Mis on keti- ja hammasrattasüsteem ning kuidas see töötab?

Keti- ja ketirattaajam edastab jõudu suurema efektiivsuse ja löögikindlusega kui enamik alternatiive – aga ainult siis, kui süsteem on õigesti dimensioneeritud. Enamik ajami rikkeid ei tulene mitte madala kvaliteediga komponentidest, vaid ajami nõuete ja valitud spetsifikatsiooni mittevastavusest.

Saate oma draivi spetsifikatsiooni laoseisu

Taiwani pakkemasinate originaalvaruosade tootja vahetas rihmülekande ajami vastu. rullketi ja ketiratta süsteem oma uuel karpide sulgemisliinil 2023. aastal. Otsuse ajendas üks nõue: ajam pidi säilitama täpse ajastuse 4:1 koormuse kõikumise korral tühjade ja täis karpide vahel. Nende testitud rihmülekanne näitas koormuse all kiiruse kõikumist vahemikus 1,5–2% – see on vastuvõetav paljude rakenduste jaoks, kuid mitte liimi pealekandmisjaama jaoks, kus ajastuse täpsus mõjutab otseselt tihendi kvaliteeti. Õige suurusega kettülekanne töötas konstantsel kiirusel olenemata koormuse kõikumisest. See ei ole turundusväide – see on positiivse haardega ajami töö tagajärg.

Mõistmine, mis on keti- ja ketirattasüsteem tegelikult teebki – mehaaniliselt, mitte ainult kirjeldavalt – vahet, kas valida esimesel korral õigesti või kulutada kolm kuud draivi tõrkeotsingule, mis ei sobinud kunagi rakenduse jaoks.

Mida keti- ja hammasrattasüsteem tegelikult teeb

rullketi komponendid ja sammu määratlus

Keti- ja ketirattaajam on positiivse haardega mehaaniline jõuülekandesüsteem. „Positiivne haardumine” tähendab, et keti hambad lukustuvad füüsiliselt ketiratta hammastega – libisemist, roomamist ega koormuse kõikumisest tingitud kiiruse muutusi ei toimu. See eristab seda hõõrdepõhistest ajamitest, nagu kiilrihmad ja lamerihmad, kus koormuse suurenemine põhjustab rihma roomamist rihmaratta pinnal, vähendades proportsionaalselt vedava võlli kiirust.

Süsteem koosneb vähemalt ajami ketirattast (paigaldatud sisendvõllile), veetavast ketirattast (paigaldatud väljundvõllile) ja rullkett neid ühendades. Ajami ketiratas muundab pöördemomendi keti pingul küljel lineaarseks tõmbejõuks. Kett edastab selle lineaarse jõu veetavale ketirattale, kus see muundatakse tagasi väljundvõlli pöördemomendiks. Kahe võlli vaheline suhe – nende kiiruste suhe ja pöördemomendi suhe – määratakse täielikult ketiratta hammaste arvu suhtest.

Ülekandearvu valem on lihtne ja seda tasub mõista just seetõttu, et see reguleerib kõiki ketiülekande projekteerimisotsuseid:

i = N2 / N1 = n1 / n2 = T2 / T1

Kus: i = ülekandearv | N1, N2 = hammaste arv vedaval ja veetaval ketirattal | n1, n2 = võlli kiirused (RPM) | T1, T2 = võlli pöördemomendid (Nm)

Kui vedaval ketirattal on 19 hammast ja veetaval ketirattal 57 hammast, on ülekandearv 3:1. Väljundvõll pöörleb sisendvõlli kiirusest kolmandiku võrra ja väljundpöördemoment (enne ülekandekadusid) on kolm korda suurem kui sisendpöördemoment. See seos kehtib täpselt kõigi koormuste korral ilma libisemiseta – see teebki ketist ja ketirattast õige valiku iga rakenduse jaoks, kus on vaja täpset kiiruse suhet või sünkroniseerimist.

