Ritininių grandinių pramonės standartizacijos procesas

Ritininių grandinių pramonės standartizacijos procesas: nuo mechaninių pagrindų iki pasaulinio bendradarbiavimo

Ritininės grandinės, kaip pramoninės transmisijos „kraujagyslės“, nuo pat savo atsiradimo atliko pagrindinę energijos perdavimo ir medžiagų transportavimo misiją. Nuo Renesanso eskizų iki šiandieninių tiksliųjų komponentų, varančių pasaulinę pramonę, ritininių grandinių kūrimas buvo glaudžiai susijęs su standartizacijos procesu. Standartizacija ne tik apibrėžia techninę DNR,ritininės grandinėsbet taip pat nustato bendradarbiavimo taisykles pasaulinei pramonės grandinei, tapdamas pagrindine aukštos kokybės pramonės plėtros ir tarptautinės prekybos varomąja jėga.

I. Embrionas ir tyrinėjimai: technologinis chaosas prieš standartizaciją (iki XIX a. – XX a. 4-asis dešimtmetis)
Ritininių grandinių technologinė evoliucija vyko dar prieš standartizacijos sistemos sukūrimą. Šis tyrinėjimų laikotarpis sukaupė svarbią praktinę patirtį vėlesniam standartų formulavimui. Jau apie 200 m. pr. Kr. mano šalies kilio vandens ratas ir senovės Romos grandininis kibirinis vandens siurblys demonstravo primityvias grandininės transmisijos formas. Tačiau šios konvejerių grandinės buvo paprastos konstrukcijos ir galėjo patenkinti tik specifinius poreikius.

Renesanso laikotarpiu Leonardas da Vinčis pirmasis pasiūlė transmisijos grandinės koncepciją, padėdamas teorinį pagrindą ritininės grandinės prototipui. Prancūzijoje 1832 m. išrasta Gallo kaiščio grandinė ir Didžiojoje Britanijoje 1864 m. išrasta ritininė grandinė be rankovių palaipsniui pagerino grandinių perdavimo efektyvumą ir ilgaamžiškumą. Tik 1880 m. britų inžinierius Henry Reynoldsas išrado šiuolaikinę ritininę grandinę, kuri slydimo trintį pakeitė riedėjimo trintimi tarp ritinėlių ir žvaigdučių, taip žymiai sumažindama energijos nuostolius. Ši konstrukcija tapo vėlesnės standartizacijos etalonu.

Nuo XIX a. pabaigos iki XX a. pradžios ritininių grandinių naudojimas sparčiai augo tokiose besiformuojančiose pramonės šakose kaip dviračių, automobilių ir orlaivių gamyba. Grandininės pavaros dviračių pramonėje pasirodė 1886 m., automobiliuose – 1889 m., o 1903 m. pakilo su brolių Wrightų lėktuvu. Tačiau tuo metu gamyba visiškai priklausė nuo vidinių įmonės specifikacijų. Tokie parametrai kaip grandinės žingsnis, plokštės storis ir ritinėlio skersmuo labai skyrėsi tarp gamintojų, todėl susidarė chaotiška situacija: „viena gamykla, vienas standartas, viena mašina, viena grandinė“. Grandinių pakeitimai turėjo atitikti originalų gamintojo modelį, todėl remonto išlaidos buvo didelės, o pramonės mastas smarkiai apribojo veiklą. Dėl šios technologinės fragmentacijos atsirado neatidėliotinas standartizacijos poreikis.

II. Regioninis iškilimas: nacionalinių ir regioninių standartų sistemų formavimasis (XX a. 4–7 m.)

Didėjant pramonės mechanizacijai, regioninės standartizacijos organizacijos pradėjo dominuoti ritininių grandinių techninių specifikacijų kūrime, suformuodamos dvi pagrindines technines sistemas, kurių centrai buvo Jungtinėse Amerikos Valstijose ir Europoje, ir padėdamos pamatus vėlesniam tarptautiniam koordinavimui.

