Korealaisen teollisen leipomon tuotantoinsinööri määritteli korvaavan tuotteen viallisen tilalle. käyttöketju taikinasekoittimen käyttölaitteessa. Hän otti moottorin tyyppikilven – 7,5 kW nopeudella 1 450 rpm – sovelsi ANSI-käyttökerrointa 1,3 kohtalaiselle iskulle, löysi sopivan ketjun valintataulukosta ja tilasi sen. Vaihtoketju petti samasta kohdasta 1 100 tunnin jälkeen, mikä vastasi lähes täsmälleen alkuperäisen käyttöikää. Ketjun valinta oli teknisesti oikea normaaliin kohtalaisen iskun sovellukseen. Siinä ei otettu huomioon sitä, että taikinasekoitin käynnistyy täydellä kuormalla kolme kertaa vuorossa – kylmää, jäykkää taikinaa – ja jokainen käynnistystapahtuma saavuttaa huippunsa noin 4 kertaa käyntimomentilla ensimmäisten 2–3 sekunnin ajan. ANSI-käyttökerroinjärjestelmä soveltuu vakiotilan ja kohtalaisiin syklisiin kuormiin; se ei ota huomioon inertiaalisia käynnistyskuormia. Käyttölaitteen suunnittelu käynnistysmomentin eikä käyntimomentin mukaan olisi edellyttänyt kaksi kokoa suurempaa ketjua tai nestekytkentää ylävirtaan käynnistyshuipun rajoittamiseksi. Kumpaakaan vaihtoehtoa ei harkittu, koska käynnistysehtoa ei otettu huomioon valintalaskelmassa.
Oikean valitseminen käyttöketju edellyttää neljän erillisen teknisen kysymyksen käsittelyä peräkkäin, ja se edellyttää, että jokaiseen kysymykseen vastataan todellisen käyttötilanteen – ei tyyppikilven mukaisen tilan – mukaisesti. Tämä opas tarjoaa menetelmän jokaiselle vaiheelle.
Vaihe 1 — Määritä korjattu suunnitteluteho
ANSI B29.1 -valintamenetelmä alkaa korjatusta suunnittelutehosta, joka on moottorin tyyppikilven teho kerrottuna käyttökertoimella, joka ottaa huomioon käytettävän koneen kuormituskäyrän. Julkaistut ANSI-käyttökertoimet ovat:
| Kuorman tyyppi | Lataa merkki | ANSI-palvelukerroin | Tyypillisiä laiteesimerkkejä |
|---|---|---|---|
| Sileä | Vakaa vääntömomentti, ei pulsseja | 1.0 | Keskipakopumput, puhaltimet, nestemäiset sekoittimet |
| Kohtalainen sokki | Syklisiä tai sykkiviä, satunnaisia piikkejä | 1,3–1,5 | Hihnakuljettimet, taikinasekoittimet, työstökoneet |
| Voimakas isku | Voimakkaita ajoittaisia piikkejä, kääntymisiä | 1,7–2,0 | Kivimurskaimet, puristimet, kompressorit (edestakaisin liikkuvat) |
Normaalin palvelukertoimen lisäksi erityistapauksissa sovelletaan kahta lisäkerrointa: a monisäikeinen tekijä (duplex- tai triplex-ketjua käytettäessä tehoarvo kerrotaan vastaavasti 1,7:llä tai 2,5:llä sen sijaan, että sitä vain kaksinkertaistettaisiin tai kolminkertaistettaisiin, koska säikeet eivät jaa kuormaa täysin tasaisesti); ja välipyörän hammaspyöräkerroin (pelkkä välipyörä löysällä puolella vähentää nimellistehoa noin 10–15% lisätyn taipuisaväsymissyklin vuoksi).
Vaihe 2 — Valitse ketjun jako tehoarvotaulukosta
Välityssuhteen, akselin nopeuden ja vääntömomentin välinen suhde — olennainen osa oikean ketjujaon valintaa.
ANSI B29.1 -teholuokituskaaviot kuvaavat minkä tahansa korjatun suunnittelutehon (kW) ja pienen ketjupyörän nopeuden (RPM) yhdistelmän suositellulle ketjun jaolle. Kaavio on jaettu alueisiin – jokainen alue on rajattu ketjun nimellistehon minimi- ja maksimikierrosluvulla kullakin jaolla. Oikea jako on se, jonka alue sisältää suunnittelupisteen (teho × RPM -leikkauspisteen).
