Οι μηχανές μετάδοσης αλυσίδας ξεχωρίζουν ως μια ζωτικής σημασίας λύση μηχανικής μετάδοσης ισχύος, που χρησιμοποιείται ευρέως για τη μεταφορά ισχύος μεταξύ εξαρτημάτων-είτε σε μεγάλες αποστάσεις (όπως σε κινητήρες θαλάσσιου ύψους 5-ορόφων) είτε σε κοντές (όπως στα ποδήλατα). Κατατάσσονται μεταξύ των πέντε πιο κοινών μεθόδων μηχανικής μετάδοσης ισχύος, μαζί με τους συνδέσμους, τους μηχανισμούς μετάδοσης κίνησης, τους ιμάντες κίνησης και τις βίδες ισχύος. Κάθε μέθοδος έχει τα μοναδικά πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά της, επομένως οι μηχανικοί πρέπει να σταθμίσουν προσεκτικά αυτούς τους παράγοντες για να κάνουν τη βέλτιστη επιλογή για συγκεκριμένες εφαρμογές. Αυτό το άρθρο εμβαθύνει στις βασικές αρχές των αλυσίδων, τις ταξινομήσεις τους, τους κοινούς τύπους αλυσίδων, τα κριτήρια επιλογής και τα βασικά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.
Τι είναι οι δίσκοι αλυσίδας;
Μια αλυσίδα μετάδοσης κίνησης είναι ένα μηχανικό σύστημα μετάδοσης ισχύος που χρησιμοποιεί μια αλυσίδα για τη μεταφορά ισχύος από τη μια θέση στην άλλη. Μια τυπική κίνηση αλυσίδας αποτελείται από δύο ή περισσότερους αλυσοτροχούς (οδοντωτούς τροχούς) και μια ίδια την αλυσίδα-με τις οπές στους συνδέσμους της αλυσίδας να εφαρμόζουν πάνω από τα δόντια των γραναζιών.
Όταν ο κύριος κινητήρας (π.χ. ένας ηλεκτροκινητήρας ή ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης) περιστρέφεται, περιστρέφει τον οδοντωτό τροχό που είναι προσαρτημένος στον άξονά του. Αυτή η περιστροφή οδηγεί την αλυσίδα που τυλίγεται γύρω από τον οδοντωτό τροχό, ο οποίος στη συνέχεια ασκεί μηχανική δύναμη στον κινούμενο άξονα, μεταδίδοντας αποτελεσματικά ισχύ.
Βασικές συγκρίσεις με άλλες μεθόδους μετάδοσης
Versus Belt Drives: Σε αντίθεση με τους ιμάντα κίνησης, οι μηχανισμοί κίνησης αλυσίδας προσφέρουν μηδενική ολίσθηση, εξασφαλίζοντας σταθερή αναλογία ταχύτητας. Αυτό εξαλείφει την καθυστέρηση μετάδοσης ισχύος, καθιστώντας τα ιδανικά για εφαρμογές όπως οι αλυσίδες χρονισμού κινητήρα εσωτερικής καύσης. Η μόνη απώλεια ισχύος στους ηλεκτροκινητήρες αλυσίδας προέρχεται από την τριβή μεταξύ των συνδέσμων αλυσίδας και των γραναζιών, με αποτέλεσμα υψηλότερη μηχανική απόδοση.
Versus Gear Drives: Οι αλυσίδες μετάδοσης κίνησης είναι πιο ευέλικτοι όσον αφορά την απόσταση λειτουργίας. Διακρίνονται όταν οι άξονες βρίσκονται σε μεγαλύτερη απόσταση από ό,τι μπορούν να χωρέσουν τα γρανάζια, διατηρώντας παράλληλα μια συμπαγή διάταξη. Επιπλέον, μια μόνο αλυσίδα μπορεί να τροφοδοτήσει πολλούς άξονες ταυτόχρονα-ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα που σπάνια ταιριάζουν.