Draivi tüüp Tüüpiline efektiivsus Libisemine koormuse all Löögikoormus Keskpunkti kauguse paindlikkus Määrimine on vajalik
Rullkettülekanne 97–98,5% Null (positiivne kaasatus) Suurepärane Kõrge — reguleeritav Jah — perioodilisest pidevaks
Kiilrihma ajam 93–96% 1–3% nimikoormusel Mõõdukas (vöö neelab osaliselt lööke) Mõõdukas — fikseeritud Ei
Sünkroonrihm 97–98% Null (hammaste haardumine) Halb (rihm võib vahele jääda või katki minna) Madal — fikseeritud Ei
Käikülekanne 96–99% Null Hea Väga madal — fikseeritud keskpunktide kaugus Jah — pidev

Kuidas kett hammasrattaga haakub – mehaanika üksikasjalikult

ketiratas ja kett 2

Haardumisprotsess pole nii lihtne, kui esmapilgul paistab. Kui kett läheneb ajami ketirattale, ei libise iga sisenev rull sujuvalt hambajuurele – see saabub nurga all ja langeb väikese löögikiirusega haakumiskõverale. See löök tekitab keti ajami iseloomuliku müra ja vastutab osa rulliku ja ketiratta hamba väsimuskoormuse eest.

ANSI B29.1 hambakuju on loodud selle löögi minimeerimiseks, võimaldades rullikul esmalt hambapinnaga kokku puutuda veidi istumiskõvera kohal ja seejärel keti mähkimisnurga suurenedes juureni veereda. See istumisse veeremise geomeetria jaotab haardekoormuse ketiratta esimese 15–20 pöörlemiskraadi ulatuses, vähendades tipplöögijõudu võrreldes ketiga, mis lihtsalt langeb otse juureni.

Polügooniefekt on kõige olulisem dünaamiline omadus, mida ostjad ja spetsifikatsioonide koostajad pidevalt valesti mõistavad. Kuna kett on valmistatud jäikadest lülidest, millel on diskreetne sammupikkus, ei liigu keti tihe külg sirgjooneliselt – see liigub väikeste ahelatena, kui iga lüli järjestikku ketirattaga haakub. See tekitab vedaval võllil sinusoidaalse kiiruse muutuse isegi siis, kui vedav võll pöörleb täiesti konstantse kiirusega. Selle kiiruse muutuse amplituud sõltub ketiratta hammaste arvust:

Juhi hammasratta hambad Maksimaalse kiiruse variatsioon (%) Praktiline mõju
9 hammast ±6,1% Kuuldav kolin, märkimisväärne vibratsioon käitatavas masinas
11 hammast ±4,1% Märgatav vibratsioon, lühenenud laagri eluiga veovõllil
17 hammast ±1,7% Minimaalne — ANSI soovitatud miinimum sujuva töö tagamiseks
21 hammast ±1,1% Tõhusalt sile enamiku tööstuslike rakenduste jaoks
25 hammast ±0,79% Ebaoluline — sobib täppisindekseerimise ja mõõtmise ajamite jaoks
Tõhususe reaalsus, mis üllatab enamikku insenere: Ketiajamid on samaväärse koormuse juures energiatõhusamad kui kiilrihmaajamid. Õige määrimise korral saavutab ANSI rullkett mehaanilise efektiivsuse 97–98,5% – see on järjepidevalt parem kui sama võimsusega kiilrihmadele tüüpiline 93–96%. Efektiivsuse erinevus süveneb suuremate koormuste korral: kiilrihm, mis töötab nimikoormusel 80%, kaotab libisemis- ja paindekadude tõttu ligikaudu 4–5%, samas kui õigesti määritud rullkett kaotab laagrite hõõrdumise ja rullide haardumise tõttu vaid 1,5–2%. Aasta jooksul pidevalt kahes vahetuses töötades tähendab see efektiivsuse erinevus mõõdetavat mootori energiatarbimise vähenemist – mõnikord piisavalt, et õigustada ketiajami uuendamist ainuüksi energiakulude arvelt.

