Forholdet mellom valg av rullekjedestigning og hastighet

Forholdet mellom valg av rullekjedestigning og hastighet

I industrielle transmisjonssystemer er rullekjedestigning og hastighet viktige variabler som bestemmer transmisjonseffektivitet, utstyrets levetid og driftsstabilitet. Mange ingeniører og innkjøpspersonell, som er for fokuserte på bæreevne under valg, overser ofte samsvaret mellom disse to faktorene. Dette fører til slutt til for tidlig kjedeslitasje og -brudd, og til og med nedetid i hele produksjonslinjen. Denne artikkelen vil bryte ned de underliggende prinsippene og det iboende forholdet mellom stigning og hastighet, og gi praktiske valgmetoder som hjelper deg med å velge den optimale rullekjeden for ulike driftsforhold.

I. Forstå to kjernekonsepter: Definisjonen og den industrielle betydningen av tonehøyde og hastighet

Før vi analyserer forholdet mellom disse to, er det viktig å avklare de grunnleggende definisjonene – dette er viktig for å unngå feilvalg. Enten man bruker rullekjeder av typen ANSI (American Standard), ISO (International Standard) eller GB (National Standard), forblir kjernepåvirkningen av stigning og hastighet konsistent.

1. Rullekjedestigning: Bestemmer «lastekapasitet» og «jevnhet i løp»

Stigningen er kjernedimensjonen til en rullekjede, og refererer til avstanden mellom sentrene til to tilstøtende ruller (betegnet med symbolet «p» og måles vanligvis i mm eller tommer). Den bestemmer direkte to nøkkelkjedeegenskaper:

Lastekapasitet: En større stigning resulterer vanligvis i større kjedekomponenter som plater og pinner, og en høyere nominell last (både statisk og dynamisk) som kan bæres, noe som gjør den egnet for tunge applikasjoner (som gruvemaskiner og tungt transportutstyr).

Løpejevnhet: En mindre stigning reduserer «slagfrekvensen» når kjedet griper inn i tannhjulet, noe som resulterer i mindre vibrasjon og støy under overføring. Dette gjør den mer egnet for applikasjoner som krever høy stabilitet (som presisjonsmaskiner og matemballasjeutstyr).

2. Rotasjonshastighet: Bestemmer «dynamisk belastning» og «slitasjehastighet»

Rotasjonshastigheten refererer her spesifikt til hastigheten på drivhjulet som kjedet er koblet til (betegnet med symbolet «n» og måles vanligvis i o/min), ikke hastigheten på den drivende enden. Dens innvirkning på kjedet manifesterer seg primært i to aspekter:
Dynamisk belastning: Jo høyere hastighet, desto større er sentrifugalkraften som genereres av kjedet under drift. Dette øker også «støtbelastningen» betydelig når kjedeleddene griper inn i tannhjulstennene (tilsvarende støtet når en bil kjører over en fartsdump i høy hastighet).
Slitasjehastighet: Jo høyere hastighet, desto flere ganger griper kjedet inn i tannhjulet, og den relative rotasjonen av rullene og pinnene øker. Den totale slitasjen i samme tidsperiode øker proporsjonalt, noe som direkte forkorter kjedens levetid.

II. Kjernelogikk: Prinsippet om «invers matching» for tonehøyde og hastighet

Omfattende industriell praksis har bekreftet at rullekjedenes stigning og hastighet har et klart «inverst samsvarende» forhold – det vil si at jo høyere hastighet, desto mindre bør stigningen være, mens jo lavere hastighet, desto større kan stigningen være. Essensen i dette prinsippet er å balansere «lastkrav» med «dynamisk stressrisiko». Dette kan deles inn i tre dimensjoner:

1. Høyhastighetsdrift (typisk n > 1500 o/min): En liten stigning er viktig.
Når drivhjulets hastighet overstiger 1500 o/min (som i vifter og små motordrifter), øker den dynamiske belastningen og sentrifugalkraften på kjedet dramatisk. Bruk av en kjede med stor stigning i denne situasjonen kan føre til to kritiske problemer:

Overbelastning av støtbelastning: Kjeder med stor stigning har større lenker, noe som resulterer i større kontaktflate og slagkraft med tannhjulet under inngrep. Dette kan lett forårsake "lenkehopp" eller "tannhjulbrudd" ved høye hastigheter.

Sentrifugalkraftindusert slakk: Kjeder med stor stigning har større egenvekt, og sentrifugalkraften som genereres ved høye hastigheter kan føre til at kjedet løsner fra tannhjulstennene, noe som forårsaker "kjedefall" eller "drivglidning". I alvorlige tilfeller kan dette føre til kollisjoner med utstyr. Derfor velges vanligvis kjeder med en stigning på 12,7 mm (1/2 tomme) eller mindre for høyhastighetsapplikasjoner, for eksempel ANSI #40- og #50-serien, eller ISO 08B- og 10B-serien.