Τύποι οδηγών αλυσίδας (ανά λειτουργία)
Οι μονάδες δίσκου αλυσίδας κατηγοριοποιούνται σε τρεις κύριους τύπους με βάση την κύρια λειτουργία τους, καθένας προσαρμοσμένος στις συγκεκριμένες ανάγκες εφαρμογής:
1. Αλυσίδες μετάδοσης ισχύος
Σχεδιασμένοι αποκλειστικά για τη μεταφορά ισχύος μεταξύ δύο αξόνων, αυτοί οι κινητήρες αλυσίδας αντιμετωπίζουν μια κοινή πρόκληση: τα περισσότερα μηχανήματα παραγωγής ενέργειας-(π.χ. κινητήρες σε αντλίες) δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν την ισχύ που παράγουν στην τοποθεσία-.
Συνήθεις εφαρμογές: Τα ποδήλατα, τα γεωργικά μηχανήματα, οι συμπιεστές και οι εκκεντροφόροι κινητήρα-όλα βασίζονται σε αλυσίδες μετάδοσης ισχύος για να μεταφέρουν την ισχύ από την πηγή στο σημείο χρήσης.
2. Μεταφορικές Αλυσίδες Κινητήρες
Οι μηχανισμοί κίνησης της αλυσίδας μεταφοράς είναι εξειδικευμένοι για το χειρισμό υλικών. Διαθέτουν εκατοντάδες σχέδια με προσαρμοσμένες ιδιότητες, όπως χαμηλή τριβή, αντίσταση σε υψηλές θερμοκρασίες, χημική αντοχή, αντιστατικές ικανότητες ή μαγνητικά χαρακτηριστικά. Μπορούν επίσης να προστεθούν εξαρτήματα στην αλυσίδα για να ταιριάζουν σε διαφορετικές ανάγκες.
Βιομηχανικές χρήσεις: Χρησιμοποιείται ευρέως στη συσκευασία, την αυτοκινητοβιομηχανία, την παραγωγή τροφίμων και ποτών, τα φαρμακευτικά προϊόντα και τα κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα για αποτελεσματική μεταφορά υλικών.
3. Κινητήρες αλυσίδας ανύψωσης και έλξης
Αυτοί οι μηχανισμοί κίνησης αλυσίδας χρησιμοποιούνται σε μηχανήματα για την ανύψωση και τη μείωση βαρέων φορτίων, συχνά δουλεύοντας με τροχαλίες για μείωση της προσπάθειας. Παραδείγματα περιλαμβάνουν ανυψωτικά αλυσίδας (χειροκίνητα, ηλεκτρικά ή πνευματικά), τα οποία είναι κοινά σε γκαράζ, εργαστήρια, εργοτάξια, μηχανοστάσια πλοίων και εργοστάσια-με δυνατότητα ανύψωσης/κατεβάσματος φορτίων έως και 20 τόνων.
Οι αλυσίδες ανύψωσης χωρίζονται περαιτέρω σε δύο υποτύπους:
Ελλειπτικές αλυσίδες (αλυσίδες πηνίου): Χρησιμοποιούνται για ανύψωση μεσαίου-έως-χαμηλού φορτίου, χαμηλής-ταχύτητας. Οι σύνδεσμοί τους είναι ελλειπτικοί και συμπλέκονται μέσω συγκόλλησης. Οι τετράγωνες-αλυσίδες συνδέσμων είναι περιστασιακά μια εναλλακτική λύση, αλλά συνήθως αποφεύγονται λόγω κακής κατανομής τάσεων και προβλημάτων κόμπων.
Αλυσίδες καρφιών: Προτιμάται για εφαρμογές υψηλού-φόρτου. Κάθε σύνδεσμος έχει ένα μπουλόνι εγκατεστημένο στο εσωτερικό του πλάτος, το οποίο αποτρέπει τους κόμπους και ενισχύει τη δύναμη και την ανθεκτικότητα. Χρησιμοποιούνται συνήθως σε άγκυρες πλοίων και σε άλλον βαρύ-ανυψωτικό εξοπλισμό.
Κοινοί τύποι αλυσίδας σε δίσκους αλυσίδας
Πέντε τύποι αλυσίδων κυριαρχούν στις βιομηχανικές και εμπορικές εφαρμογές, ο καθένας με ξεχωριστές δομές και πλεονεκτήματα:
1. Αλυσίδες κυλίνδρων (αλυσίδες κυλίνδρων δακτυλίου)
Ο πιο αναγνωρίσιμος τύπος αλυσίδας, οι αλυσίδες κυλίνδρων (ή αλυσίδες κυλίνδρων δακτυλίου) χρησιμοποιούνται ευρέως στη μετάδοση ισχύος για ποδήλατα, μοτοσικλέτες και εξοπλισμό μεταφοράς. Συνήθως κατασκευάζονται από απλό ανθρακούχο χάλυβα ή κράματα χάλυβα.
