Производствен инженер в корейска индустриална пекарна определи заместител на повреден... задвижваща верига на задвижване на тестомесачка. Тя взе табелката с данни на двигателя — 7,5 kW при 1450 об/мин — приложи ANSI сервизен коефициент от 1,3 за умерен удар, намери подходяща верига в таблицата за избор и я поръча. Замяната се повреди на същото място след 1100 часа, почти точно съответствайки на експлоатационния живот на оригинала. Изборът на верига беше технически правилен за стандартно приложение с умерен удар. Това, което не отчиташе, беше, че тестомесачката стартира с пълно натоварване три пъти на смяна — студено, твърдо тесто — и всяко пускане достига пик при приблизително 4 пъти работния въртящ момент за първите 2–3 секунди. Системата за сервизен коефициент на ANSI се прилага за стационарни и умерени циклични натоварвания; тя не улавя инерционните пускащи натоварвания. Проектирането на задвижването за пускащия въртящ момент, а не за работния въртящ момент, би изисквало верига с два размера по-голяма или хидравлична връзка нагоре по веригата, за да се ограничи пикът при пускане. Нито една от опциите не беше разгледана, тъй като условието за пускане не беше включено в изчислението за избор.
Избиране на правилното задвижваща верига изисква последователно разглеждане на четири отделни инженерни въпроса и изисква на всеки въпрос да се отговори за действителното работно състояние, а не за състоянието, посочено на табелката с данни. Това ръководство предоставя метода за всяка стъпка.
Стъпка 1 — Определяне на коригираната проектна мощност
Методът за избор по ANSI B29.1 започва с коригираната проектна мощност, която е мощността от табелката на двигателя, умножена по сервизен коефициент, който отчита характера на натоварване на задвижваната машина. Публикуваните сервизни коефициенти на ANSI са:
| Тип натоварване | Зареждане на символ | ANSI фактор на обслужване | Примери за типично оборудване |
|---|---|---|---|
| Гладко | Постоянен въртящ момент, без импулси | 1.0 | Центробежни помпи, вентилатори, бъркалки за течности |
| Умерен шок | Циклични или пулсиращи, с от време на време пикове | 1,3–1,5 | Лентови транспортьори, тестомесачки, машинни инструменти |
| Тежък шок | Силни, периодични пикове, обрати | 1,7–2,0 | Трошачки за скали, преси, компресори (бутални) |
Освен стандартния коефициент на обслужване, в специфични случаи се прилагат два допълнителни множителя: a многоверижен фактор (при използване на дуплексна или триплексна верига, номиналната мощност се умножава съответно по 1,7 или 2,5, а не просто се удвоява или утроява, тъй като нишките не разпределят натоварването идеално равномерно); и коефициент на зъбно колело на празен ход (обикновен празен ход от страната на хлабината намалява номиналната мощност с приблизително 10–15% поради допълнителния цикъл на умора от огъване).
Стъпка 2 — Изберете стъпка на веригата от таблицата с номинална мощност
Връзката между предавателното число, скоростта на вала и въртящия момент е от основно значение за правилния избор на стъпка на веригата.
Диаграмите за номинална мощност по ANSI B29.1 съпоставят всяка комбинация от коригирана проектна мощност (kW) и скорост на малкото зъбно колело (RPM) с препоръчителната стъпка на веригата. Диаграмата е разделена на области - всяка област е ограничена от минимални и максимални обороти при номиналната мощност на веригата за всяка стъпка. Правилната стъпка е тази, чиято област съдържа проектната точка (пресечната точка на мощност × RPM).
Две правила за избор, които самата диаграма не съобщава: първо, когато проектната точка попада близо до границата между две зони на стъпка, винаги избирайте по-малката стъпка и проверявайте дали двужилната смазка в по-малката стъпка е за предпочитане пред едножилната в по-голямата. Второ, при ниски скорости (под приблизително 100 об/мин на малкото зъбно колело), номиналните мощности на диаграмата стават консервативни, тъй като образуването на смазочен филм става незначително — при много ниски скорости, избирането на следващия по-голям размер от резултата на диаграмата и задаването на непрекъснато смазване е правилният подход, независимо от границата на диаграмата.
