Relația dintre selecția pasului lanțului cu role și viteză

Relația dintre selecția pasului lanțului cu role și viteză

În sistemele de transmisie industriale, pasul și viteza lanțului cu role sunt variabile cheie care determină eficiența transmisiei, durata de viață a echipamentului și stabilitatea în funcționare. Mulți ingineri și personal de achiziții, concentrați excesiv pe capacitatea portantă în timpul selecției, trec adesea cu vederea corelarea acestor doi factori. Acest lucru duce în cele din urmă la uzura și ruperea prematură a lanțului și chiar la întreruperea întregii linii de producție. Acest articol va analiza principiile de bază și relația inerentă dintre pas și viteză, oferind metode practice de selecție care să vă ajute să alegeți lanțul cu role optim pentru diferite condiții de funcționare.

I. Înțelegerea a două concepte fundamentale: definiția și semnificația industrială a pasului și vitezei

Înainte de a analiza relația dintre aceste două, este important să clarificăm definițiile de bază - acest lucru este esențial pentru a evita erorile de selecție. Indiferent dacă se utilizează lanțuri cu role ANSI (standardul american), ISO (standardul internațional) sau GB (standardul național), impactul principal al pasului și vitezei rămâne consistent.

1. Pasul lanțului cu role: Determină „Capacitatea de încărcare” și „Liniștea de funcționare”

Pasul este dimensiunea centrală a unui lanț cu role, referindu-se la distanța dintre centrele a două role adiacente (notată cu simbolul „p” și măsurată de obicei în mm sau inci). Acesta determină direct două caracteristici ale lanțului cheie:

Capacitate de încărcare: Un pas mai mare are ca rezultat, în general, componente mai mari ale lanțului, cum ar fi plăcile și știfturile, și o sarcină nominală mai mare (atât statică, cât și dinamică) care poate fi suportată, ceea ce îl face potrivit pentru aplicații grele (cum ar fi utilaje miniere și echipamente grele de transport).

Funcționare fluidă: Un pas mai mic reduce „frecvența de impact” atunci când lanțul se angrenează cu pinionul, rezultând mai puține vibrații și zgomot în timpul transmisiei. Acest lucru îl face mai potrivit pentru aplicații care necesită o stabilitate ridicată (cum ar fi mașinile-unelte de precizie și echipamentele de ambalare a alimentelor).

2. Viteza de rotație: Determină „solicitarea dinamică” și „rata de uzură”

Viteza de rotație se referă aici în mod specific la viteza pinionului de antrenare la care este conectat lanțul (indicată prin simbolul „n” și măsurată de obicei în r/min), nu la viteza capătului acționat. Impactul său asupra lanțului se manifestă în principal în două aspecte:
Stres dinamic: Cu cât viteza este mai mare, cu atât forța centrifugă generată de lanț în timpul funcționării este mai mare. Aceasta crește, de asemenea, semnificativ „sarcina de impact” atunci când verigile lanțului se angrenează cu dinții pinionului (similar cu impactul unei mașini care trece peste un limitator de viteză cu viteză mare).
Rata de uzură: Cu cât viteza este mai mare, cu atât lanțul se angrenează de mai multe ori cu pinionul, iar rotația relativă a rolelor și a știfturilor crește. Uzura totală în aceeași perioadă de timp crește proporțional, scurtând direct durata de viață a lanțului.

II. Logica de bază: Principiul „potrivirii inverse” a tonalității și vitezei

Practica industrială extinsă a verificat faptul că pasul lanțului cu role și viteza au o relație clară de „potrivire inversă” - adică, cu cât viteza este mai mare, cu atât pasul trebuie să fie mai mic, în timp ce cu cât viteza este mai mică, cu atât pasul poate fi mai mare. Esența acestui principiu este de a echilibra „cerințele de sarcină” cu „riscul de solicitare dinamică”. Aceasta poate fi împărțită în trei dimensiuni:

1. Funcționare la viteză mare (de obicei n > 1500 r/min): Un pas mic este esențial.
Când viteza pinionului de acționare depășește 1500 r/min (cum ar fi în cazul ventilatoarelor și al motoarelor mici), tensiunea dinamică și forța centrifugă asupra lanțului cresc dramatic. Utilizarea unui lanț cu pas mare în această situație poate duce la două probleme critice:

Suprasarcină la impact: Lanțurile cu pas mare au zale mai mari, ceea ce duce la o suprafață de contact și o forță de impact mai mari cu dinții pinionului în timpul angrenării. Acest lucru poate provoca cu ușurință „sărirea zalei” sau „ruperea dinților pinionului” la viteze mari.

