Анатомия на ролкова верига: Обяснение на всеки компонент

Инженер по поддръжката в корейски циментов завод смени износен ролкова верига Миналата година използвах нещо, което изглеждаше като идентична част от друг доставчик. Стъпката съвпадаше. Ширината изглеждаше правилна. Шест седмици по-късно веригата се беше разтегнала неравномерно, зъбите на зъбното колело бяха започнали да се закачат и планираният двучасов прозорец за поддръжка се беше превърнал в 14-часово прекъсване. Основната причина беше проста: резервната верига използваше различна диаметър на ролката — такъв, който не е легнал правилно в основата на зъба на зъбното колело. Детайлът е бил размерно близък, но не е отговарял на спецификацията.

Този вид грешка се случва по-често, отколкото повечето екипи по снабдяване искат да признаят, и почти винаги произтича от третирането на ролковата верига като единична взаимозаменяема стока, а не като съвкупност от пет отделни компонента, всеки със собствена спецификация на материала, размерно допустимо отклонение и режим на повреда. След като разберете какво всъщност прави всеки компонент, покупките на грешни части стават много по-трудни за извършване.

Петте основни компонента на ролкова верига

Всеки стандарт ANSI ролкова верига — независимо от размера на стъпката от #25 до #240 — е изградена от едни и същи пет компонента, сглобени в един и същ повтарящ се модел. Терминологията се различава леко между стандартите ANSI B29.1 и ISO 606, но физическите компоненти са функционално идентични. Това, което различава качествена верига от нестандартна, не е списъкът с компоненти, а точността на размерите, класът на материала и обработката на повърхността, приложена към всяка от тези пет части.

Петте компонента са вътрешната свързваща плоча, външната свързваща плоча (наричана още свързваща плоча), свързващият щифт, втулката на ролката и свободната ролка. Всеки един от тях има специфична функция за носене на товар или износоустойчивост и всеки един се поврежда по характерен начин, когато спецификацията е грешна или смазването е недостатъчно.

Как всеки компонент носи товара - и защо се износва

Вътрешната свързваща плоча е щанцована от студеновалцувана лента от средновъглеродна стомана. Двата отвора, щанцовани за втулките, са точките на концентрация на напрежение - при циклично натоварване от опън, пукнатините от умора се разпространяват от ръба на тези отвори. Ето защо производителите на качествени вериги използват ръбове на отворите с контролиран радиус и дробеструйно обработват плочите след щанцоване: остатъчното напрежение от натиск на повърхността на отвора се съпротивлява на образуването на пукнатини от умора.

Външната свързваща плоча служи за структурно подобна цел, но е пресована върху свързващите щифтове, а не върху втулки. Интерференцията при пресоване е специфицирана с допустими отклонения по ANSI B29.1 — обикновено 0,010–0,025 мм за стандартни размери на стъпката — и именно тази интерференция предотвратява въртенето на щифта във външната плоча. Ако пресоването е недостатъчно (често срещан дефект в качеството на бюджетните вериги), щифтът се върти в отвора на външната плоча и ускорява износването едновременно на двете контактни повърхности.

The свързващ щифт е най-критично термично обработеният компонент във верижния възел. Той трябва да е достатъчно твърд на повърхността (55–60 HRC), за да устои на абразивното износване от въртящия се отвор на втулката, но същевременно достатъчно здрав в сърцевината, за да устои на торсионните срязващи натоварвания, причинени от ударно натоварване. Напълно закалените щифтове не са подходящи за това приложение — напълно закалените щифтове ще се счупят при ударно натоварване, вместо да абсорбират енергията еластично. Цементираните щифтове с дълбочина на корпуса 0,5–1,2 мм са стандартният подход за щифтове във вериги с клас на защита над #40.

