ל-1000 שעות אורך חיים עייף) ול"דירוג העומס הסטטי" (המקביל לשבר מתיחה סטטי) המסומנים בקטלוג. יש להשתמש בשניהם בנפרד (דירוג עומס דינמי לתנאי עומס דינמיים, דירוג עומס סטטי לתנאי עומס סטטי או מהירות נמוכה).
אם חסרים נתוני דוגמה, ניתן לבצע חישובים על סמך תקנים לאומיים. אם ניקח לדוגמה את GB/T 1243, ניתן להעריך את דירוג העומס הדינמי של שרשרת הגלילים (F₁) באמצעות הנוסחה: F₁ = 270 × (d₁)¹.⁸ (d₁ הוא קוטר הפין, במ"מ). דירוג העומס הסטטי (F₂) הוא בערך פי 3-5 מדירוג העומס הדינמי (בהתאם לחומר; פי 3 עבור פלדת פחמן ופי 5 עבור פלדת סגסוגת).

תיקון לתנאי הפעלה מיוחדים: אם השרשרת פועלת בטמפרטורת סביבה העולה על 120 מעלות צלזיוס, או אם קיימת קורוזיה (כגון בסביבה כימית), או אם קיימת שחיקה מאבק, יש להפחית את כושר העומס המדורג. באופן כללי, כושר העומס מופחת ב-10%-15% עבור כל עלייה של 100 מעלות צלזיוס בטמפרטורה; בסביבות קורוזיביות, ההפחתה היא 20%-30%.

שלב 2: חשב את עומס העבודה בפועל (F_w)
עומס העבודה בפועל הוא המשתנה המרכזי בחישוב מקדם הבטיחות ויש לחשב אותו באופן מקיף על סמך סוג הציוד ותנאי ההפעלה. הימנעו משימוש ב"עומס תיאורטי" כתחליף. קבעו את עומס הבסיס (F₀): חשבו את העומס התיאורטי על סמך השימוש המיועד של הציוד. לדוגמה, עומס הבסיס של שרשרת מסוע = משקל החומר + משקל השרשרת + משקל המסוע (הכל מחושב למטר); עומס הבסיס של שרשרת הנעה = הספק המנוע × 9550 / (מהירות גלגל השיניים × יעילות תיבת ההילוכים).
מקדם עומס מובנה (K): מקדם זה מתחשב בעומסים נוספים במהלך הפעולה בפועל. הנוסחה היא F_w = F₀ × K, כאשר K הוא מקדם העומס המשולב ויש לבחור אותו בהתבסס על תנאי ההפעלה:
מקדם זעזוע התנעה (K₁): 1.2-1.5 עבור ציוד התנעה רכה ו-1.5-2.5 עבור ציוד התנעה ישירה.
מקדם עומס יתר (K₂): 1.0-1.2 לפעולה יציבה ורציפה ו-1.2-1.8 לעומס יתר לסירוגין (למשל, מגרסה).
מקדם תנאי הפעלה (K₃): 1.0 לסביבות נקיות ויבשות, 1.1-1.3 לסביבות לחות ומאובקות, ו-1.3-1.5 לסביבות קורוזיביות.
מקדם עומס משולב K = K₁ × K₂ × K₃. לדוגמה, עבור מסוע כרייה עם התחלה ישירה, K = 2.0 (K₁) × 1.5 (K₂) × 1.2 (K₃) = 3.6.