Kettülekande konfiguratsioonivalikud: üheahelaline, mitmeahelaline ja kaheahelaline

Kui üheahelaline ajamikett saavutab antud kiirusel avaldatud võimsusnimetuse ülempiiri, on kaks võimalust: suurendada keti sammu (liikuda järgmisele suuremale ANSI suurusele) või lisada teine ​​ahel (duplekskett). Need valikud ei ole samaväärsed – neil on ajamikettile erinev mõju.

Sammu suurendamine suurendab keti minimaalset purunemiskoormust ja väsimusreitingut, kuid see suurendab ka hulknurga efekti antud hammaste arvu korral ning nõuab ketirataste väljavahetamist. Üleminek 19-hambulisel ajami ketirattal #60-lt #80-le suurendab kiiruse varieerumist 1,74%-lt 1,74%-le (muutumatu, sest seda määrab hammaste arv, mitte samm) – kuid suurema sammuga kett vajab sama kiiruse suhte säilitamiseks suuremaid ketirattaid, mis suurendab ajamisüsteemi välisläbimõõtu ja võib tekitada kliirensiprobleeme.

Teise keti lisamine (simpleks-dupleks) kahekordistab nimikoormust ilma sammu või ketiratta välisläbimõõtu muutmata. Ketirattad tuleb asendada dupleksversioonidega (sama sammuring, kahekordne hambalaius), kuid võllide keskpunktid jäävad samaks ja paigaldusruum ei muutu. Ajamite puhul, kus ketiratta läbimõõdu suurendamine pole teostatav – raami geomeetria või kaitsepiirete piirangute tõttu –, on dupleks-uuendus tavaliselt parem variant.

Kahekordse sammuga kett on dupleksketist erinev kontseptsioon ja seda aetakse sellega sageli segi. Topeltsammuga ketil on sama rullide läbimõõt ja sisemise lüli laius kui vastaval standardsammuga ketil – lülide vahe on kahekordistatud. ANSI #2060 (topeltsammuga ekvivalent #60-le) samm on 38,10 mm 19,05 mm asemel, kuid see kasutab sama 11,91 mm rulli kui standardne #60. Topeltsammuga ketti kasutatakse ainult aeglaste konveieri ajamite jaoks – see kaalub vähem ja maksab meetri kohta vähem kui sama rulli läbimõõduga standardkett, kuid seda ei saa kasutada kiirustel üle umbes 100 meetri minutis ilma liigse hulknurkse efekti ja mürata. Topeltsammuga kett kiirel ajamil on hooldusprobleem, mitte kulude kokkuhoid.

keti ja ketiratta animatsioon

Kus ketiratta- ja ketisüsteemid on õige valik

Põllumajandustehnika. Ketiajamid on kombainides, riisipeksumasinates ja külvimasinates domineerivad mitmel põhjusel: need taluvad ebakorrapärase söötmise tõttu tekkivat löökkoormust, säilitavad söötmis-, peksu- ja eraldussüsteemide vahel täpse ajastuse ning töötavad usaldusväärselt tolmustes, märgades ja abrasiivsetes tingimustes, mis kahjustaksid rihma pindu kiiresti. ANSI ja ISO sammuga rullketid moodustab enamiku Korea põllumajandusmasinate ajamisüsteemide selgroo, alates #40 söötmiskettidest kuni suure sammuga #100 elevaatori ajamiteni.

Tööstuslikud konveierid ja materjalikäitlus. Konveieri keti ajamid peavad muutuvate koormuste käitlemisel säilitama konstantse keti kiiruse – nõue, et kett talub libisemisvõime puudumise tõttu paremini kui lint. Lohisevkonveierite, koppelevaatorite ja kraapkonveierite inseneriklassi ketid kannavad koormusi, mis ületavad mis tahes standardse rullketi nimivõimsust, kasutades spetsiaalselt projekteeritud trumli läbimõõte ja plaadipaksusi, mis tagavad nimikoormuste korral 5:1 ohutusteguri.

