Ritininės grandinės žingsnio pasirinkimo ir greičio ryšys

Ritininės grandinės žingsnio pasirinkimo ir greičio ryšys

Pramoninėse transmisijų sistemose ritininės grandinės žingsnis ir greitis yra pagrindiniai kintamieji, lemiantys transmisijos efektyvumą, įrangos tarnavimo laiką ir eksploatacinį stabilumą. Daugelis inžinierių ir pirkimų personalo, pernelyg susitelkę į laikomąją galią atrankos metu, dažnai nepaiso šių dviejų veiksnių suderinamumo. Tai galiausiai lemia priešlaikinį grandinės susidėvėjimą ir lūžimą, o kartais ir visos gamybos linijos prastovą. Šiame straipsnyje bus išanalizuoti pagrindiniai principai ir būdingas žingsnis bei greitis, pateikiant praktinius atrankos metodus, kurie padės jums pasirinkti optimalią ritininę grandinę skirtingoms eksploatavimo sąlygoms.

I. Dviejų pagrindinių sąvokų supratimas: aukščio ir greičio apibrėžimas ir pramoninė reikšmė

Prieš analizuojant šių dviejų grandinių ryšį, svarbu išsiaiškinti pagrindinius apibrėžimus – tai būtina norint išvengti atrankos klaidų. Nesvarbu, ar naudojamos ANSI (Amerikos standartas), ISO (tarptautinis standartas), ar GB (nacionalinis standartas) ritininės grandinės, pagrindinis žingsnio ir greičio poveikis išlieka pastovus.

1. Ritininės grandinės žingsnis: nustato „keliamąją galią“ ir „važiavimo sklandumą“

Žingsnis yra ritininės grandinės šerdies matmuo, nurodantis atstumą tarp dviejų gretimų ritinėlių centrų (žymimas simboliu „p“ ir paprastai matuojamas mm arba coliais). Jis tiesiogiai lemia dvi pagrindines grandinės charakteristikas:

Keliamoji galia: Didesnis žingsnis paprastai lemia didesnius grandinės komponentus, tokius kaip plokštės ir kaiščiai, ir didesnę vardinę apkrovą (tiek statinę, tiek dinaminę), kurią galima atlaikyti, todėl ji tinka sunkioms reikmėms (pvz., kasybos mašinoms ir sunkiajai transportavimo įrangai).

Sklandus veikimas: mažesnis žingsnis sumažina „smūgių dažnį“, kai grandinė susikabina su žvaigždute, todėl perdavimo metu sumažėja vibracija ir triukšmas. Dėl to jis labiau tinka naudoti ten, kur reikalingas didelis stabilumas (pvz., tiksliosios staklės ir maisto pakavimo įranga).

2. Sukimosi greitis: nustato „dinaminį įtempį“ ir „dilimo greitį“

Sukimosi greitis čia konkrečiai reiškia varančiojo žvaigrračio, prie kurio prijungta grandinė, greitį (žymimą simboliu „n“ ir paprastai matuojamą aps./min.), o ne varomojo galo greitį. Jo poveikis grandinei pirmiausia pasireiškia dviem aspektais:
Dinaminis įtempis: kuo didesnis greitis, tuo didesnę išcentrinę jėgą grandinė sukuria veikimo metu. Tai taip pat žymiai padidina „smūginę apkrovą“, kai grandinės grandys susijungia su žvaigždės dantimis (panašiai kaip automobilio smūgis dideliu greičiu per greičio mažinimo kalnelį).
Dėvėjimosi greitis: kuo didesnis greitis, tuo daugiau kartų grandinė susikabina su žvaigždute ir padidėja santykinis volelių bei kaiščių sukimasis. Bendras susidėvėjimo kiekis per tą patį laikotarpį didėja proporcingai, tiesiogiai sutrumpindamas grandinės tarnavimo laiką.