Joc indus de forța centrifugă: Lanțurile cu pas mare au o greutate proprie mai mare, iar forța centrifugă generată la viteze mari poate determina desprinderea lanțului de dinții pinionului, provocând „căderea lanțului” sau „patinarea de acționare”. În cazuri grave, acest lucru poate duce la coliziuni ale echipamentelor. Prin urmare, pentru aplicații de mare viteză, se selectează în general lanțuri cu un pas de 12,7 mm (1/2 inch) sau mai puțin, cum ar fi seriile ANSI #40 și #50 sau seriile ISO 08B și 10B.

2. Aplicații cu viteză medie (de obicei 500 r/min < n ≤ 1500 r/min): Alegeți un pas mediu.
Aplicațiile cu viteză medie sunt cele mai frecvente în aplicațiile industriale (cum ar fi benzile transportoare, axele mașinilor-unelte și utilajele agricole). Este important să existe un echilibru între cerințele de sarcină și cerințele de netezime.
Pentru sarcini moderate (cum ar fi benzi transportoare ușoare cu o putere nominală de 10 kW sau mai puțin), se recomandă lanțuri cu un pas de 12,7 mm până la 19,05 mm (1/2 inch până la 3/4 inch), cum ar fi seriile ANSI #60 și #80. Pentru sarcini mai mari (cum ar fi mașinile-unelte de dimensiuni medii cu o putere nominală de 10 kW-20 kW), se poate selecta un lanț cu un pas de 19,05 mm-25,4 mm (3/4 inch până la 1 inch), cum ar fi seriile ANSI #100 și #120. Cu toate acestea, este necesară o verificare suplimentară a lățimii dintelui pinionului pentru a preveni instabilitatea angrenării.

3. Funcționare la viteză redusă (de obicei n ≤ 500 r/min): Se poate selecta un lanț cu pas mare.

În condiții de viteză redusă (cum ar fi în concasoarele miniere și palanele grele), solicitarea dinamică și forța centrifugă a lanțului sunt relativ scăzute. Capacitatea portantă devine cerința principală, iar avantajele unui lanț cu pas mare pot fi utilizate pe deplin:
Lanțurile cu pas mare oferă o rezistență mai mare a componentelor și pot rezista la sarcini de impact de sute de kN, prevenind ruperea plăcii de lanț și îndoirea știftului sub sarcini grele.
Rata de uzură este scăzută la viteze mici, permițând lanțurilor cu pas mare să mențină o durată de viață care se potrivește cu durata de viață generală a echipamentului, eliminând necesitatea înlocuirii frecvente (de obicei 2-3 ani). Lanțurile cu un pas ≥ 25,4 mm (1 inch), cum ar fi seriile ANSI #140 și #160, sau lanțurile personalizate cu pas mare, pentru sarcini grele, sunt utilizate în mod obișnuit în acest scenariu.

III. Ghid practic: Potriviți cu precizie tonul și viteza în 4 pași

După ce ați înțeles teoria, este timpul să o implementați prin proceduri standardizate. Următorii 4 pași vă vor ajuta să selectați rapid un lanț potrivit și să evitați erorile cauzate de bazarea pe experiență:

Pasul 1: Identificați parametrii principali – Colectați mai întâi 3 date cheie

Înainte de a selecta un lanț, trebuie să obțineți acești trei parametri principali ai echipamentului; niciunul dintre ei nu poate fi omis:

Turația pinionului de acționare (n): Obțineți această valoare direct din manualul motorului sau al capătului de acționare. Dacă este disponibilă doar turația capătului acționat, calculați invers folosind formula „Raport de transmisie = numărul de dinți de pe pinionul de acționare / numărul de dinți de pe pinionul acționat”.