Mootorrattad ja mootorrattaspordi ajamid. See mootorratta keti- ja ketirattasüsteem on üks jõudluse seisukohast kriitilisemaid ja hooldustundlikumaid ketiülekande rakendusi. Kett peab edastama mootori tipppöördemomenti dünaamilise kiirenduse koormuste korral, kaaludes samal ajal võimalikult vähe ja taludes teekatte saastumist. Sammu tähised 520, 530 ja 630 näitavad mootorrattakettide nomenklatuuris sisemist laiust – mitte sammu (tegelik samm on kõigi kolme puhul 5/8 tolli, 15,875 mm). Nende numbrite õige tõlgendamine hoiab ära valed asendustellimused.

Automaatika ja pakkimisliinid. Servomootoriga keti indekseerimissüsteemid vajavad vähemalt 21 hambaga ketirattaid, et vähendada hulknurga efekti kiiruse pulsatsiooni allapoole servokontrolleri tagasiside tolerantsi. Standardava ja viimistletud avaga ketirattad alumiiniumist või süsinikterasest valmistatud tükid pakuvad servoajamisüsteemidele vajalikku kerge pöörlemisinertsi ja mõõtmete täpsuse kombinatsiooni.

ketiratta ja keti rakendus 3

Keti- ja ketirattasüsteemid põllumajanduslikes rakendustes – kus on vaja samaaegselt nii positiivset haardumist, löögikindlust kui ka usaldusväärset ajastust muutuva koormuse korral.

Keti- ja hammasrattaülekande valimine: neljaastmeline meetod

ANSI B29.1 pakub graafilist võimsusnäitajate tabelit, mis seob mis tahes kavandatud võimsuse ja väikese ketiratta kiiruse kombinatsiooni soovitusliku ketisammuga. Protsess toimib järgmiselt:

  1. Määrake disainivõimsus. Alusta mootori nimivõimsusest ja korruta see oma koormustüübile vastava teenindusteguriga: 1,0 ühtlase koormuse korral (kompressorid, tsentrifugaalpumbad), 1,3 mõõduka löögi korral (konveierid ebaühtlase etteandega, segistid) ja 1,7 tugeva löögi korral (pressid, koppelevaatorid, kivipurustid). Projekteerimisvõimsus on alati suurem kui mootori nimivõimsus – see on taotluslik.
  2. Valige keti samm nimiväärtustabelist. Kasutades projekteeritud võimsust ja väikese ketiratta kiirust (kiirema võlli p/min), leidke ANSI võimsustabelilt lõikepunkt. Piirkond, kuhu see punkt langeb, näitab soovitatavat ketisammu. Kui punkt langeb kahe sammutsooni piirile, valige pigem mitme kiuga väiksem samm kui ühe kiuga suurem samm.
  3. Valige ketiratta hammaste arv. Väikesel ketirattal peaks olema vähemalt 17 hammast. Hammaste arvu suhe määrab kiiruse ülekandearvu. Sujuvaima töö tagamiseks kasutage ühel ketirattal paaritut hammaste arvu, nii et iga hammas puutuks järjestikustel pööretel kokku erineva rulliga, jaotades kulumise ketiratta hammaste vahel ühtlasemalt.
  4. Määrake keskpunktide vaheline kaugus ja keti pikkus. Soovitatav tsentrite vahe on enamiku standardsete ajamite puhul 30–50 korda keti samm, minimaalselt 1,5 korda suurema ketiratta sammu läbimõõt. Keti pikkus lülides arvutatakse tsentrite vahekauguse, kahe ketiratta sammu läbimõõdu ja keti sammu põhjal. Tulemus tuleks ümardada paarisarvuks lülideks, et võimaldada standardset ühenduslüli – poollülid (nihutatud lülid) on nõrgemad kui täislülid ja neid tuleks suure koormusega rakendustes vältida.
Uute draivide disainimisel kõige levinumad suuruse vead: Keti sammu määramine, mis vastab täpselt arvutatud võimsusnõudele. ANSI võimsusnäitajad on avaldatud perioodilise määrimisega ja standardsetes töötingimustes töötavate kettide jaoks. Igasugune kõrvalekalle – kõrgem ümbritseva õhu temperatuur, abrasiivne keskkond, vahelduv määrimine – vähendab efektiivset võimsust. Minimaalne tava on 25% ohutusvaru arvutatud võimsusest kõrgemal; 50% sobib keskkondadesse, kus määrimise usaldusväärsust ei saa garanteerida.