(I) Amerikos sistema: ANSI standarto pramoninės praktikos pagrindas

Jungtinės Valstijos, kaip viena iš pagrindinių pramonės revoliucijos dalyvių, buvo ritininių grandinių standartizavimo proceso pradininkės. 1934 m. Amerikos ritininių ir tylių grandinių gamintojų asociacija sukūrė ASA ritininių grandinių standartą (vėliau išplėtotą į ANSI standartą), kuriame pirmą kartą apibrėžė pagrindinius trumpo žingsnio tiksliųjų ritininių grandinių parametrus ir bandymo metodus. ANSI standarte naudojami imperiniai vienetai, o jo numeravimo sistema yra savita – grandinės numeris žymi vieną aštuntadalį colio žingsnio. Pavyzdžiui, Nr. 40 grandinės žingsnis yra 4/8 colio (12,7 mm), o Nr. 60 grandinės – 6/8 colio (19,05 mm). Ši intuityvi specifikacijų sistema vis dar plačiai naudojama Šiaurės Amerikos rinkoje.

Standartas skirsto gaminių klases pagal skirtingas darbo sąlygas: mažos grandinės, tokios kaip Nr. 40, tinka lengvoms ir vidutinėms pramonės reikmėms, o Nr. 100 ir didesnių dydžių grandinės atitinka sunkiasvorių pramonės poreikius. Jame taip pat nurodoma, kad darbinė apkrova paprastai yra nuo 1/6 iki 1/8 lūžio stiprumo. ANSI standarto įvedimas sudarė sąlygas didelio masto gamybai JAV grandinių pramonėje, o platus jo taikymas žemės ūkio technikos, naftos, kasybos ir kitose srityse greitai įtvirtino lyderio poziciją technologijų srityje.

(II) Europos sistema: BS standarto tobulinimo tyrimas
Kita vertus, Europa sukūrė savo technines charakteristikas, pagrįstas britų BS standartu. Skirtingai nuo ANSI standartų, kurie daugiausia dėmesio skiria pramoniniam praktiškumui, BS standartai pabrėžia tiksliąją gamybą ir pakeičiamumą, nustatydami griežtesnius reikalavimus tokiems rodikliams kaip žvaigždutės dantų profilio tolerancijos ir grandinės nuovargio stiprumas. Prieš Antrąjį pasaulinį karą dauguma Europos šalių priėmė BS standartų sistemą, taip sukurdamos technologinę atskirtį nuo Amerikos rinkos.

Šiuo laikotarpiu regioninių standartų formavimas gerokai paskatino bendradarbiavimą vietinėje pramonės grandinėje: žaliavų gamybos įmonės tiekė plieną su specifinėmis eksploatacinėmis savybėmis pagal standartus, vidutinės grandies gamintojai pasiekė masinę komponentų gamybą, o vartotojų taikymo įmonės sumažino įrangos priežiūros išlaidas. Tačiau parametrų skirtumai tarp dviejų sistemų taip pat sukūrė prekybos kliūtis – Amerikos įrangą buvo sunku pritaikyti prie Europos grandinių ir atvirkščiai, o tai sudarė sąlygas vėlesniam tarptautinių standartų suvienodinimui.

(III) Azijos pradžia: ankstyvas tarptautinių standartų įdiegimas Japonijoje

Šiuo laikotarpiu Japonija daugiausia laikėsi technologijų importo strategijos, iš pradžių visiškai pritaikydama ANSI standartų sistemą importuojamai įrangai pritaikyti. Tačiau po Antrojo pasaulinio karo išaugus eksporto prekybai, Japonija pradėjo diegti BS standartus, kad patenkintų Europos rinkos poreikius, taip sukurdama pereinamąjį „dvigubų lygiagrečių standartų“ laikotarpį. Šis lankstus pritaikymas sukaupė patirties vėlesniam dalyvavimui tarptautinių standartų nustatyme.

III. Pasaulinis bendradarbiavimas: ISO standartų suvienodinimas ir kartojimas (XX a. 7–XX a.)

Tarptautinės prekybos gilėjimas ir pasaulinis pramoninių technologijų srautas pastūmėjo ritininių grandinių standartus nuo regioninio susiskaidymo iki tarptautinio suvienijimo. Tarptautinė standartizacijos organizacija (ISO) tapo pagrindine šio proceso varomąja jėga, integruodama Europos ir Jungtinių Valstijų technologinius pranašumus, kad sukurtų pasauliniu mastu taikomą standartų sistemą.