Kaksi valintasääntöä, joita kaavio yksinään ei kerro: Ensinnäkin, kun suunnittelupiste on lähellä kahden jakovyöhykkeen rajaa, valitse aina pienempi jako ja varmista, onko kaksoisjuosteinen lanka pienemmässä jaossa parempi kuin yksijuosteinen lanka suuremmassa. Toiseksi, pienillä nopeuksilla (alle noin 100 rpm pienellä hammaspyörällä) kaavion tehoarvot muuttuvat konservatiivisiksi, koska voitelukalvon muodostuminen on marginaalista – hyvin pienillä nopeuksilla kaavion tuloksesta seuraavan koon valitseminen ja jatkuvan voitelun määrittäminen on oikea lähestymistapa kaavion rajasta riippumatta.
| Ketjun jako | Käytännön nopeusalue (RPM) | Nimellisteho 500 rpm:ssä (kW, 17T) | Nimellisteho 1450 rpm:ssä (kW, 17T) | Suurin suositeltu nopeus (RPM, 17T) |
|---|---|---|---|---|
| #35 (9,525 mm) | 400–3 000+ | 0.37 | 0.82 | 4,800 |
| #40 (12,70 mm) | 200–2 500 | 1.20 | 2.90 | 3,200 |
| #50 (15,875 mm) | 150–2 000 | 2.30 | 5.20 | 2,500 |
| #60 (19,05 mm) | 100–1 800 | 4.20 | 9.10 | 2,000 |
| #80 (25,40 mm) | 60–1 200 | 9.50 | 19.5 | 1,400 |
| #100 (31,75 mm) | 40–900 | 18.0 | 35.5 | 1,100 |
| #120 (38,10 mm) | 30–700 | 30.0 | 57.0 | 800 |
Kaikki tässä taulukossa mainitut tehoarvot koskevat 17-hampaista yksisäikeistä ketjua, jossa on tyypin 2 tippuvoitelu. Todellinen nimellisteho kasvaa hammasluvun kasvaessa (17 hammasta → 21 hammasta lisää kapasiteettia noin 181 TP3T) ja pienenee riittämättömän voitelun myötä (manuaalinen voitelu nimellisnopeudella vähentää tehollista kapasiteettia 30–401 TP3T tyypin 2 arvosta). Taulukko on lähtökohta ketjun valinnalle, ei päätepiste – tarkista aina valmistajan julkaisemasta valintataulukosta kyseinen ketjulaatu.
Vaihe 3 — Valitse hammaspyörän hammasmäärä ja vahvista välityssuhde
Kun ketjun jako on vahvistettu, valitaan hammaspyörän hammasluku halutun nopeussuhteen saavuttamiseksi. Välityssuhteen kaava on tarkka ketjukäytöille positiivisen kytkennän ansiosta:
Kolme hammaslukusääntöä, jotka vaikuttavat taajuusmuuttajan laatuun välityssuhteen lisäksi:
ANSI B29.1 määrittelee 17 hammasta käytännössä vähimmäismääräksi sujuvan ja hiljaisen toiminnan varmistamiseksi. Alle 17 hampaan monikulmioefektin nopeuden vaihtelu ylittää ±1,7%, mikä aiheuttaa kuuluvaa kohinaa ja mitattavissa olevaa akselin nopeuden aaltoilua. Alle 13 hampaan tapauksessa pienen hammaspyörän peittokulma laskee alle 120°, mikä vähentää kytkeytyvien hampaiden määrää ja edellyttää julkaistujen tehoarvojen alentamista. Käytä vetopyörässä vähintään 17 hammasta ja tarkkuusindeksointi- ja servokytkentäisissä käyttöissä 21 hammasta tai enemmän.