Δομή: Αποτελείται από εσωτερικές πλάκες (πλάκες κυλίνδρων), εξωτερικές πλάκες (πλάκες καρφίτσας), δακτυλίους, καρφίτσες και κυλίνδρους. Οι κύλινδροι είναι τοποθετημένοι ομοιόμορφα μεταξύ των συνδέσμων, εμπλέκονται με τα δόντια των οδοντωτών τροχών για τη μετάδοση ισχύος.
Βασικά πλεονεκτήματα: Οι κύλινδροι περιστρέφονται όπως απαιτείται όταν έρχονται σε επαφή με τα δόντια των οδοντωτών τροχών, ελαχιστοποιώντας την απώλεια ισχύος. Για τις αλυσίδες μετάδοσης, το ύψος των πλακών κυλίνδρων (και στις δύο πλευρές των κυλίνδρων) υπερβαίνει τη διάμετρο του κυλίνδρου-αποτρέποντας τις πλευρικές πλάκες να αγγίζουν τους αλυσοτροχούς και λειτουργούν ως οδηγοί για την αποφυγή ολίσθησης της αλυσίδας. Για τις αλυσίδες κυλίνδρων μεταφοράς, η διάμετρος του κυλίνδρου είναι μεγαλύτερη από το ύψος της πλευρικής ράβδου, εξαλείφοντας την επαφή μεταξύ των πλευρικών ράβδων και των τροχιών μεταφοράς για μείωση της τριβής. Διατίθενται αλυσίδες κυλίνδρων πολλαπλών-κλώνων για υψηλές-χρήσεις ισχύος, επιτρέποντας χαμηλότερες ταχύτητες και μικρότερα βήματα για τις ίδιες απαιτήσεις φορτίου.
2. Αθόρυβες αλυσίδες (Ανεστραμμένες αλυσίδες δοντιών)
Οι παραδοσιακές αλυσίδες είναι συχνά θορυβώδεις, καθιστώντας τις ακατάλληλες για ευαίσθητα στο θόρυβο περιβάλλοντα, όπως κλειστούς χώρους, ορυχεία ή κατοικημένες περιοχές. Οι αθόρυβες αλυσίδες (ή οι ανεστραμμένες αλυσίδες δοντιών) το λύνουν λειτουργώντας αθόρυβα ενώ μεταδίδουν υψηλή ισχύ σε υψηλές ταχύτητες.
Δομή: Κατασκευάζεται από επίπεδες πλάκες στοιβαγμένες σε σειρές και συνδεδεμένες με μία ή περισσότερες ακίδες. Το κάτω μέρος κάθε συνδέσμου έχει προφίλ που ταιριάζουν με δόντια οδοντωτών τροχών για ομαλό πλέγμα.
Απόδοση: Η ικανότητα φόρτωσης, η αντοχή σε εφελκυσμό και το πλάτος της αλυσίδας αυξάνονται με τον αριθμό των επίπεδων πλακών ανά σύνδεσμο.
3. Αλυσίδες φύλλων
Ο απλούστερος τύπος αλυσίδας, οι αλυσίδες φύλλων αποτελούνται μόνο από καρφίτσες και πλάκες-με πλάκες που εναλλάσσονται ως σύνδεσμοι καρφιτσών και μεντεσέδες. Δεν δένουν με γρανάζια. Αντίθετα, τρέχουν σε τροχαλίες για καθοδήγηση.
Εφαρμογές: Ιδανικό για ανύψωση και ζυγοστάθμιση, όπως σε ανελκυστήρες, περονοφόρα ανυψωτικά μηχανήματα, βάσεις μεταφοράς και ιστούς ανελκυστήρων. Αυτά τα μηχανήματα χαμηλής-ταχύτητας υποβάλλουν τις αλυσίδες σε υψηλά στατικά φορτία και ελάχιστα φορτία εργασίας, ενώ οι αλυσίδες φύλλων υπερέχουν στον χειρισμό της κρούσης και της αδράνειας.
