Makaralı Zincirlerin Çokgen Etkisi ve Belirtileri

Makaralı Zincirlerin Çokgen Etkisi ve Belirtileri

Mekanik iletim alanında,makaralı zincirlerBasit yapıları, yüksek yük taşıma kapasiteleri ve yüksek maliyet etkinliği nedeniyle endüstriyel üretim hatlarında, tarım makinelerinde, otomotiv üretiminde, lojistikte ve diğer uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Bununla birlikte, makaralı zincir çalışması sırasında, "poligon etkisi" olarak bilinen bir olgu, iletimin düzgünlüğünü, doğruluğunu ve kullanım ömrünü doğrudan etkiler; bu nedenle mühendislerin, satın alma personelinin ve ekipman bakımcılarının iyice anlaması gereken önemli bir özelliktir.

İlk olarak, Çokgen Etkisinin Sırlarını Keşfedelim: Makaralı Zincirlerin Çokgen Etkisi Nedir?

Çokgen etkisini anlamak için öncelikle makaralı zincir tahrik sisteminin temel yapısını gözden geçirmemiz gerekiyor. Makaralı zincir tahrik sistemi esas olarak bir tahrik dişlisi, bir tahrik edilen dişli ve bir makaralı zincirden oluşur. Tahrik dişlisi dönerken, dişlinin dişlerinin makaralı zincir bağlantılarıyla kenetlenmesi, tahrik edilen dişliye güç iletir ve bu da sonraki çalışma mekanizmalarını çalıştırır. "Çokgen etkisi" veya "çokgen etkisi hatası" olarak da bilinen bu olgu, makaralı zincir tahrik sisteminde zincirin dişli etrafındaki sarım çizgisinin çokgen benzeri bir şekil oluşturması ve zincirin anlık hızının ve tahrik edilen dişlinin anlık açısal hızının periyodik dalgalanmalar göstermesine neden olması durumunu ifade eder. Basitçe söylemek gerekirse, dişli dönerken zincir sabit bir doğrusal hızda ilerlemez, aksine, bir çokgenin kenarı boyunca hareket ediyormuş gibi, hızı sürekli olarak dalgalanır. Buna bağlı olarak, tahrik edilen dişli de sabit bir açısal hızda döner, ancak bunun yerine hızda periyodik dalgalanmalar yaşar. Bu dalgalanma bir arıza değil, makaralı zincir tahrik yapısının doğal bir özelliğidir, ancak etkisi göz ardı edilemez.

İkinci olarak, Kökeni İzlemek: Çokgen Etkisi Prensibi

Çokgen etkisi, makaralı zincirlerin ve dişlilerin yapısal özelliklerinden kaynaklanır. Oluşum sürecini aşağıdaki temel adımlar aracılığıyla açıkça anlayabiliriz:

(I) Zincir ve Dişli Çarkın Geçme Konfigürasyonu

Bir makaralı zincir bir dişli çarkın etrafına sarıldığında, dişli çark çok sayıda dişten oluşan dairesel bir bileşen olduğundan, zincirin her bir halkası bir dişli çark dişiyle kenetlendiğinde, zincirin merkez çizgisi birkaç kırık çizgiden oluşan kapalı bir eğri oluşturur. Bu eğri düzgün bir çokgene benzer (bu nedenle "çokgen etkisi" adı verilir). Bu "çokgenin" kenar sayısı, dişli çark üzerindeki diş sayısına eşittir ve "çokgenin" kenar uzunluğu, zincir adımına (iki bitişik makaranın merkezleri arasındaki mesafe) eşittir.

(II) Tahrik Dişlisinin Hareket İletimi

Tahrik dişlisi sabit bir açısal hız ω₁ ile döndüğünde, dişlinin her bir dişinin çevresel hızı sabittir (v₁ = ω₁ × r₁, burada r₁ tahrik dişlisinin adım yarıçapıdır). Bununla birlikte, zincir ile dişli arasındaki temas noktası dişli diş profili boyunca sürekli değiştiğinden, temas noktasından dişli merkezine olan mesafe (yani anlık dönüş yarıçapı) dişli döndükçe periyodik olarak değişir. Özellikle, zincir makaraları dişli dişleri arasındaki oluğun dibine düzgün bir şekilde oturduğunda, temas noktasından dişli merkezine olan mesafe minimumdur (yaklaşık olarak dişli diş kökü yarıçapı); zincir makaraları dişli diş uçlarına temas ettiğinde, temas noktasından dişli merkezine olan mesafe maksimumdur (yaklaşık olarak dişli diş ucu yarıçapı). Anlık dönüş yarıçapındaki bu periyodik değişim, zincirin anlık doğrusal hızında doğrudan dalgalanmalara neden olur.