Korduma kippuvad küsimused

Milline on rullkettajami maksimaalne kiirus?
Rullketi ülemkiiruse piirang määratakse keti sammu ja väikese ketiratta hammaste arvu järgi. Üldise praktilise piirina võib ANSI #25 kett (samm 6,35 mm) pideva õlivanni määrimise korral 25-hambalisel ketirattal töötada kiirusega kuni 3600 p/min – see vastab keti kiirusele umbes 19 meetrit sekundis. Suurema sammuga kettidel on madalamad kiirusepiirangud. ANSI #80 kett (samm 25,40 mm) saavutab oma praktilise ülempiiri 17-hambalisel ketirattal kiirusel umbes 600–800 p/min (umbes 13 meetrit sekundis). Nendest piiridest kaugemale jõudes saab rulli haardumise löögikiirusest peamine kulumismehhanism ja keti eluiga langeb kiiresti, olenemata määrimiskvaliteedist.
Kui suur peaks keti lõtk (kontaktliin) horisontaalse ajami lõtkupoolel olema?
ANSI B29.1 soovitab standardsete horisontaalsete ajamite puhul lõtkupoolset läbipaindumist ligikaudu 2% horisontaalse keskpunkti kaugusest. 500 mm keskpunkti kauguse korral on õige läbipaindumine umbes 10 mm lõtkupoolsel küljel keskel. Liiga väike läbipaindumine (liiga pingul kett) suurendab laagrikoormust ja kiirendab keti ja ketiratta kulumist, mõnikord rohkem kui kulunud kett. Liiga suur läbipaindumine võimaldab ketil koormustsükli ajal võnkuda, mis tekitab põikisuunalist vibratsiooni ja võib põhjustada keti hammaste hüppamist väikesel ketirattal. Läbipainduvuse soovitus muutub kaldajamite puhul – 45-kraadise kaldajami puhul väheneb soovitatav läbipaindumine umbes 1%-ni keskpunkti kaugusest ja peaaegu vertikaalse ajami puhul on vajalik juhik või pinguti.
Kas ketiülekanne saab liikuda nii edasi kui ka tagasi?
Jah, mõningate mööndustega. Standardne rullkett saab konstruktsiooni seisukohast hästi hakkama koormuste tagurpidi liigutamisega – hambaprofiili mõlemad pooled on konstrueeritud koormuse kandmiseks. Tagurpidi liikuvate ajamite probleem on üleminekuhetk, mil kett muutub ühelt poolt pingul olevast teiselt poolt pingul olevaks. Selle ülemineku ajal on eelnevalt lõtvunud pool kogunud läbipainduvust ja kui ajam tagurpidi liigub, võib kett hetkeks piisavalt lõdvaks minna, et enne uuesti pingutamist üks hammas vahele hüpata. Rakenduste puhul, mis nõuavad sagedast ja kiiret tagasipööramist, kasutage väiksemat läbipainduvusseadistust kui standardne 2% soovitus ja kaaluge lõtvusevastase pinguti kasutamist lõtvuse poolel, et vältida keti lõtvumist aeglustamise ajal. Ketiratta keskpunkti kauguse veidi vähendamine (umbes 25-kordsele keti sammule tavapärase 40-kordse asemel) aitab samuti vähendada lõtvuse poole ulatust.
Millist määrdeainet tuleks rullketiga ajamil kasutada?