Parittoman hammasluvun käyttäminen yhdellä ketjupyörällä ja parillisen hammasluvun käyttäminen toisella varmistaa, että jokainen rulla koskettaa jokaista ketjupyörän hammasta sen sijaan, että se koskettaisi toistuvasti samaa hammasta. Tämä jakaa kulumisen koko ketjupyörän kehälle sen sijaan, että se keskittyisi siihen osaan hampaita, joihin samat rullat koskettaisivat toistuvasti. Vaikutus on selkein, kun ketjun pituus on jaon monikerta – tämän "metsästyshampaiden" suhteen välttäminen käyttämällä hammaslukuja, joiden yhteinen kerroin on 1, tuottaa mitattavasti tasaisemman kulumisjakauman.
ANSI B29.1 suosittelee yksiportaisen välityssuhteen enimmäisarvoksi 7:1. Tämän suhteen yläpuolella pienen ketjupyörän kiertokulma laskee niin paljon, että ketjun kireyttä ei voida ylläpitää luotettavasti ilman kiristintä. Käytännöllisemmin yli 5:1:n välityssuhteet yhdessä vaiheessa saavutetaan yleensä paremmin kaksiportaisella ketjukäytöllä tai yhdistetyllä ketju- ja vaihteistojärjestelyllä – 7:1-välityksen edellyttämä suuri käytetty ketjupyörä yleisillä akselinopeuksilla muuttuu fyysisesti epäkäytännölliseksi keskikokoisilla ja suurilla ketjun jaoilla.
Vaihe 4 — Keskipisteiden etäisyys, ketjun pituus ja painuman asetus
Suositeltu keskietäisyys vakiomuotoisille vaakasuuntaisille ketjukäytöille on 30–50 kertaa ketjun jako. ANSI #60 -ketjulle, jonka jako on 19,05 mm, suositeltu väli on 571–952 mm. Alle 30 jakoväli pienentää pienen ketjupyörän kiertokulmaa; yli 50 jakoväli luo pitkän vapaan jännevälin löysälle puolelle, mikä aiheuttaa resonanssivärähtelyä tietyillä kierroslukualueilla. Molemmat ääripäät vaativat lisätoimenpiteitä – kiristimen lyhyillä keskiöillä, keskivälin ohjaimen tai tärinänvaimentimen pitkillä jänneväleillä.
Ketjun pituus lenkkeinä lasketaan seuraavasti:
Pyöristä tulos lähimpään parilliseen lukuun, jotta saat vakiokokoisen liitoslenkin (puolilenkit tai epäkeskiset lenkit ovat heikompia ja niitä tulisi välttää kaikissa muissa paitsi kevyissä sovelluksissa). Keskietäisyyttä säädetään sitten hieman kokolenkkisen ketjun mukaan – pienennä keskietäisyyttä pyöristettäessä alaspäin ja suurenna pyöristettäessä ylöspäin.
Vaakasuorassa käytössä löysän puolen roikkuma tulisi asettaa noin 21 TP3T:hen keskietäisyydestä. 600 mm:n keskietäisyyden omaavalla käytössä oikea roikkuma – mitattuna alemman ketjujuoksun keskeltä voimansiirron ollessa levossa – on noin 12 mm. Liian kireä ketju lisää laakerikuormitusta ja kuumenee; riittämätön kireys antaa löysän puolen lepattaa ja lisää rullan kosketuksen iskunopeutta vetävään ketjupyörään. Voimansiirroissa, joissa on pystysuorat tai kaltevat ketjujuoksut, roikkumavaatimus pienenee 0–11 TP3T:hen keskietäisyydestä, koska painovoima auttaa ketjun kiristymisessä alemmalla ketjuvälillä.
Vaihe 5 — Voitelujärjestelmän valinta tehoarvon mukaan
ANSI-teholuokituskaaviot julkaistaan tietyille voitelutyypeille. Nimellisvoitelutyyppiä heikomman voitelumenetelmän käyttö pienentää taulukoitua arvoa vastaavaa tehokapasiteettia. Tämä on ketjukäytön valinnassa useimmin huomiotta jätetty seikka, koska voitelupäätös tehdään usein ketjun koosta riippumatta – kunnossapitosuunnittelun toimesta mekaanisen suunnittelun valmistuttua.
