Корейски конвейер за автомобилни части, работещ в завод за каросерии на автомобили, беше подменен през 2023 г., след като ускорено разследване на износването на веригата установи удължение от 3% само за 14 месеца, при проектиран 30-месечен интервал за подмяна. Основната причина беше пружинен автоматичен обтегач, който беше достигнал края на диапазона си на опъване 8 месеца по-рано, оставяйки хлабината на веригата с приблизително 6% над проектирания допустим провис. Операторът беше забелязал повишения шум от веригата, но го отдаде на „счупването“ на веригата след промяна на формата. През 8-те месеца на недостатъчно опъване, хлабината на веригата беше причинила ударно натоварване на задвижващото зъбно колело - всеки път, когато дължината на хлабината на веригата беше внезапно спряна от зъбното колело, което я опъваше, се генерираше ударно натоварване, което беше 2,5 пъти по-голямо от стационарното опъване на веригата. Това циклично шоково натоварване е увеличило скоростта на удължаване с коефициент 3,2 за периода на работа с недостатъчно опъване. Индикаторът за скалата за натягане на обтегача, който показва оставащия ход, е бил скрит от предпазен панел и никога не е бил проверяван.
Правилното опъване на веригата не е еднократна настройка при монтажа — това е параметър, който се променя през експлоатационния живот на веригата и изисква периодично наблюдение и повторно регулиране. Механизмите на това отклонение и измеримите последици от недостатъчното или прекомерното опъване са предмет на тази статия.
Последиците от неправилното опъване на веригата
Веригата е твърде хлабава
- Провисването на веригата се забива в зъбите на зъбното колело — ударни натоварвания 2–4× стационарно напрежение
- Ускорено удължение от циклично ударно натоварване в точката на зацепване
- Дерайлиране на веригата при задвижвания с малка стъпка или високоскоростни задвижвания
- Повишен шум — тракане по водещите устройства и вътрешните части на предпазителя
- Прескачане на зъбите на веригата на водещото зъбно колело по време на пикови натоварвания
- Повишена вибрация, предавана на съседни компоненти и конструкция
- Провисване от хлабавата страна = 2–3% от дължината на разстоянието между зъбните колела
- Плавно зацепване на ролката с проектирана дъга на лягане върху зъба на зъбното колело
- Натоварвания на лагерите върху задвижващия и задвижвания вал при проектни стойности
- Шум на проектно ниво — без тракане, без камшик
- Обтегачът е в обхвата си на регулиране с налично резервно опъване
- Износване на веригата и зъбното колело при проектирани експлоатационни срокове
- Повишеното статично опъване на веригата увеличава натоварването на лагерите с 30–80%
- Ускорено износване на втулките на щифтовете поради постоянно високо контактно налягане
- Претоварен задвижващ двигател — измерено увеличение на тока от 5–20%
- Устойчивостта на умора на вала и лагера намалява пропорционално на увеличаването на натоварването на лагера
- Веригата няма провисване от хлабавата страна, за да абсорбира вибрациите — високочестотен шум
- Най-честа причина: ръчно презатягане „за намаляване на шума“ при монтаж
Противно на интуицията: пренатягането на верижна предавка води до по-голямо износване на лагерите, отколкото недонатягането при същото ниво на натоварване. Твърде хлабава верига генерира ударни натоварвания върху зъбното колело — увреждайки веригата и зъбното колело директно, но не и лагерите на вала (ударът се абсорбира от еластичността на веригата и пластичната деформация). Прекомерно опъната верига прилага постоянно високо радиално натоварване върху лагерите на задвижващия и задвижвания вал непрекъснато — натоварвайки лагерите с 30–801 TP3T над проектната стойност във всеки момент от работата. Умората на лагера L10 се увеличава с обратната кубична стойност на радиалното натоварване — увеличение на натоварването с 401 TP3T от пренатягане намалява живота на лагера до приблизително (1/1,4)³ = 361 TP3T от проектния живот. Появите на повреди в лагери на задвижвания, които наскоро са били „правилно поддържани“, често се дължат на пренатягане, приложено при последния интервал на регулиране.