Putere nominală de transfer (P): Aceasta este puterea (în kW) necesară pentru a fi transferată de către echipament în timpul funcționării normale. Aceasta include sarcinile de vârf (cum ar fi sarcinile șocante în timpul pornirii, care sunt de obicei calculate ca fiind de 1,2-1,5 ori puterea nominală).
Mediu de lucru: Verificați dacă există praf, ulei, temperaturi ridicate (>80°C) sau gaze corozive. Pentru medii dure, alegeți lanțuri cu caneluri de lubrifiere și acoperiri anticorozive. Pasul lanțurilor trebuie mărit cu 10%-20% pentru a permite uzurii.

Pasul 2: Selectarea preliminară a intervalului de înălțime în funcție de viteză
Consultați tabelul de mai jos pentru a determina intervalul preliminar de pas pe baza vitezei pinionului de acționare (folosind ca exemplu un lanț standard ANSI; alte standarde pot fi convertite în mod corespunzător):
Viteza pinionului de acționare (r/min) Interval de pas recomandat (mm) Seria de lanțuri ANSI corespunzătoare Aplicații tipice
>1500 6,35-12,7 #25, #35, #40 Ventilatoare, Motoare mici
500-1500 12,7-25,4 #50, #60, #80, #100 Benzi transportoare, Mașini-unelte
<500 25,4-50,8 #120, #140, #160 Concasor, Elevator

Pasul 3: Verificați dacă înclinarea încadrează capacitatea de încărcare utilizând puterea
După selectarea preliminară a pasului, verificați dacă lanțul poate suporta puterea nominală folosind „Formula de calcul al puterii” pentru a evita supraîncărcarea. Luând ca exemplu lanțul cu role standard ISO, formula simplificată este următoarea:
Transmisia admisibilă a puterii lanțului (P₀) = K₁ × K₂ × Pₙ
Unde: K₁ este factorul de corecție a vitezei (vitezele mai mari duc la un K₁ mai mic, care poate fi găsit în catalogul de lanțuri); K₂ este factorul de corecție a condițiilor de funcționare (0,7-0,9 pentru medii dure, 1,0-1,2 pentru medii curate); iar Pₙ ​​este puterea nominală a lanțului (care poate fi găsită după pas în catalogul producătorului).
Condiție de verificare: P₀ trebuie să respecte ≥ 1,2 × P (1,2 este factorul de siguranță, care poate fi crescut la 1,5 pentru scenarii de sarcini grele).

Pasul 4: Ajustați planul final în funcție de spațiul de instalare.
Dacă pasul selectat inițial este limitat de spațiul de instalare (de exemplu, spațiul intern al echipamentului este prea îngust pentru a găzdui un lanț cu pas mare), se pot face două ajustări:
Reduceți pasul + măriți numărul de rânduri de lanțuri: De exemplu, dacă inițial ați selectat un rând cu pas de 25,4 mm (#100), puteți trece la două rânduri cu pas de 19,05 mm (#80-2), ceea ce oferă o capacitate de încărcare similară, dar o dimensiune mai mică.
Optimizați numărul de dinți ai pinionului: Menținând același pas, creșterea numărului de dinți de pe pinionul de acționare (de obicei la cel puțin 17 dinți) poate reduce șocul de cuplare a lanțului și poate îmbunătăți indirect adaptabilitatea la viteze mari.