II. Pagrindinė logika: „Atvirkštinio atitikimo“ principas tarp aukščio ir greičio

Plati pramoninė praktika patvirtino, kad ritininės grandinės žingsnis ir greitis turi aiškų „atvirkštinio atitikimo“ ryšį – tai yra, kuo didesnis greitis, tuo mažesnis žingsnis turėtų būti, o kuo mažesnis greitis, tuo didesnis žingsnis gali būti. Šio principo esmė – subalansuoti „apkrovos reikalavimus“ su „dinaminio įtempio rizika“. Tai galima suskirstyti į tris aspektus:

1. Didelio greičio veikimas (paprastai n > 1500 aps./min.): Būtinas mažas žingsnis.
Kai pavaros žvaigriaračio greitis viršija 1500 aps./min. (pvz., ventiliatoriuose ir mažų variklių pavarose), dinaminis įtempis ir išcentrinė jėga grandinei labai padidėja. Naudojant didelio žingsnio grandinę tokioje situacijoje, gali kilti dvi kritinės problemos:

Smūginės apkrovos perkrova: Didelio žingsnio grandinės turi didesnes grandis, todėl sąlyčio plotas ir smūgio jėga su žvaigždutės dantimis sujungimo metu yra didesnis. Dėl to dideliu greičiu gali lengvai „peršokinėti grandis“ arba „lūžti žvaigždutės dantys“.

Išcentrinės jėgos sukeltas atsilaisvinimas: didelio žingsnio grandinės turi didesnį svorį, o dideliu greičiu susidaranti išcentrinė jėga gali sukelti grandinės atsikabinimą nuo žvaigždės dantų, dėl ko „grandinė nukris“ arba „pavaros slydimas“. Sunkiais atvejais tai gali sukelti įrangos susidūrimus. Todėl didelio greičio taikymams paprastai parenkamos grandinės, kurių žingsnis yra 12,7 mm (1/2 colio) arba mažesnis, pvz., ANSI #40 ir #50 serijos arba ISO 08B ir 10B serijos.

2. Vidutinio greičio taikymas (paprastai 500 aps./min. < n ≤ 1500 aps./min.): Pasirinkite vidutinį žingsnį.
Vidutinio greičio taikymas dažniausiai pasitaiko pramonėje (pvz., konvejeriuose, staklių velenuose ir žemės ūkio mašinų gamyboje). Svarbu išlaikyti pusiausvyrą tarp apkrovos reikalavimų ir sklandumo reikalavimų.
Vidutinėms apkrovoms (pvz., lengviems konvejeriams, kurių vardinė galia yra 10 kW ar mažesnė) rekomenduojamos grandinės, kurių žingsnis yra nuo 12,7 mm iki 19,05 mm (nuo 1/2 colio iki 3/4 colio), pvz., ANSI #60 ir #80 serijos. Didesnėms apkrovoms (pvz., vidutinio dydžio staklėms, kurių vardinė galia yra 10 kW–20 kW) galima pasirinkti grandinę, kurios žingsnis yra nuo 19,05 mm iki 25,4 mm (nuo 3/4 colio iki 1 colio), pvz., ANSI #100 ir #120 serijos. Tačiau norint išvengti sujungimo nestabilumo, būtina papildomai patikrinti žvaigrračio dantų plotį.

3. Mažo greičio veikimas (paprastai n ≤ 500 aps./min.): Galima pasirinkti didelio žingsnio grandinę.

Mažo greičio sąlygomis (pvz., kalnakasybos trupintuvuose ir sunkiosiose kėlimo mašinose) grandinės dinaminis įtempis ir išcentrinė jėga yra santykinai maži. Pagrindiniu reikalavimu tampa apkrova, o didelio žingsnio grandinės privalumai gali būti visiškai išnaudoti:
Didelio žingsnio grandinės pasižymi didesniu komponentų tvirtumu ir gali atlaikyti šimtų kN smūgines apkrovas, apsaugodamos grandinės plokšteles nuo lūžimo ir kaiščių lenkimo esant didelėms apkrovoms.
Esant mažam greičiui, susidėvėjimo greitis yra mažas, todėl didelio žingsnio grandinės gali tarnauti tiek pat, kiek ir visa įranga, todėl nereikia jų dažnai keisti (paprastai kas 2–3 metus). Šiuo atveju dažniausiai naudojamos grandinės, kurių žingsnis ≥ 25,4 mm (1 colis), pvz., ANSI #140 ir #160 serijos, arba pritaikytos didelio žingsnio, sunkioms apkrovoms skirtos grandinės.

III. Praktinis vadovas: tiksliai suderinkite aukštį ir greitį 4 žingsniais

Supratus teoriją, laikas ją įgyvendinti taikant standartizuotas procedūras. Šie 4 žingsniai padės jums greitai pasirinkti tinkamą grandinę ir išvengti klaidų, atsirandančių dėl pasikliovimo patirtimi:

1 veiksmas: nustatykite pagrindinius parametrus – pirmiausia surinkite 3 pagrindinius duomenis

Prieš pasirinkdami grandinę, turite gauti šiuos tris pagrindinius įrangos parametrus; nė vieno iš jų negalima praleisti:

Varančiosios žvaigždutės greitis (n): gaukite jį tiesiai iš variklio arba pavaros pusės vadovo. Jei žinomas tik varomosios pusės greitis, apskaičiuokite atvirkščiai pagal formulę „Pavarų perdavimo skaičius = dantų skaičius varančiojoje žvaigždutėje / dantų skaičius varomojoje žvaigždutėje“.