| Стъпка на веригата | Практически диапазон на скоростта (обороти в минута) | Номинална мощност при 500 об/мин (kW, 17T) | Номинална мощност при 1450 об/мин (kW, 17T) | Максимална препоръчителна скорост (об/мин, 17T) |
|---|---|---|---|---|
| #35 (9,525 мм) | 400–3000+ | 0.37 | 0.82 | 4,800 |
| #40 (12,70 мм) | 200–2500 | 1.20 | 2.90 | 3,200 |
| #50 (15,875 мм) | 150–2000 | 2.30 | 5.20 | 2,500 |
| #60 (19,05 мм) | 100–1800 | 4.20 | 9.10 | 2,000 |
| #80 (25,40 мм) | 60–1200 | 9.50 | 19.5 | 1,400 |
| #100 (31,75 мм) | 40–900 | 18.0 | 35.5 | 1,100 |
| #120 (38,10 мм) | 30–700 | 30.0 | 57.0 | 800 |
Всички номинални мощности в тази таблица се отнасят за едножилна верига със 17 зъба и капково смазване тип 2. Действителната номинална мощност се увеличава с броя на зъбите (17T → 21T добавя приблизително 18% капацитет) и намалява при недостатъчно смазване (ръчното смазване при номинална скорост намалява ефективния капацитет с 30–40% от стойността тип 2). Таблицата е отправна точка за избор на верига, а не крайна точка — винаги сверявайте с публикуваната от производителя таблица за избор за конкретния клас верига, който се разглежда.
Стъпка 3 — Изберете брой зъби на зъбните колела и потвърдете предавателното число
След като стъпката на веригата бъде потвърдена, броят на зъбите на зъбното колело се избира, за да се постигне необходимото предавателно число на скоростта. Формулата за предавателно число е точна за верижните предавки поради положителното зацепване:
Три правила за броя на зъбите, които влияят на качеството на задвижването отвъд предавателното число:
ANSI B29.1 определя 17 зъба като практически минимум за плавна и тиха работа. Под 17 зъба, изменението на скоростта, породено от полигоналния ефект, надвишава ±1.7%, което води до чуваем шум и измерими пулсации на скоростта на вала. Под 13 зъба ъгълът на обвиване на малкото зъбно колело пада под 120°, което намалява броя на зацепващите се зъби и изисква намаляване на публикуваните номинални мощности. Използвайте минимум 17T на задвижващия механизъм; 21T или повече за прецизно индексиращи и серво-свързани задвижвания.
Използването на нечетен брой зъби на едното зъбно колело и четен брой на другото гарантира, че всяка ролка контактува с всеки зъб на своето зъбно колело, вместо многократно да контактува с един и същ зъб. Това разпределя износването по цялата обиколка на зъбното колело, вместо да го концентрира върху онази част от зъбите, които биха били многократно зацепени от едни и същи ролки. Ефектът е най-силно изразен, когато дължината на веригата е цяло кратно на стъпката - избягването на тази връзка на „лов на зъби“ чрез използване на брой зъби с общ коефициент 1 води до измеримо по-равномерно разпределение на износването.
ANSI B29.1 препоръчва максимално едностепенно предавателно число от 7:1. Над това число ъгълът на обвиване на малкото зъбно колело пада до точката, при която опъването на веригата не може да се поддържа надеждно без обтегач. По-практично, числата над 5:1 в едностепенно задвижване обикновено се решават по-добре чрез двустепенно верижно задвижване или комбинирана схема от верига и скоростна кутия - голямото задвижвано зъбно колело, необходимо за число 7:1 при обичайни скорости на вала, става физически непрактично при средни и големи стъпки на веригата.
Стъпка 4 — Разстояние между центровете, дължина на веригата и настройка на провисването
Препоръчителното разстояние между центровете за стандартни хоризонтални верижни предавки е 30–50 пъти стъпката на веригата. За верига ANSI #60 със стъпка от 19,05 мм това дава препоръчителен диапазон от 571–952 мм. По-малко от 30 стъпки намаляват ъгъла на обвиване на малкото зъбно колело; повече от 50 стъпки създават дълъг свободен ход от страната на хлабината, който развива резонансни вибрации при определени диапазони на оборотите. И двата крайни случая изискват допълнителни мерки - обтегач при къси центрове, водач в централния ход или амортисьор на вибрациите при дълги ходове.