IV. Greșeli frecvente de evitat: Evitați aceste 3 greșeli

Chiar și după ce stăpânesc procesul de selecție, mulți oameni tot eșuează din cauza trecerii cu vederea a detaliilor. Iată trei dintre cele mai frecvente concepții greșite și soluțiile lor:

Concepție greșită 1: Concentrarea exclusivă pe capacitatea portantă, ignorând adaptarea vitezei

Concepție greșită: Convingându-se că „un pas mai mare înseamnă o capacitate portantă mai mare”, se selectează un lanț cu pas mai mare pentru funcționarea la viteză mare (de exemplu, un lanț #120 pentru un motor de 1500 rpm). Consecințe: Nivelurile de zgomot ale lanțului depășesc 90dB, iar fisurile plăcii lanțului se dezvoltă în decurs de două până la trei luni. Soluție: Selectați cu strictețe pantele pe baza „priorității vitezei”. Dacă capacitatea de încărcare este insuficientă, prioritizați creșterea numărului de rânduri, mai degrabă decât creșterea pasului.

Concepție greșită 2: Confuzia „vitezei scripetelui motoare” cu „viteza scripetelui acționat”

Concepție greșită: Utilizarea vitezei scripetelui acționat ca factor de selecție (de exemplu, dacă viteza scripetelui acționat este de 500 rpm, iar viteza reală a scripetelui acționat este de 1500 rpm, se selectează un pas mai mare pe baza a 500 rpm). Consecințe: Solicitare dinamică excesivă în lanț, rezultând o „uzură excesivă a știftului” (uzură care depășește 0,5 mm într-o lună). Soluție: „Viteza scripetelui acționat” trebuie utilizată ca standard. În caz de incertitudine, se calculează folosind viteza motorului și raportul de reducere (viteza scripetelui acționat = viteza motorului / raport de reducere).

Concepția greșită 3: Ignorarea impactului lubrifierii asupra potrivirii vitezei-pasului

Greșeală: presupunerea că „selectarea pasului corect este suficientă”, omiterea lubrifierii sau utilizarea unui lubrifiant de calitate inferioară în condiții de viteză mare. Consecință: Chiar și cu un pas mic, durata de viață a lanțului poate fi scurtată cu peste 50% și poate apărea chiar și griparea prin frecare uscată. Soluție: Pentru condiții de viteză mare (n > 1000 rpm), trebuie utilizată lubrifiere prin picurare sau lubrifiere prin baie de ulei. Vâscozitatea lubrifiantului trebuie adaptată la viteză (cu cât viteza este mai mare, cu atât vâscozitatea este mai mică).

V. Studiu de caz industrial: Optimizare de la defecțiune la stabilitate

O linie de transportoare de la o fabrică de piese auto se confrunta cu ruperea lanțului o dată pe lună. Prin optimizarea adaptării pas-viteză, am extins durata de viață a lanțului la doi ani. Detaliile sunt următoarele:
Plan inițial: Turația scripetelui de acționare 1200 rpm, lanț pe un singur rând cu pas de 25,4 mm (#100), transmisie de putere 8 kW, fără lubrifiere forțată.
Cauza defecțiunii: 1200 rpm este limita superioară a vitezei medii, iar lanțul cu pasul de 25,4 mm este supus unui stres dinamic excesiv la această viteză. În plus, lipsa lubrifierii duce la o uzură accelerată.
Plan de optimizare: Reducerea pasului la 19,05 mm (#80), trecerea la un lanț cu două rânduri (#80-2) și adăugarea unui sistem de lubrifiere prin picurare.
Rezultate de optimizare: Zgomotul de funcționare al lanțului a fost redus de la 85dB la 72dB, uzura lunară a fost redusă de la 0,3 mm la 0,05 mm, iar durata de viață a lanțului a fost extinsă de la 1 lună la 24 de luni, economisind anual peste 30.000 de yuani la costurile de înlocuire.

Concluzie: Esența selecției este echilibrul.
Selectarea pasului și vitezei lanțului cu role nu este niciodată o simplă decizie de tipul „mare sau mic”. În schimb, este vorba despre găsirea echilibrului optim între capacitatea de încărcare, viteza de operare, spațiul de instalare și cost. Prin stăpânirea principiului „potrivirii inverse”, combinarea acestuia cu un proces standardizat de selecție în patru etape și evitarea capcanelor comune, puteți asigura un sistem de transmisie stabil și de lungă durată.