(III) Tahrikli Dişlinin Açısal Hız Dalgalanması

Zincir, rijit bir iletim bileşeni olduğundan (iletim sırasında uzamaz kabul edilir), zincirin anlık doğrusal hızı doğrudan tahrik edilen dişliye iletilir. Tahrik edilen dişlinin anlık açısal hızı ω₂, zincirin anlık doğrusal hızı v₂ ve tahrik edilen dişlinin anlık dönüş yarıçapı r₂', ω₂ = v₂ / r₂' ilişkisini sağlar.

Zincirin anlık doğrusal hızı v₂ dalgalandığı için, tahrik edilen dişlinin kavrama noktasındaki anlık dönme yarıçapı r₂' de tahrik edilen dişlinin dönüşüyle ​​periyodik olarak değişir (prensip, tahrik eden dişlininkiyle aynıdır). Bu iki faktör birlikte çalışarak, tahrik edilen dişlinin anlık açısal hızı ω₂'nin daha karmaşık periyodik dalgalanmalar göstermesine neden olur ve bu da tüm iletim sisteminin çıkış kararlılığını etkiler.

Üçüncüsü, Görsel Sunum: Çokgen Etkisinin Belirli Belirtileri

Çokgen etkisi, makaralı zincir tahrik sistemlerinde birçok şekilde kendini gösterir. Sadece iletim doğruluğunu etklemekle kalmaz, aynı zamanda titreşim, gürültü ve diğer sorunlara da neden olur. Uzun süreli çalışma, bileşen aşınmasını hızlandırabilir ve ekipman ömrünü kısaltabilir. Belirli belirtiler şunlardır:

(1) İletim Hızının Periyodik Dalgalanması

Bu, çokgen etkisinin en doğrudan ve temel tezahürüdür. Hem zincirin anlık doğrusal hızı hem de tahrik edilen dişlinin anlık açısal hızı, dişli döndükçe periyodik dalgalanmalar gösterir. Bu dalgalanmaların frekansı, dişlinin dönüş hızı ve diş sayısı ile yakından ilişkilidir: dişli hızı ne kadar yüksek ve diş sayısı ne kadar az olursa, hız dalgalanmalarının frekansı da o kadar yüksek olur. Dahası, hız dalgalanmalarının genliği de zincir adımı ve dişli diş sayısı ile ilişkilidir: zincir adımı ne kadar büyük ve dişli diş sayısı ne kadar az olursa, hız dalgalanmalarının genliği de o kadar büyük olur.

Örneğin, az sayıda dişe (örneğin, z = 10) ve büyük bir adım aralığına (örneğin, p = 25,4 mm) sahip bir makaralı zincir tahrik sisteminde, tahrik dişlisi yüksek hızda (örneğin, n = 1500 dev/dak) döndüğünde, zincirin anlık doğrusal hızı geniş bir aralıkta dalgalanabilir ve bu da tahrik edilen çalışma mekanizmasında (örneğin, konveyör bant, takım tezgahı mili vb.) fark edilebilir "sıçramalara" neden olarak iletim doğruluğunu ve iş kalitesini ciddi şekilde etkileyebilir. (2) Darbe ve Titreşim

Zincir hızındaki ani değişim (bir zikzak yönünden diğerine) nedeniyle, zincir ve dişli çark arasındaki kavrama işlemi sırasında periyodik darbe yükleri oluşur. Bu darbe yükü, zincir aracılığıyla dişli çark, şaft ve rulmanlar gibi bileşenlere iletilir ve bu da tüm iletim sisteminde titreşime neden olur.

Titreşim frekansı, dişli çarkın dönüş hızı ve diş sayısı ile de ilişkilidir. Titreşim frekansı, ekipmanın doğal frekansına yaklaştığında veya onunla çakıştığında rezonans meydana gelebilir ve titreşim genliği daha da artabilir. Bu durum sadece ekipmanın normal çalışmasını etklemekle kalmaz, aynı zamanda bileşenlerin gevşemesine ve hasar görmesine, hatta güvenlik kazalarına yol açabilir.

(3) Gürültü Kirliliği

Darbe ve titreşim, gürültünün başlıca nedenleridir. Makaralı zincir tahrikinde, zincir ve dişli çark arasındaki temasın darbesi, zincir dişleri arasındaki çarpışma ve ekipman çerçevesine iletilen titreşimden kaynaklanan yapısal gürültü, makaralı zincir tahrik sistemlerinin gürültüsüne katkıda bulunur.

Çokgen etkisi ne kadar belirginse (örneğin, daha büyük adım, daha az diş, daha yüksek dönüş hızı), darbe ve titreşim o kadar şiddetli olur ve üretilen gürültü o kadar fazla olur. Yüksek gürültü seviyelerine uzun süreli maruz kalma, operatörlerin işitme duyusunu etkilemekle kalmaz, aynı zamanda saha içi üretim kontrolünü ve iletişimi de engelleyerek iş verimliliğini düşürür.