The ролкова втулка е единственият компонент, който е най-отговорен за това, което обикновено се нарича „разтягане на веригата“. Този термин е технически подвеждащ. Металът не се разтяга. Това, което всъщност се случва, е, че вътрешният отвор на втулката се износва спрямо повърхността на болта в продължение на милиони цикли на шарнирно завъртане, увеличавайки ефективния диаметър на хлабината между болта и втулката. Всяко съединение между болта и втулката, което се износва с 0,05 мм, добавя 0,05 мм към ефективната стъпка на това звено. Във верига ANSI #60 с номинална стъпка от 19,05 мм, верига от 100 звена, която е износена с 0,08 мм на съединение, сега се измерва така, сякаш има стъпка от 19,13 мм - което е точно условието, което кара веригата да се движи нагоре по зъбите на зъбното колело и да ускори износването на зъбите.

The свободен валяк е компонентът, който отличава ролковата верига от втулковата верига. Тя се върти свободно по външната повърхност на втулката, когато веригата се зацепва със зъба на зъбното колело. Този търкалящ се контакт, а не плъзгащ се контакт, е това, което дава на ролковата верига предимство по отношение на ефективността ѝ пред обикновената втулкова верига. Ролката абсорбира удара от зацепването върху основата на зъба на зъбното колело, разпределяйки контактното напрежение върху извитата повърхност на ролката, вместо да го концентрира в една точка. При силно ударно натоварване обаче ролката може да се счупи, ако повърхностната ѝ твърдост надвишава якостта на разрушаване на материала – друга причина, поради която спецификациите за дълбочината на корпуса и якостта на сърцевината на ролките са също толкова важни, колкото и повърхностната твърдост.

ANSI срещу ISO: Как се различават стандартите и защо това е важно за подмяната

Най-често срещаната грешка при заместване между стандартите възниква между вериги по ANSI B29.1 и ISO 606 с еквивалентна стъпка. Размерите на стъпката са дефинирани идентично - веригата ANSI #40 и веригата ISO 08A имат стъпка от 12,70 мм. Ето защо веригите изглеждат взаимозаменяеми в каталога. Не са. Диаметрите на ролките се различават: ANSI #40 определя ролка 7,92 мм, докато ISO 08A определя ролка 7,95 мм. Вътрешната ширина на звената също се различава леко. Когато верига ISO 08A се движи върху зъбно колело, изрязано за геометрия ANSI #40, ролката не ляга на правилната дълбочина в основата на зъба и зъбите на зъбното колело започват да се износват асиметрично в рамките на няколкостотин работни часа.

Практическият извод от тази таблица е, че за #50 и нагоре, диаметрите на ролките по ANSI и ISO се доближават. Под #50 разликите са достатъчно големи, за да причинят забележимо несъответствие. За ANSI #35 (стъпка от 9,525 мм) изобщо няма еквивалент по ISO — този размер на стъпката е чисто американски стандарт и заместването му с метрично близка верига по DIN 8187 ще доведе до незабавна несъвместимост на зъбните колела.

Където познаването на компонентите на ролковите вериги пряко влияе върху оперативните разходи

Селскостопанска техника. Зърнокомбайните, вършачките за ориз и задвижванията на зърнените елеватори работят с вериги в прашна, абразивна среда, където интервалите на смазване са трудни за поддържане. При тези условия отворът на втулката се износва по-бързо, отколкото във всяка чиста промишлена среда. Уплътнената верига (тип O-пръстен или X-пръстен) използва еластомерни уплътнения на всяко съединение между болт и втулка, за да задържа фабрично нанесената грес за постоянно - уплътненията предотвратяват навлизането на абразивни частици в хлабината между болт и втулка. Специфицирането на уплътнена верига за задвижванията на наклонената камера на комбайна може да удължи експлоатационния живот от 3 до 5 пъти в сравнение със стандартната отворена ролкова верига в същото приложение.

Конвейерни и транспортни системи. Конвейерните системи с плосък връх и веригите за закрепване изискват размерите на външните свързващи плочи да се придържат към строги допуски, тъй като закрепващите елементи са заварени или завинтени директно към външната плоча. Ако дебелината на външната плоча варира, подравняването на закрепващите елементи излиза извън спецификацията и веригата натоварва странично зъбното колело. За тези приложения, стандартна ANSI ролкова верига В конфигурацията за закрепване A2 или K1 трябва да се посочи потвърден толеранс на дебелината на външната плоча — не просто се подрежда само по размер на стъпката.