Спецификация за правилно опъване: Правило за провисване 2–3% и къде се прилага
ANSI B29.1 определя правилното опъване от страната на хлабавия проводник за верижна предавка, като такова, което води до провисване от приблизително 2–3% от неподдържаната дължина на участъка от страната на хлабавия проводник. За хоризонтална предавка с разстояние от 600 мм между зъбните колела от страната на хлабавия проводник, правилното провисване е 12–18 мм, измерено в средата на участъка на хлабавия проводник. Тази спецификация – често наричана „правило за провисване 2%“ – се прилага за хоризонтални предавки с участъци между 30 и 50 пъти стъпката на веригата.
| Конфигурация на устройството |
Правилно провисване |
Причина за корекцията |
Метод на измерване |
| Хоризонтално, междуосово разстояние 30–50× стъпка |
2–3% обхват |
Стандартно референтно условие ANSI B29.1 |
Линийка + прав ръб в средата на хлабавата страна на разстоянието |
| Наклонена (централната линия >45° спрямо хоризонталата) |
1–1,5% обхват |
Гравитацията подпомага веригата да се закачи върху зъбното колело — необходима е по-малка хлабина; прекомерната хлабина позволява дерайлиране по наклони |
Същото - измерване на провисването на долната нишка |
| Вертикално задвижване (валове подредени един над друг) |
Минимум — почти опънат |
Няма провисване от гравитацията — настройте обтягането така, че веригата да е здрава, но не и преопъната. Няма видимо странично отклонение под натиск с ръка. |
Странично отклонение при натиск от 10 N: приемливо 5–15 mm |
| Висока скорост (скорост на веригата >5 м/с) |
1.5–2% обхват |
Центробежното напрежение във веригата намалява ефективното провисване — необходимо е по-малко статично провисване |
Измерете статичното провисване при спряно задвижване |
| Късо междуосово разстояние (<20× стъпка) |
Почти опънато — обтегачът е задължителен |
Много късият обхват оставя веригата недостатъчна за провисване. Използвайте регулируемо междуосово разстояние или обтегач на празен ход, за да поддържате правилното опъване, докато веригата се удължава. |
Метод на странично отклонение чрез тласък |
Видове обтегачи: Как работи всеки от тях и за кои приложения е подходящ
Регулируемо централно разстояние (плъзгащи се основи)
Ръчно · Най-често срещано
Задвижващият двигател или задвижваната машина е монтирана върху плъзгаща се основа, която позволява ръчно увеличаване на разстоянието между центровете чрез регулиране на болт. Увеличаването на разстоянието между центровете увеличава опъването на веригата. Просто, надеждно, без допълнителни компоненти. Ограничение: изисква периодично ръчно регулиране при удължаване на веригата — обикновено на всеки 500–1000 часа или при всеки планиран интервал за поддръжка. Не може да компенсира внезапно хлабавеене поради скъсване на веригата или повреда на щифт. Точността на регулиране зависи от оператора.
Най-подходящо за: бавни конвейери, леки задвижвания, инсталации с ограничен бюджет, където планираните интервали за поддръжка са надеждни.
Избягвайте, когато: високоциклични задвижвания, където напрежението се променя бързо, отдалечени или недостъпни места или когато интервалите за поддръжка са нередовни.