(IV) Artan Bileşen Aşınması

Tekrarlayan darbe yükleri ve titreşim, makaralı zincirler, dişliler, miller ve rulmanlar gibi bileşenlerin aşınmasını hızlandırır. Özellikle:

Zincir Aşınması: Darbe, zincir makaraları, burçlar ve pimler arasındaki temas gerilimini artırarak aşınmayı hızlandırır ve zincir adımını kademeli olarak uzatır (genellikle "zincir gerilmesi" olarak bilinir), bu da çokgen etkisini daha da kötüleştirir.

Dişli Aşınması: Dişli dişleri ile zincir makaraları arasındaki sık çarpışma ve sürtünme, diş yüzeyinde aşınmaya, diş uçlarının keskinleşmesine ve diş kökünde çatlaklara neden olarak dişli geçiş performansını düşürebilir.

Mil ve Yatak Aşınması: Titreşim ve darbe, milleri ve yatakları ek radyal ve eksenel yüklere maruz bırakarak, yatağın yuvarlanma elemanlarında, iç ve dış halkalarında ve mil yataklarında aşınmayı hızlandırır, yatağın kullanım ömrünü kısaltır ve hatta milin bükülmesine neden olur.

(V) İletim Verimliliğinin Azaltılması

Poligon etkisi nedeniyle oluşan darbe, titreşim ve ek sürtünme kayıpları, makaralı zincir tahrik sistemlerinin iletim verimliliğini düşürür. Bir yandan, hız dalgalanmaları çalışma mekanizmasının kararsız çalışmasına neden olarak, dalgalanmaların neden olduğu ek yüklerin üstesinden gelmek için daha fazla enerji gerektirir. Diğer yandan, artan aşınma, bileşenler arasındaki sürtünme direncini artırarak enerji kaybını daha da artırır. Uzun süreli çalışma sonucunda, bu azalan verimlilik, ekipmanın enerji tüketimini önemli ölçüde artırabilir ve üretim maliyetlerini yükseltebilir.

Dördüncüsü, Bilimsel Yanıt: Çokgen Etkisini Azaltmaya Yönelik Etkili Stratejiler

Poligon etkisi, makaralı zincir tahrik sistemlerinin doğal bir özelliği olup tamamen ortadan kaldırılamasa da, uygun tasarım, seçim ve bakım önlemleriyle etkili bir şekilde azaltılabilir ve böylece tahrik sisteminin düzgünlüğü, doğruluğu ve hizmet ömrü iyileştirilebilir. Spesifik stratejiler şunlardır:

(I) Dişli Çark Tasarımı ve Seçiminin Optimizasyonu

Dişli Sayısının Artırılması: Aktarım oranı ve montaj alanı gereksinimlerini karşılarken, dişli sayısının uygun şekilde artırılması, "çokgenin" uzunluğuna oranla kenar sayısını azaltarak anlık dönüş yarıçapındaki dalgalanmayı azaltır ve böylece hız dalgalanmalarının büyüklüğünü etkili bir şekilde en aza indirir. Genel olarak, tahrik dişlisindeki diş sayısı çok az olmamalıdır (genellikle 17'den az diş önerilmez). Yüksek hızlı aktarımlar veya yüksek düzgünlük gerektiren uygulamalar için daha yüksek sayıda dişli (örneğin, 25 veya daha fazla) seçilmelidir. Dişli Adım Çapı Hatalarının Azaltılması: Dişli işleme hassasiyetinin iyileştirilmesi ve dişli adım çapındaki üretim hatalarının ve dairesel salınım hatalarının azaltılması, dişli dönüşü sırasında kavrama noktasının anlık dönüş yarıçapındaki değişikliklerin daha düzgün olmasını sağlayarak şok ve titreşimi azaltır.

Özel diş profiline sahip dişli çarkların kullanımı: Son derece düzgün aktarım gerektiren uygulamalar için, özel diş profiline sahip dişli çarklar (örneğin yay şeklinde dişli çarklar) kullanılabilir. Yay şeklindeki dişler, zincir ve dişli çark arasındaki kavrama sürecini daha düzgün hale getirerek kavrama şokunu azaltır ve böylece çokgen etkisinin etkisini hafifletir.