Преработка на храни и напитки. Веригите от неръждаема стомана използват неръждаема стомана 304 или 316 за звената и щифтовете, но втулката и ролката обикновено все още са изработени от въглеродна стомана, тъй като синтерованите втулки от неръждаема стомана не са широко достъпни. Ето защо веригата от неръждаема стомана не е наистина „изцяло от неръждаема стомана“ - вътрешните износващи се компоненти остават въглеродна стомана. В наистина корозивни среди с измиване, решението не е изцяло верига от неръждаема стомана (която не съществува в стандартна форма), а зъбни колела от UHMW пластмаса, които елиминират изцяло смазването в позициите на празните колела, комбинирани със запечатана верига с външна плоча от неръждаема стомана за позициите на задвижването.

Минно дело и цимент. Веригите от инженерен клас (серия 55, серия 67, серия 81X) са структурно различни от стандартните ролкови вериги — цевта (втулката) е много по-голяма пропорционално на стъпката, по-специално за да се увеличи площта на лагеруване на болтовете и да се устои на ударните натоварвания от влачещите конвейери. Поръчването на стандартна ролкова верига ANSI като заместител на веригата от инженерен клас в влекащ конвейер за минни цели ще доведе до повреда на болтовете от срязване, обикновено в рамките на 200–400 часа работа.

Автоматизация и опаковане. При скорости над 600 об/мин на малкото зъбно колело, шумът от ролките става значителен и полигоналният ефект (вариация на скоростта, причинена от ъгловия модел на зацепване на веригата) започва да причинява вибрации в прецизните индексиращи системи. За тези приложения, намаляването на стъпката на веригата и увеличаването на броя на зъбите на малкото зъбно колело - вместо използването на една верига с голяма стъпка - е правилният инженерен подход. Верига #35 с 25 зъба ще се движи по-плавно и с по-малко пулсации на скоростта, отколкото верига #60 с 11 зъба, дори ако двете конфигурации предават еднаква мощност.

Ролкови верижни задвижвания в приложения за обработка на материали и конвейери — където спецификациите на компонентите на веригата директно определят времето за работа на системата.

Как правилно да идентифицирате ролкова верига за подмяна

Само стъпката на веригите не е достатъчна, за да се определи верига за смяна. Тези три измервания, взети от износената верига с помощта на шублер, еднозначно идентифицират серията на веригата:

1. Разстояние между пиновете: Измерете през точно 10 звена и разделете на 10. Това осреднява всяко износване на отделното съединение и дава по-точно номинално разстояние, отколкото измерване на едно звено. Сравнете с таблицата за разстояние между зъбците по ANSI B29.1 или ISO 606.
2. Външен диаметър на ролката (цевта): Измерете външния диаметър на ролката с шублер, а не с втулката. Това е измерването, което отличава ANSI #40 от ISO 08A и предотвратява най-често срещаната грешка при заместване. Измерете няколко ролки - ако те се различават с повече от 0,15 мм, веригата е претърпяла неравномерно износване и трябва да се смени изцяло, а не да се снажда.
3. Вътрешна ширина на връзката: Светлото разстояние между двете вътрешни пластини на зъбното колело в средата на разстоянието. Това потвърждава правилната съвместимост на ширината на лицевата страна на зъбното колело. Вътрешна ширина, която е твърде тясна за лицевата страна на зъбното колело, ще доведе до странично натоварване на веригата от вътрешните пластини към зъбите на зъбното колело при всеки цикъл на зацепване.

След като трите измервания потвърдят серията на веригата, окончателното решение е спецификацията на материала. Стандартната верига от въглеродна стомана покрива по-голямата част от приложенията, работещи под 100°C, с периодичен достъп до смазване. Варианти на ролкови вериги от неръждаема стомана или никелирани са предназначени за корозивни среди, а не за приложения с висока температура — неръждаемата стомана губи значителна якост на опън над 300°C, а публикуваните номинални товароносимости за вериги от неръждаема стомана обикновено са с 15–20% по-ниски от еквивалентите на въглеродна стомана със същата стъпка.

Често задавани въпроси