Дължината на веригата в стъпки (звена) се изчислява от:
Закръглете резултата до най-близкото четно число, за да получите стандартно пълно свързващо звено (полузвънките или отместените звена са по-слаби и трябва да се избягват във всички приложения, освен при леки товари). След това разстоянието между центровете се регулира леко, за да се побере веригата с цялото звено — намалете разстоянието между центровете, ако закръглявате надолу, и увеличете, ако закръглявате нагоре.
Провисването от страната на хлабавия механизъм за хоризонтално задвижване трябва да се настрои на приблизително 2% от разстоянието между центровете. За задвижване с разстояние между центровете от 600 мм, правилното провисване – измерено в центъра на долния ход на веригата, когато задвижването е в покой – е около 12 мм. Преопънатата верига увеличава натоварването на лагерите и се нагрява повече; недостатъчното опъване позволява на хлабавия механизъм да се разклаща и увеличава скоростта на удар при зацепване на ролката върху задвижващото зъбно колело. При задвижвания с вертикални или наклонени ходове на веригата, изискването за провисване намалява до 0–1% разстояние между центровете, защото гравитацията подпомага опъването на веригата в долния участък.
Стъпка 5 — Избор на система за смазване, която да съответства на номиналната мощност
Диаграмите за номинална мощност по ANSI са публикувани за специфични видове смазване. Използването на метод за смазване с по-нисък клас от номиналния тип смазване намалява ефективния капацитет на мощност от табличната стойност. Това е най-често пренебрегваният аспект при избора на верижна предавка, тъй като решението за смазване често се взема независимо от размера на веригата - от инженера по поддръжката, след като механичният дизайн е завършен.
Системи за задвижващи вериги, инсталирани в контролирани индустриални среди — изборът на система за смазване е също толкова важен, колкото и изборът на размер на веригата.
| Вид смазване | Метод | Приложима скорост (обороти в минута, малко зъбно колело) | Мощностен капацитет спрямо номинален |
|---|---|---|---|
| Тип 1 — Ръчно | Периодично четкане или стискане на бутилката до отпусната страна | Под 200 оборота в минута | 60–70% с номинална |
| Тип 2 — Капково | Дозирано масло капе от резервоара към веригата вътре | 200–1000 об/мин | 100% от номиналната стойност (на базата на графиката) |
| Тип 3 — Баня / Слингър | Веригата потъва в масления картер или диска, което води до попадане на масло върху веригата | До 2000 оборота в минута | 130–150% с номинална |
| Тип 4 — Принудителен поток | Маслената помпа осигурява непрекъснат поток; филтър + охладител | Всички скорости, включително над 2000 об/мин | 150–175% с номинална |
Последиците от тази таблица са значителни за проектирането на задвижването. Верига, избрана на границата на номиналния си капацитет при капково смазване тип 2 и след това монтирана само с ръчно смазване, работи ефективно при 140–1671 TP3T от капацитета си – състояние, което ще доведе до умора на веригата преди проектния експлоатационен живот, независимо от качеството на веригата. Обратно, преминаването от капково към смазване в маслена баня на съществуващо задвижване може ефективно да увеличи мощността с 30–501 TP3T, понякога отлагайки изцяло проекта за увеличаване на размера на веригата.
Шест грешки при избора на задвижваща верига, които са причина за повечето преждевременни повреди
Мощността на табелката на двигателя е максималната непрекъсната мощност, а не средната работна мощност. 7,5 kW двигател, задвижващ полунатоварен конвейер с ефективно натоварване от 3,8 kW, трябва да използва ефективното натоварване за избор, а не табелката с данни - тази грешка може да превиши спецификацията на веригата с 50–100%, което води до загуба на разходи, но е безвредно. Опасната посока е прилагането на коефициента на обслужване към табелката с данни, когато задвижването рутинно достига пикове над табелката с данни по време на стартиране или преходни условия.
Директното стартиране на двигателя (DOL) произвежда 5–7 пъти номиналния въртящ момент за 0,5–2 секунди. При верижна предавка, директно свързана с двигателя (без ремък или хидравлична връзка за абсорбиране на пиковия пуск), този пиков въртящ момент се предава изцяло през веригата. При 6 пъти номиналния въртящ момент, верига, правилно оразмерена за стационарно състояние с коефициент на безопасност 7:1, е моментно с коефициент на безопасност 1,2:1 – под прага на единична повреда за натрупване на повреди от умора.