(II) Zincir Parametrelerinin Doğru Seçilmesi

Zincir adımının azaltılması: Zincir adımı, poligon etkisini etkileyen temel parametrelerden biridir. Adım ne kadar küçükse, "poligonun" kenar uzunluğu o kadar küçük ve zincirin anlık doğrusal hızındaki dalgalanma o kadar az olur. Bu nedenle, yük taşıma kapasitesi gereksinimlerini karşılarken, daha küçük adımlı zincirler seçilmelidir. Yüksek hızlı, hassas aktarım uygulamaları için, küçük adımlı makaralı zincirler (ISO 06B ve 08A standartları gibi) önerilir. Yüksek hassasiyetli zincirlerin seçilmesi: Zincir adım sapmasının, makara radyal salınımının ve burç pimi boşluğunun azaltılması gibi zincir üretim hassasiyetinin iyileştirilmesi, çalışma sırasında daha düzgün zincir hareketi sağlar ve yetersiz zincir hassasiyetinden kaynaklanan poligon etkisini azaltır.

Gerdirme cihazlarının kullanımı: Zincir gerdirme cihazlarının (yaylı gerdiriciler ve ağırlık gerdiriciler gibi) doğru şekilde yapılandırılması, zincirin uygun gerginliği korumasını sağlayarak çalışma sırasında zincir gevşekliğini ve titreşimini azaltır, böylece çokgen etkisinin neden olduğu darbe ve hız dalgalanmalarını hafifletir.

(III) İletim sisteminin işletme parametrelerinin kontrolü
Aktarım hızının sınırlandırılması: Dişli çark hızı ne kadar yüksek olursa, poligon etkisi nedeniyle oluşan hız dalgalanması, darbe ve titreşim de o kadar büyük olur. Bu nedenle, aktarım sistemi tasarlanırken, zincir ve dişli çark özelliklerine göre aktarım hızı uygun şekilde sınırlandırılmalıdır. Standart makaralı zincirler için, izin verilen maksimum hız genellikle ürün kılavuzunda açıkça belirtilir ve buna kesinlikle uyulmalıdır.

Aktarım oranının optimizasyonu: Makul bir aktarım oranı seçmek ve aşırı büyük oranlardan (özellikle hız düşürme aktarımlarında) kaçınmak, tahrik edilen dişlinin açısal hız dalgalanmalarını azaltabilir. Çok kademeli bir aktarım sisteminde, çokgen etkisinin daha yüksek hız kademesi üzerindeki etkisini en aza indirmek için en yüksek aktarım oranı daha düşük hız kademesine atanmalıdır.

(IV) Ekipman Kurulumu ve Bakımının Güçlendirilmesi

Montaj doğruluğunu sağlayın: Makaralı zincir tahrik sistemi monte edilirken, tahrik eden ve tahrik edilen dişli eksenleri arasındaki paralellik hatasının, iki dişli arasındaki merkez mesafesi hatasının ve dişli uç yüzeyindeki dairesel salınım hatasının izin verilen aralıkta olduğundan emin olun. Yetersiz montaj doğruluğu, yük dengesizliğini ve zincir ile dişli arasındaki zayıf kavramayı daha da kötüleştirerek çokgen etkisini daha da artırabilir.

Düzenli Yağlama ve Bakım: Makaralı zincir ve dişlilerin düzenli olarak yağlanması, bileşenler arasındaki sürtünmeyi azaltabilir, aşınmayı yavaşlatabilir, zincir ve dişlilerin kullanım ömrünü uzatabilir ve ayrıca şok ve titreşimi bir ölçüde azaltabilir. Ekipmanın çalışma ortamına ve koşullarına bağlı olarak uygun bir yağlayıcı (örneğin yağ veya gres) seçin ve ekipmanı belirtilen aralıklarla yağlayın ve kontrol edin. Aşınmış parçaları derhal değiştirin: Zincirde önemli ölçüde adım uzaması (genellikle orijinal adımın %3'ünü aşan), makara aşınması şiddetli olduğunda veya dişli aşınması belirtilen limiti aştığında, aşırı bileşen aşınmasının çokgen etkisini kötüleştirmesini ve potansiyel olarak ekipman arızasına yol açmasını önlemek için zincir veya dişli derhal değiştirilmelidir.

Beşinci olarak, Özet
Makaralı zincirlerin çokgen etkisi, iletim yapısının doğal bir özelliğidir. İletim hızı stabilitesini etkileyerek, şok titreşimi ve gürültü oluşturarak ve bileşen aşınmasını hızlandırarak iletim sisteminin performansını ve kullanım ömrünü önemli ölçüde etkiler. Bununla birlikte, çokgen etkisinin prensiplerini ve özel tezahürlerini iyice anlayarak ve bilimsel ve uygun azaltma stratejileri (örneğin, dişli ve zincir seçiminin optimize edilmesi, çalışma parametrelerinin kontrol edilmesi ve kurulum ve bakımın güçlendirilmesi) uygulayarak, çokgen etkisinin olumsuz etkilerini etkili bir şekilde azaltabilir ve makaralı zincir iletiminin avantajlarından tam olarak yararlanabiliriz.