Пружинен обтегач на празен ход
Полуавтоматичен · Най-универсален
Зъбно колело на празен ход (свободно въртящо се, не задвижващо) опира до хлабавата страна на веригата. Компресионна пружина зад скобата за монтаж на празен ход прилага непрекъсната сила, която натиска празен ход към веригата, поддържайки автоматично опъването, докато веригата се удължава. С нарастването на веригата, пружината натиска празен ход допълнително, поддържайки приблизително постоянно опъване в целия диапазон на ход на пружината. Критична проверка: Диапазонът на ход на пружината е ограничен. След като пружината е напълно опъната, обтегачът не осигурява допълнителна компенсация и веригата трябва да се регулира ръчно или обтегачът да се смени. Това е режимът на повреда, описан в първия случай на тази статия.
Най-подходящо за: задвижвания с умерен цикъл, където напрежението се променя постепенно, приложения с ограничен достъп за ръчно регулиране, конвейерни задвижвания с редовен, но рядък достъп за проверка.
Поддръжка на ключове: Проверявайте индикатора за скалата за натягане при всяка проверка — когато остава ход по-малък от 20%, планирайте регулиране или подмяна на веригата. Никога не позволявайте на пружинния обтегач да достигне края на хода си незабелязано.
Гравитационен обтегач (с тегло)
Напълно автоматичен · Без ограничение на хода
Рамото за монтаж на зъбното колело на празния ротор е шарнирно окачено и натоварено с калибрирана тежест (или пружина, осигуряваща постоянна сила в целия диапазон на движение). Гравитацията прилага постоянна сила надолу върху празния ротор, поддържайки опъването автоматично и непрекъснато, независимо от това колко се е удължила веригата. За разлика от пружинния обтегач, гравитационният обтегач няма фиксирано ограничение на хода - той просто се спуска по-ниско с удължаването на веригата, докато веригата не бъде сменена или празният ротор достигне механичния си ограничител. Ограничение: изисква монтажна ориентация, при която гравитацията може да действа върху обтегача — обикновено се прилага към долния диапазон на хлабавата страна на хоризонтално задвижване. Не е подходящ за вертикални или почти вертикални задвижвания, или за задвижвания, при които хлабавата страна е отгоре.
Най-подходящо за: високоциклични задвижвания, дълги вериги, конвейери, където интервалът за поддръжка не може да бъде надеждно поддържан, задвижвания в прашна или замърсена среда, където пружинните механизми могат да заседнат или корозират.
Калибриране на теглото: Противотежестта трябва да бъде калибрирана, за да осигури правилното опъване от страната на хлабавия проводник за конкретната верига и задвижване. Твърде тежка = пренапрегната; твърде лека = недостатъчно напрегната. Изчислете: Тегло = (желано опъване от страната на хлабавия проводник × 2) ÷ 9,81 кг, след което проверете спрямо спецификацията за провисване на 2% при монтажа.
Хидравличен / пневматичен обтегач
Прецизност · Високо натоварване
Хидравличен или пневматичен цилиндър прилага сила към скобата за монтаж на обтегача, поддържайки опъването при контролирано налягане, независимо от удължението на веригата. Налягането може да се следи дистанционно и да се регулира чрез флуидната система без физически достъп до обтегача. Използва се в приложения с висок капацитет, където се изисква прецизен контрол на опъването - задвижвания за пресоване, прецизни индексиращи системи и тежки промишлени конвейери с високо натоварване. Ограничение: изисква хидравлично или пневматично захранване; точките на течове са потенциални източници на замърсяване в хранително-вкусовата промишленост и приложенията в чисти помещения. Значително по-скъпи от пружинните или гравитационните обтегачи. Запазени за приложения, където прецизността на опъването оправдава цената.
Ръчно регулиране на опъването на веригата: Правилната процедура
- Спрете напълно задвижването и го блокирайте. Регулирането на опъването на веригата изисква задвижването да бъде спряно и заключено съгласно съответната процедура за заключване/маркиране. Никога не регулирайте опъването на работеща верижна предавка — регулиращият винт или плъзгащата се основа са в опасната зона на задвижването.