2. Applikasjoner med middels hastighet (vanligvis 500 o/min < n ≤ 1500 o/min): Velg en middels stigning.
Middels hastighetsapplikasjoner er vanligst i industrielle applikasjoner (som transportbånd, maskinverktøyspindler og landbruksmaskiner). En balanse mellom belastningskrav og krav til jevnhet er viktig.
For moderate belastninger (som lette transportbånd med en nominell effekt på 10 kW eller mindre) anbefales kjeder med en stigning på 12,7 mm til 19,05 mm (1/2 tomme til 3/4 tomme), som ANSI #60 og #80-serien. For høyere belastninger (som mellomstore maskinverktøy med en nominell effekt på 10 kW–20 kW) kan en kjede med en stigning på 19,05 mm–25,4 mm (3/4 tomme til 1 tomme), som ANSI #100 og #120-serien, velges. Imidlertid er ytterligere verifisering av tannhjulets tannbredde nødvendig for å forhindre ustabilitet i inngrepet.

3. Lavhastighetsdrift (typisk n ≤ 500 o/min): En kjede med stor stigning kan velges.

Under forhold med lav hastighet (som gruveknusere og tunge taljer) er kjedens dynamiske spenning og sentrifugalkraft relativt lav. Bæreevne blir kjernekravet, og fordelene med en kjede med stor stigning kan utnyttes fullt ut:
Kjettinger med stor stigning gir større komponentstyrke og tåler støtbelastninger på hundrevis av kN, noe som forhindrer brudd i kjedeplaten og bøying av pinnene under tung belastning.
Slitasjehastigheten er lav ved lave hastigheter, noe som gjør at kjeder med stor stigning kan opprettholde en levetid som samsvarer med utstyrets totale levetid. Dette eliminerer behovet for hyppig utskifting (vanligvis 2–3 år). Kjeder med en stigning ≥ 25,4 mm (1 tomme), som ANSI #140- og #160-serien, eller tilpassede kraftige kjeder med stor stigning, brukes ofte i dette scenariet.

III. Praktisk veiledning: Nøyaktig avstemning av tonehøyde og hastighet i 4 trinn

Etter å ha forstått teorien, er det på tide å implementere den gjennom standardiserte prosedyrer. Følgende fire trinn vil hjelpe deg med å raskt velge en passende kjede og unngå feil forårsaket av å stole på erfaring:

Trinn 1: Identifiser kjerneparametere – Samle inn 3 nøkkeldata først

Før du velger en kjede, må du finne ut av disse tre kjerneparametrene for utstyret; ingen av dem kan utelates:

Drivhjulets hastighet (n): Få dette direkte fra motorens eller drivenden sin håndbok. Hvis bare drivenden sin hastighet er tilgjengelig, beregn omvendt ved hjelp av formelen «Overføringsforhold = antall tenner på drivhjulet / antall tenner på det drevne tannhjulet».

Nominell overføringseffekt (P): Dette er effekten (i kW) som må overføres av utstyret under normal drift. Dette inkluderer toppbelastninger (som sjokkbelastninger under oppstart, som vanligvis beregnes som 1,2–1,5 ganger nominell effekt).
Arbeidsmiljø: Sjekk for støv, olje, høye temperaturer (>80 °C) eller korrosive gasser. For tøffe miljøer, velg kjeder med smøreriller og korrosjonsbeskyttelse. Stigningen bør økes med 10 %–20 % for å ta hensyn til slitasje.

Trinn 2: Foreløpig valg av tonehøydeområde basert på hastighet
Se tabellen nedenfor for å bestemme det foreløpige stigningsområdet basert på drivhjulets hastighet (ved bruk av ANSI-standardkjede som eksempel; andre standarder kan konverteres deretter):
Drivhjulets hastighet (o/min) Anbefalt stigningsområde (mm) Tilsvarende ANSI-kjedeserie Typiske bruksområder
>1500 6,35–12,7 #25, #35, #40 vifter, små motorer
500–1500 12,7–25,4 #50, #60, #80, #100 Transportbånd, Maskinverktøy
<500 25,4–50,8 #120, #140, #160 Knuser, Elevator

Trinn 3: Bekreft at stigningen oppfyller lastekapasiteten ved bruk av kraft
Etter foreløpig valg av kjedelengde, verifiser at kjedet tåler den nominelle effekten ved hjelp av «Effektberegningsformelen» for å unngå overbelastningsfeil. Med ISO-standard rullekjede som eksempel, er den forenklede formelen som følger:
Kjedens tillatte kraftoverføring (P₀) = K₁ × K₂ × Pₙ
Hvor: K₁ er korreksjonsfaktoren for hastighet (høyere hastigheter resulterer i lavere K₁, som finnes i kjedekatalogen); K₂ er korreksjonsfaktoren for driftsforhold (0,7–0,9 for tøffe miljøer, 1,0–1,2 for rene miljøer); og Pₙ ​​er kjedens nominelle effekt (som finnes ved hjelp av stigning i produsentens katalog).
Verifiseringsbetingelse: P₀ må oppfylle ≥ 1,2 × P (1,2 er sikkerhetsfaktoren, som kan økes til 1,5 for tunge belastningsscenarier).