Изборът на верига и изборът на смазване трябва да се извършват едновременно. Верига, избрана на горната граница на нейния рейтинг за капково смазване тип 2 и след това монтирана без капково масло — разчитайки на месечно ръчно смазване — работи на 40–50% над действителния си капацитет при инсталираните условия на смазване.
Използването на 13 или 15 зъба за пестене на място въвежда описания по-горе полигонален ефект и вълните от скоростта. Това е компромис в дизайна, а не инженерна оптимизация. Ако пространството наистина не може да побере 17-зъбно зъбно колело на необходимото междуосово разстояние, правилният отговор е да се промени стъпката на веригата, а не минималният брой зъби.
Офсетовото звено (половин звено) намалява локалната дълготрайност на умора в това съединение с 20–35% в сравнение с пресово съединение. При стандартни лекотоварни приложения това е приемливо. При тежки или силно удароустойчиви задвижвания правилният подход е да се регулира междуцентровото разстояние, за да се побере четен брой звена, и да се използва пресово съединение тип нитове.
Зъбно колело, което се е движило по удължена верига, е с модифицирана геометрия на зъбите, за да съответства на удължената стъпка. Монтирането на нова верига върху модифицирана геометрия на зъбите води до ускорено ранно удължаване — новата верига достига прага си за подмяна за част от нормалния експлоатационен живот. Сменете както веригата, така и зъбните колела при достигане на прага на удължаване.
Приложения, при които правилният избор на задвижваща верига има най-голямо значение
Серво-задвижвани индексиращи системи. Серводвигателите, работещи в приложения за прецизно позициониране, толерират много малки вариации на скоростта във верижното задвижване. Полигоналният ефект от ниския брой зъби се проявява като синусоидална грешка в позицията на задвижвания вал — 17-зъбен драйвер произвежда вариация на скоростта от ±1,7%, което съответства на грешка в позицията от приблизително ±0,3 мм при радиус на делителната окръжност от 100 мм. За високопрецизно индексиране, минимум 21 зъба на драйвера, с фиксирано централно разстояние (без регулируем обтегач с хлабина) и смазване в маслена баня, осигуряват най-добрата комбинация от точност на позициониране и експлоатационен живот. Вижте нашата гама от зъбни колела с готов отвор за прецизни задвижвания за съвместими конфигурации.
Задвижвания на селскостопанска техника. Задвижванията на наклонната камера, вършачката и елеватора на комбайна работят при силно променливи натоварвания в абразивна среда. Принципът на избор тук е да се оразмери задвижващата верига за най-лошия сценарий на натоварване - а не за средното - и да се посочи верига с уплътнение с О-пръстен за критичните задвижвания, където достъпът до смазване е ограничен. Уплътнена верига ANSI #80 или #100 в наклонната камера на комбайна ще издържи 4-6 пъти по-дълго от отворена верига с еквивалентен рейтинг при корейски полеви условия. Уплътнена варианти на ролкови вериги за селскостопански приложения се предлагат в размери на стъпката от #60 до #120.
Непрекъснати двигатели на преработвателната промишленост. Хартиените фабрики, циментовите заводи и сервизните центрове за стомана често използват верижни задвижвания непрекъснато в продължение на седмици между планираните периоди за поддръжка. За тези приложения изборът трябва да се основава на минимален експлоатационен живот от 10 000 часа, което изисква избор на верига с работно натоварване не по-голямо от 8–10% от минималното натоварване на скъсване с непрекъснато смазване с циркулация на масло. Това изглежда много консервативно – и е умишлено – защото непланираният престой в индустриите с непрекъснат процес обикновено струва 10–30 пъти цената на самата верига на инцидент.
Често задавани въпроси
Нека нашите инженери проверят избора ви на задвижваща верига
Изпратете данните за вашето приложение — мощност на двигателя, скорост, вид натоварване, достъп до смазване и околна среда — и ние ще потвърдим стъпката на веригата, коефициента на обслужване, броя на зъбите на зъбните колела и спецификацията за смазване, преди да бъдат ангажирани каквито и да е части. Преглед на спецификацията без обвързване в рамките на един работен ден.
Редактор: Cxm