- Намерете хлабавата страна. При стандартно редукторно задвижване, хлабавата страна е връщащата верига (страната, където веригата не се дърпа от зъбното колело на задвижващото колело). При хоризонтално задвижване, хлабавата страна обикновено е отдолу. При наклонени или вертикални задвижвания, определете хлабавата страна от посоката на задвижването и въртенето.
- Измерете провисването на тока. С помощта на права линия, поставена напречно на веригата между двата ръба на зъбното колело от страната на хлабавото движение, измерете вертикалния спад в средата на разстоянието между правата линия и повърхността на веригата. Запишете това като текущо провисване в мм. Изчислете текущия процент на провисване: провисване(%) = (провисване(мм) / разстояние(мм)) × 100.
- Изчислете необходимата корекция. Ако текущото провисване е над 3% от обхвата: затегнете. Ако е под 2% от обхвата: разхлабете. Например: обхват 600 мм, текущо провисване 28 мм = 4,7% → необходимо е затягане. Целево провисване = 15 мм (2,5%). Необходимо увеличение на междуосното разстояние: приблизително 13 мм (от формулата за междуосно разстояние — коригирайте на малки стъпки и проверете отново).
- Регулирайте на стъпки от 2–3 мм и проверете отново. Не настройвайте изчислената стойност наведнъж — уравнението на верижната катенарна верига е нелинейно за големи корекции и е лесно да се извърши прекомерна корекция над горната граница. Настройте 2–3 мм, проверете отново провисването и продължете, докато достигнете целевия диапазон.
- Потвърдете равномерното регулиране от двете страни (двустранни/триплексни устройства). При многожилни задвижвания, и двата нишки трябва да се регулират еднакво – неравномерното затягане натоварва преференциално единия нишка и може да доведе до странично изместване на веригата, увеличавайки износването на страничната повърхност на зъбното колело. Проверете провисването на всеки нишка поотделно.
- Запишете корекцията. Запишете датата, измереното провисване преди и след това, както и степента на корекция на централното разстояние или позицията на обтегача. Това установява историята на скоростта на удължаване на веригата и прогнозира следващия интервал на регулиране.
Избор на обтегач за често срещани типове задвижвания
Дълги конвейерни задвижвания (междуосно разстояние >30× стъпка). Гравитационните обтегачи са най-надеждното решение за задвижвания на конвейери с голям обхват, където удължаването на веригата е прогресивно и равномерно - зърнени конвейери, контури за натрупване на части и надземни конвейерни линии. Гравитационният обтегач компенсира непрекъснато без необходимост от поддръжка. За хранителни и фармацевтични приложения, където обтегачът е в хранителната зона, се предписват компоненти от неръждаема стомана без резервоари за смазка. Стандартна ANSI ролкова верига За тези приложения се поръчва със съответстващ брой зъби на зъбните колела на празния ход, за да се сведе до минимум разликата в честотата на зацепване между позициите на задвижващото и празното колело.
Главни задвижвания на машинни инструменти. Спецификацията на обтегача за верижни задвижвания на машинни инструменти (където шумът и вибрациите влияят на качеството на обработваната повърхност) използва пружинен обтегач тип „челюст“ – извита пластмасова или гумена челюст, която се опира на плоската страна на пластините на веригата, а не на зъбно колело с празен ход. Обтегачите на челюстите елиминират шума от зацепване, който зъбното колело с празен ход би добавило към задвижването – зъбно колело, въртящо се с естествената честота на веригата, създава свой собствен импулс на зацепване, който може да се появи в обработваната повърхност при определени скорости на шпиндела. Обтегачите на челюстите са подходящи само за добре смазани задвижвания (челюстта трябва да се смазва непрекъснато) и при скорости на веригата под приблизително 5 m/s.