Kontrolloituihin teollisuusympäristöihin asennetut voimansiirtoketjujärjestelmät – voitelujärjestelmän valinta on yhtä tärkeää kuin ketjun koon valinta.
| Voitelutyyppi | Menetelmä | Sovellettava nopeus (rpm, pieni hammaspyörä) | Tehokapasiteetti vs. nimellisteho |
|---|---|---|---|
| Tyyppi 1 — Manuaalinen | Harjaa tai purista pulloa säännöllisesti löysälle puolelle | Alle 200 kierrosta minuutissa | 60–70% nimellisarvosta |
| Tyyppi 2 — Tiputus | Annosteltu öljy tippuu säiliöstä ketjun sisäpuolelle | 200–1 000 kierrosta minuutissa | 100% luokiteltu (kaavioperusteisesti) |
| Tyyppi 3 — Kylpy / Slingeri | Ketjun öljypohjan upotus tai levy valuttaa öljyä ketjun päälle | Jopa 2 000 kierrosta minuutissa | 130–150% nimellisarvosta |
| Tyyppi 4 — Pakotettu virtaus | Öljypumppu toimittaa jatkuvan öljyvirran; suodatin + jäähdytin | Kaikki nopeudet, mukaan lukien yli 2 000 rpm | 150–175% nimellisarvosta |
Tämän taulukon vaikutukset ovat merkittäviä voimansiirron suunnittelun kannalta. Ketju, joka on valittu nimelliskapasiteettinsa rajalla tyypin 2 tippuvoitelulla ja asennettu sitten vain manuaalisella voitelulla, toimii käytännössä kapasiteetillaan 140–167% – tämä tila aiheuttaa väsymismurtuman ennen suunniteltua käyttöikää ketjun laadusta riippumatta. Käänteisesti päivittäminen tippuvoitelusta öljykylpyvoiteluun olemassa olevassa voimansiirrossa voi tehokkaasti lisätä tehokapasiteettia 30–50%, joskus lykäten ketjun koon suurentamista kokonaan.
Kuusi virhettä vetoketjun valinnassa, jotka selittävät useimmat ennenaikaiset viat
Moottorin tyyppikilven mukainen teho on suurin jatkuva teho, ei keskimääräinen käyntiteho. Puolikuormitettua kuljetinta 3,8 kW:n tehollisella kuormalla käyttävän 7,5 kW:n moottorin valinnassa tulisi käyttää tehollista kuormaa, ei tyyppikilven tietoja – tämä virhe voi yliarvioida ketjun arvoa 50–100%, mikä on kustannusten tuhlausta, mutta on vaaratonta. Vaarallinen suunta on soveltaa käyttökerrointa tyyppikilpeen, kun käyttö ylittää rutiininomaisesti tyyppikilven tiedot käynnistyksen tai ohimenevien olosuhteiden aikana.
Suorakäynnistys (DOL) tuottaa 5–7 × nimellisvääntömomentin 0,5–2 sekunnin ajan. Moottoriin suoraan kytketyssä ketjukäytössä (ei hihnaa tai nestekytkintä käynnistyshuipun vaimentamiseksi) tämä huippuvääntömomentti välittyy kokonaan ketjun kautta. 6 × nimellisvääntömomentilla ketju, joka on oikein mitoitettu vakaan tilan tarpeisiin ja jonka varmuuskerroin on 7:1, on hetkellisesti varmuuskertoimella 1,2:1 – se on alle yksittäisen vikaantumisrajan väsymisvaurioiden kertymiselle.
Ketjun ja voitelun valinta on tehtävä samanaikaisesti. Ketju, joka on valittu tyypin 2 tippuvoitelun ylärajalla ja asennettu ilman tippuöljynantajaa – kuukausittaisen manuaalisen voitelun perusteella – toimii 40–50%:llä todellisen kapasiteettinsa yläpuolella asennetun voitelun olosuhteissa.
13 tai 15 hampaan käyttäminen tilan säästämiseksi aiheuttaa edellä kuvatun monikulmioefektin ja nopeusaalteilun. Tämä on suunnittelukompromissi, ei tekninen optimointi. Jos tilaan todellakaan ei mahdu 17-hampaista ketjupyörää vaaditulla keskipisteiden etäisyydellä, oikea ratkaisu on muuttaa ketjun jakoväliä, ei hampaiden vähimmäismäärää.