(I) ISO 606 gimimas: dviejų pagrindinių sistemų susiliejimas

1967 m. ISO priėmė rekomendaciją R606 (ISO/R606-67), kuria buvo sukurtas pirmasis tarptautinio ritininių grandinių standarto prototipas. Iš esmės tai techninis anglų ir amerikiečių standartų sujungimas, išlaikęs ANSI standarto pramoninį praktiškumą, kartu įtraukdamas sudėtingus BS standarto reikalavimus, ir taip sukurdamas pirmąjį vieningą techninį pagrindą pasaulinei grandinių prekybai.

1982 m. oficialiai išleistas ISO 606 standartas, pakeitęs laikinąją rekomendaciją. Jame buvo patikslinti trumpo žingsnio tiksliųjų ritininių grandinių matmenų keičiamumo reikalavimai, stiprumo rodikliai ir žvaigdučių sujungimo standartai. Šiame standarte pirmą kartą buvo įvesti „didžiausios ir mažiausios dantų formos“ apribojimai, sulaužant anksčiau galiojusius griežtus konkrečių dantų formų reglamentus ir suteikiant gamintojams pagrįstą projektavimo laisvę, kartu užtikrinant keičiamumą.

(II) Sistemingas standarto atnaujinimas: nuo vieno parametro iki išsamios grandinės specifikacijos

1994 m. ISO atliko esminę 606 standarto peržiūrą, į vieną sistemą įtraukdama įvorių grandinių, priedų ir žvaigždžių technologiją, taip pašalindama ankstesnį grandinės ir susijusių komponentų standartų atotrūkį. Šioje peržiūroje taip pat pirmą kartą buvo pristatytas „dinaminio apkrovos stiprumo“ rodiklis, nustatantis vienos grandinės grandinių nuovargio charakteristikų reikalavimus, todėl standartas tapo aktualesnis realioms eksploatavimo sąlygoms.

Šiuo laikotarpiu įvairios šalys pasekė tarptautinių standartų pavyzdžiu: Kinija 1997 m. išleido GB/T 1243-1997, kuriuo visiškai priėmė ISO 606:1994 ir pakeitė tris anksčiau atskirus standartus; Japonija įtraukė pagrindinius ISO rodiklius į JIS B 1810 standartų seriją, sudarydama unikalią „tarptautinių etalonų + vietinio pritaikymo“ sistemą. Tarptautinių standartų suderinimas žymiai sumažino prekybos sąnaudas. Remiantis pramonės statistika, ISO 606 įdiegimas sumažino specifikacijų ginčus pasaulinėje ritininių grandinių prekyboje daugiau nei 70 %.

(III) Papildomi specializuoti standartai: tikslios konkrečių sričių specifikacijos
Įvairinant ritininių grandinių pritaikymą, atsirado specializuoti standartai konkrečioms sritims. 1985 m. Kinija išleido GB 6076-1985 „Trumpo žingsnio tikslios įvorių grandinės transmisijoms“, užpildydama įvorių grandinių standartų spragą. JB/T 3875-1999, peržiūrėtas 1999 m., standartizavo sunkiasvorių ritininių grandinių pritaikymą, kad atitiktų didelių apkrovų reikalavimus sunkiosioms mašinoms. Šie specializuoti standartai papildo ISO 606, sudarydami išsamią „pagrindinio standarto + specializuoto standarto“ sistemą.

IV. Tikslumo didinimas: techninė standartų pažanga XXI amžiuje (nuo 2000-ųjų iki šių dienų)

XXI amžiuje išaugusi aukštos klasės įrangos gamyba, automatizuota gamyba ir aplinkos apsaugos reikalavimai paskatino ritininių grandinių standartų raidą siekiant didelio tikslumo, didelio našumo ir ekologiško veikimo. ISO ir nacionalinės standartų organizacijos nuolat peržiūri standartus, kad geriau atitiktų pramonės modernizavimo poreikius.