Trinn 4: Juster den endelige planen basert på installasjonsplassen.
Hvis den opprinnelig valgte avstanden er begrenset av installasjonsplassen (f.eks. hvis utstyrets indre plass er for smal til å romme en kjede med stor avstand), kan det gjøres to justeringer:
Reduser stigningen + øk antall kjederader: Hvis du for eksempel opprinnelig valgte én rad med 25,4 mm stigning (#100), kan du endre til to rader med 19,05 mm stigning (#80-2), som gir lignende lastekapasitet, men en mindre størrelse.
Optimaliser antall tenner på tannhjulet: Samtidig som du opprettholder samme stigning, kan det å øke antall tenner på drivtannhjulet (vanligvis til minst 17 tenner) redusere kjedeinngrepsjokk og indirekte forbedre tilpasningsevnen ved høy hastighet.

IV. Vanlige feil å unngå: Unngå disse 3 feilene

Selv etter å ha mestret utvelgelsesprosessen, mislykkes mange fortsatt på grunn av overseende detaljer. Her er tre av de vanligste misforståelsene og løsningene på dem:

Misforståelse 1: Fokuserer utelukkende på bæreevne mens man ignorerer hastighetstilpasning

Misoppfatning: I den tro at «større stigning betyr større lastekapasitet» velges en kjede med større stigning for høyhastighetsdrift (f.eks. en #120-kjede for en motor på 1500 o/min). Konsekvenser: Kjedelydnivået overstiger 90 dB, og sprekker i kjedeplaten utvikler seg innen to til tre måneder. Løsning: Velg stigninger strengt basert på «hastighetsprioritet». Hvis lastekapasiteten er utilstrekkelig, prioriter å øke antall rader i stedet for å øke stigningstallet.

Misforståelse 2: Forveksle «drivhjulhastighet» med «drevet hjulhastighet»

Misforståelse: Bruk av drivhjulhastighet som valgfaktor (f.eks. hvis drivhjulhastigheten er 500 o/min og den faktiske drivhjulhastigheten er 1500 o/min, velges en større stigning basert på 500 o/min). Konsekvenser: For høy dynamisk belastning i kjedet, noe som resulterer i "for høy boltslitasje" (slitasje som overstiger 0,5 mm på én måned). Løsning: "Drivhjulhastigheten" må brukes som standard. Hvis du er usikker, beregn ved hjelp av motorhastighet og reduksjonsforhold (drivhjulhastighet = motorhastighet / reduksjonsforhold).

Misforståelse 3: Ignorerer smøringens innvirkning på hastighet-pitch-tilpasning

Feil: Anta at «det er nok å velge riktig stigning», hoppe over smøring eller bruke dårligere smøremiddel under høye hastigheter. Konsekvens: Selv med liten stigning kan kjedets levetid forkortes med over 50 %, og det kan til og med oppstå tørrfriksjonsskjæring. Løsning: Ved høye hastigheter (n > 1000 o/min) må dryppsmøring eller oljebadsmøring brukes. Smøremiddelviskositeten må tilpasses hastigheten (jo høyere hastighet, desto lavere viskositet).

V. Industriell casestudie: Optimalisering fra feil til stabilitet

En transportbåndlinje på en bildelfabrikk opplevde kjedebrudd én gang i måneden. Ved å optimalisere pitch-hastighetstilpasningen forlenget vi kjedets levetid til to år. Detaljene er som følger:
Opprinnelig plan: Drivhjulhastighet 1200 o/min, enradskjede med 25,4 mm stigning (#100), 8 kW kraftoverføring, ingen tvungen smøring.
Feilårsak: 1200 o/min er ved den øvre grensen for middels hastighet, og kjedet med 25,4 mm stigning opplever for mye dynamisk belastning ved denne hastigheten. Dessuten fører mangel på smøring til akselerert slitasje.
Optimaliseringsplan: Reduser stigningen til 19,05 mm (#80), bytt til en to-rads kjede (#80-2), og legg til et dryppsmøringssystem.
Optimaliseringsresultater: Driftsstøy fra kjedet ble redusert fra 85 dB til 72 dB, månedlig slitasje ble redusert fra 0,3 mm til 0,05 mm, og kjedets levetid ble forlenget fra 1 måned til 24 måneder, noe som sparte over 30 000 yuan i årlige utskiftingskostnader.

Konklusjon: Kjernen i utvelgelse er balanse.
Valg av rullekjedestigning og hastighet er aldri en enkel avgjørelse om «stor eller liten». I stedet handler det om å finne den optimale balansen mellom lastekapasitet, driftshastighet, installasjonsplass og kostnad. Ved å mestre prinsippet om «omvendt matching», kombinere det med en standardisert firetrinns utvelgelsesprosess og unngå vanlige fallgruver, kan du sikre et stabilt og langvarig transmisjonssystem.