Sivuttain siirretty lenkki (puolilenkki) lyhentää liitoksen paikallista väsymislujuutta 20–35% verrattuna puristussovitteiseen liitoslenkkiin. Kevyissä vakiosovelluksissa tämä on hyväksyttävää. Raskaissa tai iskunkestävässä käytössä oikea lähestymistapa on säätää keskiöväliä parillisen lenkkimäärän mukaan ja käyttää niittityyppistä puristusliitoslenkkiä.
Pidentynyttä ketjua vasten kulkeneen hammaspyörän hammasgeometriaa on muutettu vastaamaan pidentynyttä jakoa. Uuden ketjun asentaminen muokatulle hammasgeometrialle nopeuttaa varhaista pidentymistä – uusi ketju saavuttaa vaihtokynnyksensä murto-osassa normaalista käyttöiästä. Vaihda sekä ketju että hammaspyörät pidentymiskynnyksellä.
Sovellukset, joissa oikean voimansiirtoketjun valinnalla on suurin merkitys
Servokäyttöiset indeksointijärjestelmät. Tarkassa paikannuksessa käytettävät servomoottorit sietävät ketjukäytössä hyvin vähän nopeuden vaihtelua. Pienen hammasmäärän aiheuttama monikulmiovaikutus ilmenee sinimuotoisena paikkavirheenä käyttöakselilla – 17-hampainen väännin tuottaa ±1,7% nopeusvaihtelun, joka vastaa noin ±0,3 mm:n paikkavirhettä 100 mm:n jakoympyrän säteellä. Tarkan indeksoinnin saavuttamiseksi vääntiössä on vähintään 21 hammasta, kiinteä keskipisteiden etäisyys (ei löysää säädettävässä kiristimessä) ja öljykylpyvoitelu, mikä tarjoaa parhaan yhdistelmän paikkatarkkuutta ja käyttöikää. Tutustu valikoimaamme valmiiksi poratut hammaspyörät tarkkuuskäyttöihin yhteensopivien kokoonpanojen osalta.
Maatalouskoneiden käyttölaitteet. Syöttövaunun, puintikoneen ja elevaattorin käyttövoimat toimivat kaikki erittäin vaihtelevien kuormien alaisena hankaavissa ympäristöissä. Valintaperiaatteena on mitoittaa voimansiirtoketju pahimman mahdollisen kuormitusskenaarion – ei keskiarvon – mukaan ja määrittää O-rengastiivisteinen ketju kriittisille käyttövoimayksiköille, joissa voiteluaineen saatavuus on rajoitettua. ANSI #80- tai #100 -tiivistetty ketju puimurin syöttövaunussa kestää 4–6-kertaisesti pidempään kuin vastaavan luokituksen omaava avoin ketju korealaisissa pelto-olosuhteissa. Suljettu rullaketjuvaihtoehdot maatalouskäyttöön Varastossa on jakoväli #60 - #120.
Jatkuvat prosessiteollisuuden ajurit. Paperitehtaat, sementtitehtaat ja teräspalvelukeskukset käyttävät ketjukäyttöjä usein jatkuvasti viikkojen ajan suunniteltujen huoltojen välillä. Näissä sovelluksissa valinnan tulisi perustua vähintään 10 000 tunnin käyttöikään, mikä edellyttää ketjun valintaa työkuormalla, joka on enintään 8–10% vähimmäismurtokuormasta jatkuvalla öljynkiertovoitelulla. Tämä vaikuttaa hyvin varovaiselta – ja se on sitä tarkoituksella – koska jatkuvatoimisten prosessien teollisuudessa suunnittelemattomat seisokit maksavat tyypillisesti 10–30 kertaa itse ketjun kustannukset tapausta kohden.
Usein kysytyt kysymykset
Pyydä insinöörejämme tarkistamaan vetoketjuvalintasi
Lähetä sovelluksesi tiedot – moottorin teho, nopeus, kuormitustyyppi, voitelun saatavuus ja ympäristö – niin vahvistamme ketjun jaon, käyttökertoimen, hammaspyörän hammasluvun ja voitelutiedot ennen osien toimittamista. Sitoumukseton tarkistus yhden arkipäivän kuluessa.
Toimittaja: Cxm