Nominali perdavimo galia (P): tai galia (kW), kurią įranga turi perduoti įprasto veikimo metu. Tai apima didžiausias apkrovas (pvz., smūgines apkrovas paleidimo metu, kurios paprastai apskaičiuojamos kaip 1,2–1,5 karto didesnės už nominalią galią).
Darbo aplinka: patikrinkite, ar nėra dulkių, alyvos, aukštos temperatūros (> 80 °C) ar korozinių dujų. Atšiaurioms aplinkoms rinkitės grandines su tepimo grioveliais ir antikorozinėmis dangomis. Žingsnis turėtų būti padidintas 10–20 %, kad būtų atsižvelgta į nusidėvėjimą.

2 veiksmas: preliminarus žingsnio diapazono pasirinkimas pagal greitį
Norėdami nustatyti preliminarų žingsnio diapazoną pagal pavaros žvaigždės greitį, žr. toliau pateiktą lentelę (kaip pavyzdį naudojant ANSI standartinę grandinę; kitus standartus galima atitinkamai konvertuoti):
Pavaros žvaigrės greitis (aps./min.) Rekomenduojamas žingsnio diapazonas (mm) Atitinkama ANSI grandinės serija Tipinės taikymo sritys
>1500 6,35–12,7 #25, #35, #40 ventiliatoriai, maži varikliai
500–1500 12,7–25,4 #50, #60, #80, #100 Konvejeriai, staklės
<500 25,4–50,8 #120, #140, #160 Smulkintuvas, elevatorius

3 veiksmas: patikrinkite, ar žingsnis atitinka apkrovos pajėgumą naudodami galią
Parinkę preliminarų žingsnį, patikrinkite, ar grandinė gali atlaikyti vardinę galią, naudodami „Galia skaičiavimo formulę“, kad išvengtumėte perkrovos sukelto gedimo. Kaip pavyzdį naudojant ISO standarto ritininę grandinę, supaprastinta formulė yra tokia:
Grandinės leistinoji galios perdavimo vertė (P₀) = K₁ × K₂ × Pₙ
Kur: K₁ yra greičio korekcijos koeficientas (didesnis greitis lemia mažesnį K₁, kurį galima rasti grandinės kataloge); K₂ yra eksploatavimo sąlygų korekcijos koeficientas (0,7–0,9 atšiaurioms aplinkoms, 1,0–1,2 švarioms aplinkoms); o Pₙ ​​yra grandinės vardinė galia (kurią pagal žingsnį galima rasti gamintojo kataloge).
Patikrinta sąlyga: P₀ turi atitikti ≥ 1,2 × P (1,2 yra saugos koeficientas, kurį galima padidinti iki 1,5 esant didelėms apkrovoms).

4 veiksmas: pakoreguokite galutinį planą pagal įrengimo vietą.
Jei iš pradžių pasirinktą žingsnį riboja įrengimo vieta (pvz., įrangos vidinė erdvė per siaura didelio žingsnio grandinei), galima atlikti du pakeitimus:
Sumažinkite žingsnį + padidinkite grandinės eilių skaičių: pavyzdžiui, jei iš pradžių pasirinkote vieną 25,4 mm žingsnio eilę (#100), galite ją pakeisti į dvi 19,05 mm žingsnio eiles (#80-2), kurios pasižymi panašia apkrova, bet mažesniu dydžiu.
Optimizuokite žvaigždutės dantų skaičių: išlaikant tą patį žingsnį, padidinus varančiosios žvaigždutės dantų skaičių (paprastai iki mažiausiai 17 dantų), galima sumažinti grandinės įsijungimo smūgius ir netiesiogiai pagerinti prisitaikymą prie didelio greičio.