(I) ISO 606:2004/2015: dvigubas proveržis tikslumo ir našumo srityse
2004 m. ISO išleido naują 606 standartą (ISO 606:2004), kuriame buvo integruoti originalūs ISO 606 ir ISO 1395 standartai, visiškai suvienodinant ritinėlių ir įvorių grandinių standartus. Šis standartas išplėtė specifikacijų diapazoną, padidindamas žingsnį nuo 6,35 mm iki 114,30 mm ir apimdamas tris kategorijas: A seriją (kilusią iš ANSI), B seriją (kilusią iš Europos) ir ANSI sunkiųjų įrenginių seriją, atitinkančią visų scenarijų poreikius – nuo ​​tiksliųjų mašinų iki sunkiosios įrangos.

2015 m. ISO 606:2015 standartas dar labiau sugriežtino matmenų tikslumo reikalavimus, 15 % sumažindamas žingsnio nuokrypio diapazoną ir įtraukdamas aplinkosauginio veiksmingumo rodiklius (pvz., atitiktį RoHS direktyvoms), skatindamas grandinių pramonės transformaciją į „tiksliąją gamybą + ekologišką gamybą“. Standartas taip pat patikslina priedų tipų klasifikaciją ir prideda specialiai pritaikytų priedų projektavimo gaires, kad būtų patenkinti automatizuotų gamybos linijų poreikiai.

(II) Bendradarbiavimas ir inovacijos nacionalinių standartų srityje: Kinijos atvejo analizė
Kinija, vadovaudamasi tarptautiniais standartais, taip pat diegia inovacijas ir atnaujinimus, atsižvelgdama į savo vietos pramonės ypatybes. 2006 m. išleistas GB/T 1243-2006 standartas yra lygiavertis ISO 606:2004 standartui ir pirmą kartą sujungia grandinėms, priedams ir žvaigdutėms keliamus techninius reikalavimus į vieną standartą. Jame taip pat paaiškinami dvipusių ir tripusių grandinių stiprumo skaičiavimo metodai, sprendžiant ankstesnį patikimo daugiagrandės grandinės dinaminio apkrovos stiprumo pagrindo trūkumą.

2024 m. oficialiai įsigaliojo GB/T 1243-2024 standartas, tapęs pagrindine pramonės technologinių atnaujinimų gaire. Naujasis standartas pasiekia proveržio tokiuose pagrindiniuose rodikliuose kaip matmenų tikslumas ir laikomoji galia: vieno grandinės modelio vardinė galia padidinama 20 %, o žvaigždės žingsnio apskritimo skersmens tolerancija sumažinama, todėl perdavimo sistemos efektyvumas padidėja 5–8 %. Taip pat pridedama nauja išmaniųjų stebėjimo priedų kategorija, palaikanti tokių parametrų kaip temperatūra ir vibracija stebėjimą realiuoju laiku, prisitaikant prie „Pramonės 4.0“ reikalavimų. Giliai integruodamasis su ISO standartais, šis standartas padeda Kinijos ritininių grandinių gaminiams įveikti technines tarptautinės prekybos kliūtis ir padidinti jų pripažinimą pasaulinėje rinkoje.

(III) Regioninių standartų dinaminis optimizavimas: Japonijos JIS praktika
Japonijos pramonės standartų komisija (JISC) nuolat atnaujina JIS B 1810 standartų seriją. 2024 m. išleistas JIS B 1810:2024 leidimas daugiausia dėmesio skiria įrengimo ir priežiūros specifikacijų bei eksploatavimo sąlygų pritaikymo gairių griežtinimui. Jame taip pat pridedami reikalavimai naujų medžiagų, tokių kaip anglies pluošto kompozitai ir keraminės dangos, naudojimui, suteikiant techninį pagrindą lengvų, didelio stiprumo grandinių gamybai. Išsamūs standarte pateikti atrankos ir skaičiavimo metodai padeda įmonėms sumažinti įrangos gedimų skaičių ir pailginti grandinės tarnavimo laiką.