Моторно монтирани задвижвания на плъзгащи се основи. Най-често срещаната конфигурация на обтегача в корейските промишлени съоръжения е плъзгащата се основа на двигателя - задвижващият двигател е монтиран върху плоча, която се плъзга по водещи релси, с регулиране на болта за увеличаване или намаляване на разстоянието между центъра на двигателя и задвижваната машина. Подходящи комплекти зъбни колела за задвижвания, монтирани на мотор са специфицирани със същата стъпка, брой зъби и конфигурация на отвора като съществуващата инсталация — само междуосното разстояние се регулира при повторно опъване. Тази конфигурация е най-лесна за поддръжка, но изисква достъп на оператора до монтажната плоча на двигателя при всеки интервал на регулиране, което често е обвързващото ограничение при инсталации на компактни машини.
Често задавани въпроси
Колко често трябва да се проверява и регулира опъването на веригата?
Интервалът за регулиране зависи от степента на удължаване на веригата в конкретното приложение. За нова верига проверете опъването на 50 часа (удължаване при разработка), 500 часа и 1000 часа. След три измервания изчислете степента на удължаване и прогнозирайте колко често провисването ще излиза извън допустимия диапазон. Типични интервали: леки конвейерни вериги в чиста, добре смазана среда - проверявайте ежегодно; умерени промишлени задвижвания - проверявайте на интервали от 500 часа; високоскоростни или високонатоварени задвижвания - проверявайте на интервали от 250 часа; задвижвания със значително ударно натоварване - проверявайте на интервали от 100 часа. Ако задвижването изисква регулиране при всяка проверка, базовата степен на удължаване е по-висока от очакваната - проверете адекватността на смазването и ударното натоварване, преди да приемете, че интервалът за регулиране е просто кратък.
Може ли верижната предавка да работи без обтегач, ако междуосното разстояние е фиксирано?
Да — задвижванията с фиксирано междуосево разстояние без обтегачи са валидна и често срещана конфигурация. Изискването за проектиране е междуосевото разстояние да се регулира при монтажа, така че веригата да има провисване от 2–31 TP3T, а задвижването трябва да бъде проектирано с достатъчен диапазон на регулиране на междуосевото разстояние (обикновено 1,5–21 TP3T от междуосевото разстояние), за да поеме очакваното удължение през проектния интервал на обслужване, без да е необходима нова дължина на веригата. Задвижвания с много големи степени на удължаване (силни удари, лошо смазване) или много дълги интервали на обслужване между планираните подмени може да изискват обтегач, за да се поддържа правилното опъване през целия интервал. Задвижванията с предвидими, управляеми степени на удължаване в среди за планирана поддръжка са правилно проектирани без обтегачи — регулирането на всеки интервал на поддръжка осигурява корекция на опъването.
Има ли връзка между опъването на веригата и температурата на веригата по време на работа?
Да — и е двупосочно. Температурата на веригата е индикатор за състоянието на опъване и смазване: преопънатата верига се загрява повече от правилно опънатата верига при същата мощност, защото повишеното статично опъване увеличава триенето на лагера на интерфейса между щифта и втулката. Задвижване, което работи с 15–20°C над околната температура, над тази, която работи подобно задвижване на друга позиция, е кандидат за изследване на опъването и смазването. Освен това, термичното разширение на веригата при работна температура променя леко провисването спрямо измерването в студено състояние — верига, регулирана в студено състояние на провисване 2%, ще има малко по-малко провисване при работна температура поради термично разширение. Този ефект е малък (приблизително 0,01% на 10°C за стоманена верига) и като цяло може да се пренебрегне за задвижвания с междуосови разстояния под 2000 mm. За много дълги верижни задвижвания (над 5 метра обхват), термичното разширение на веригата по време на загряване е входен параметр за проектирането на спецификацията на хода на обтегача.
Доставка на вериги, зъбни колела и обтегачи
Доставяме пълни компоненти за верижна задвижваща система, включително спецификации на верига, зъбни колела и обтегач. Изпратете параметрите на задвижването си – междуосово разстояние, стъпка на веригата, тип обтегач и интервал за проверка – за препоръка за съответната система.