ANSI B29.1 määratleb neli määrimiskategooriat vastavalt keti kiirusele ja võimsusele: tüüp 1 (õli käsitsi perioodiline pealekandmine lõtkupoolele), tüüp 2 (tilgutiõlitaja), tüüp 3 (õlivann või slingkettaga õlitamine) ja tüüp 4 (õlivool või sundtsirkulatsioon). Enamiku üldiste tööstuslike ajamite jaoks sobib SAE 30–50 mineraalõli. Viskoossus peaks koormusega suurenema ja kiirusega vähenema – aeglane ja tugevalt koormatud konveieriajam vajab viskoossemat õli kui kiire ja kergelt koormatud pakkemasina ajam. Määre ei ole rullketile üldiselt sobiv – see ei tungi kapillaarselt tihvti ja puksi vahesse ning määrib ainult välispindu. Ketipõhine õli, millel on piisavalt madal viskoossus, et tungida kapillaarselt tihvti ja puksi ühenduskohta, samal ajal kui sellel on piisavalt tugev kile, et kiirusel eemale paiskuda, on enamiku rakenduste jaoks tehniliselt õige määrdeaine.
Kas ketiülekanne sobib kõrge temperatuuriga keskkondadesse?
Standardne süsinikterasest rullkett säilitab oma nimikoormuse kuni umbes 200 °C-ni, mille ületamisel hakkab terase temperatuur pehmenema, vähendades kõvadust ja väsimuskindlust. Kõrgematel temperatuuridel on piiravamaks teguriks määrdeaine lagunemine – standardsed mineraalõlimäärded hakkavad karboniseeruma üle 100–120 °C, sadestades tihvti ja puksi vahesse kõva lakki, mis toimib pigem abrasiivina kui määrdeainena. Temperatuuril 120–300 °C töötavate ajamite puhul on vaja kõrge temperatuuriga ketiõli (tavaliselt sünteetilist polüalfaolefiini või perfluoritud eetripõhist). Üle 300 °C kasutatakse kuivkäigul töötavat kuumtöödeldud ketti MoS2 või grafiidiga immutamisega – neil kettidel on oluliselt madalam nimikoormus kui samaväärsetel määritud kettidel, mistõttu on kompenseerimiseks vaja suuremat sammu või täiendavaid kiude.
Kuidas mõjutab nõutav keskpunktide kaugus ketiülekande jõudlust?
Tsentrite kaugus mõjutab samaaegselt kolme jõudlusparameetrit: väikese ketiratta keti mähkumisnurka, keti ulatuse pikkust (mis määrab lõtkupoolse läbivajumise ja omavõnkesageduse) ning iga ketirattaga kokkupuutuvate lülide arvu. Väga lühikesed tsentrite kaugused (alla 20-kordse keti sammu) vähendavad väikese ketiratta mähkumisnurka alla 120 kraadi – ANSI B29.1 määrab 120 kraadi täieliku nimikoormuse miinimumiks. Alla 120-kraadise mähkumisnurga langeb efektiivne haakunud hammaste arv 2–3-ni, koondades keti koormuse vähematele hammastele ja kiirendades nii keti kui ka ketiratta kulumist. Väga pikad tsentrite kaugused (üle 80-kordse keti sammu) loovad lõtkupoolsel küljel pikad vabad silded, mis tekitavad teatud kiirustel resonantsvibratsiooni – keti ulatuse omavõnkesagedus võib joonduda hammaste haakumissagedusega, tekitades seisulaine vibratsiooni, mis põhjustab lüliplaatides väsimuspragusid.

Vajad oma ajamisüsteemile keti- ja hammasrattakomponente?

Olenemata sellest, kas te projekteerite uut ajami nullist või vahetate olemasoleva süsteemi kulunud komponente, hoiab keti seeria, ketiratta hammasgeomeetria ja läbimõõdu spetsifikatsiooni kinnitamine enne tellimist ära rikkeid, mis tulenevad mõõtmetelt sarnastest, kuid spetsifikatsioonilt valedest osadest.

Toimetaja: Cxm

Meie tehase VR-tuur

MÄRGISELDID:kett | ketiratas | Ketiratas