IV. Dažniausios klaidos, kurių reikia vengti: venkite šių 3 klaidų

Net ir įvaldę atrankos procesą, daugelis žmonių vis tiek nesėkmingai renkasi pagrindinius dalykus, pamiršdami detales. Štai trys dažniausiai pasitaikantys klaidingi įsitikinimai ir jų sprendimai:

1 klaidinga nuomonė: dėmesys vien tik apkrovos pajėgumui, ignoruojant greičio derinimą

Klaidingas įsitikinimas: manant, kad „didesnis žingsnis reiškia didesnę laikomąją galią“, dideliu greičiui parenkama didesnio žingsnio grandinė (pvz., #120 grandinė 1500 aps./min. varikliui). Pasekmės: grandinės triukšmo lygis viršija 90 dB, o grandinės plokštės įtrūkimai atsiranda per du tris mėnesius. Sprendimas: griežtai parinkite žingsnius pagal „greičio prioritetą“. Jei apkrovos nepakanka, pirmenybę teikite eilių skaičiaus, o ne žingsnio didinimui.

2 klaidingas supratimas: „pavaros skriemulio greičio“ painiojimas su „varomojo skriemulio greičiu“

Klaidingas supratimas: Varomojo skriemulio greitis naudojamas kaip pasirinkimo veiksnys (pvz., jei varomojo skriemulio greitis yra 500 aps./min., o tikrasis pavaros skriemulio greitis yra 1500 aps./min., didesnis žingsnis parenkamas remiantis 500 aps./min.). Pasekmės: Per didelis dinaminis grandinės įtempis, dėl kurio „per didelis kaiščių susidėvėjimas“ (susidėvėjimas viršija 0,5 mm per mėnesį). Sprendimas: „Varanos skriemulio greitis“ turi būti naudojamas kaip standartas. Jei abejojate, skaičiuokite naudodami variklio greitį ir redukcijos santykį (varomojo skriemulio greitis = variklio greitis / redukcijos santykis).

3 klaidinga nuomonė: Tepimo poveikio greičio ir žingsnio atitikimui ignoravimas

Klaida: manant, kad „pakanka pasirinkti tinkamą žingsnį“, praleidžiamas tepimas arba naudojamas prastos kokybės tepalas esant dideliam greičiui. Pasekmė: net ir esant mažam žingsniui, grandinės tarnavimo laikas gali sutrumpėti daugiau nei 50 %, gali atsirasti net sausos trinties strigimas. Sprendimas: esant dideliam greičiui (n > 1000 aps./min.), reikia naudoti lašelinį tepimą arba tepimą alyvos vonelėje. Tepalo klampumas turi būti suderintas su greičiu (kuo didesnis greitis, tuo mažesnis klampumas).

V. Pramonės atvejo analizė: optimizavimas nuo gedimo iki stabilumo

Automobilių dalių gamyklos konvejerio linijoje grandinė nutrūkdavo kartą per mėnesį. Optimizuodami žingsnio ir greičio derinimą, pailginome grandinės tarnavimo laiką iki dvejų metų. Išsamesnė informacija pateikiama toliau:
Pradinis planas: Pavaros skriemulio greitis 1200 aps./min., vienos eilės grandinė su 25,4 mm žingsniu (#100), 8 kW galios perdavimas, be priverstinio tepimo.
Gedimo priežastis: 1200 aps./min. yra viršutinė vidutinio greičio riba, o 25,4 mm žingsnio grandinė šiuo greičiu patiria per didelį dinaminį įtempį. Be to, tepimo trūkumas lemia greitesnį susidėvėjimą.
Optimizavimo planas: sumažinti žingsnį iki 19,05 mm (#80), pereiti prie dviejų eilių grandinės (#80-2) ir pridėti lašelinę tepimo sistemą.
Optimizavimo rezultatai: grandinės veikimo triukšmas sumažėjo nuo 85 dB iki 72 dB, mėnesinis nusidėvėjimas sumažėjo nuo 0,3 mm iki 0,05 mm, o grandinės tarnavimo laikas pailgėjo nuo 1 mėnesio iki 24 mėnesių, kasmet sutaupant daugiau nei 30 000 juanių keitimo išlaidų.

Išvada: Atrankos esmė yra pusiausvyra.
Ritininės grandinės žingsnio ir greičio pasirinkimas niekada nėra paprastas „didelis ar mažas“ sprendimas. Vietoj to, svarbu rasti optimalią apkrovos galios, veikimo greičio, montavimo vietos ir kainos pusiausvyrą. Įvaldę „atvirkštinio suderinimo“ principą, derindami jį su standartizuotu keturių pakopų pasirinkimo procesu ir vengdami dažniausiai pasitaikančių klaidų, galite užtikrinti stabilią ir ilgaamžę perdavimo sistemą.