Κρίσιμη απαίτηση: Πρέπει να αντέχει σε υψηλή τάση εφελκυσμού χωρίς επιμήκυνση ή θραύση και να έχει επαρκή ολκιμότητα για να αντισταθεί στην κόπωση. Κατά τον σχεδιασμό πρέπει να λαμβάνονται υπόψη οι συνθήκες λίπανσης και περιβάλλοντος.
4. Επίπεδες-Αλυσίδες
Χρησιμοποιούνται αποκλειστικά για τη μεταφορά, οι επίπεδες{0}}επάνω αλυσίδες αντικαθιστούν τους μεταφορικούς ιμάντες και οι ιμάντες κίνησης-μπορούν να μεταφερθούν υλικά απευθείας στους συνδέσμους τους.
Δομή: Οι μεμονωμένοι σύνδεσμοι κατασκευάζονται συνήθως από χαλύβδινες πλάκες με κοίλες προεξοχές σε σχήμα κάννης-στο κάτω μέρος. Οι καρφίτσες περνούν μέσα από αυτές τις προεξοχές για να συνδέσουν παρακείμενους συνδέσμους, επιτρέποντας την κίνηση μόνο προς μία κατεύθυνση. Οι εξειδικευμένες επίπεδες{3}}επάνω αλυσίδες μπορούν να κάμπτονται πλευρικά (μέσω τροποποιημένων δομών καρφίτσας), επιτρέποντας στον μεταφορέα να πλοηγείται στις καμπύλες.
Εφαρμογές: Χρησιμοποιείται σε μεταφορείς χαμηλής-ταχύτητας για μεταφορά υλικών σε γραμμές συναρμολόγησης.
5. Μηχανικές Αλυσίδες χάλυβα
Αναπτύχθηκε στη δεκαετία του 1880, οι αλυσίδες χάλυβα μηχανικής είναι σχεδιασμένες για σκληρά περιβάλλοντα και απαιτητικές εφαρμογές. Είναι κατασκευασμένα από χάλυβα θερμής-έλασης (μερικές φορές θερμικά-επεξεργασμένο για πρόσθετη αντοχή) και έχουν μεγαλύτερα κενά μεταξύ των εξαρτημάτων για να χειρίζονται τη σκόνη, τη βρωμιά και τα λειαντικά υλικά κατά τη λειτουργία.
Σύγχρονες χρήσεις: Χρησιμοποιούνται κυρίως ως αλυσίδες μεταφοράς για το χειρισμό υλικών, αλλά μερικές χρησιμεύουν ως κινητήρες. Βρίσκονται σε μεταφορείς, περονοφόρα ανυψωτικά, ανελκυστήρες με κάδους και εξέδρες γεωτρήσεων πετρελαίου-με βελτιωμένη αντοχή, αντοχή στη φθορά, ικανότητα φόρτωσης και βήμα για να ανταποκρίνονται στις σύγχρονες βιομηχανικές απαιτήσεις.
Πώς να επιλέξετε τη σωστή μονάδα δίσκου αλυσίδας
Η επιλογή της σωστής μονάδας αλυσίδας απαιτεί αξιολόγηση των αναγκών εφαρμογής για την εξάλειψη των ακατάλληλων επιλογών. Οι βασικοί παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη είναι:
1. Φόρτωση
Προσδιορίστε την ισχύ που θα μεταδοθεί- η αλυσίδα πρέπει να χειρίζεται την ισχύ που παράγεται από τον κύριο κινητήρα. Οι ακριβείς υπολογισμοί είναι κρίσιμοι για την ασφάλεια και συνιστάται επαρκής συντελεστής ασφάλειας.
2. Ταχύτητα αλυσίδας
Δεν λειτουργούν όλες οι αλυσίδες σε υψηλές ταχύτητες. μερικά είναι σχεδιασμένα για χαμηλές ταχύτητες. Υπολογίστε την απαιτούμενη ταχύτητα και βεβαιωθείτε ότι εμπίπτει στο συνιστώμενο εύρος της αλυσίδας για να περιορίσετε τις επιλογές.
3. Διάταξη άξονα
Οι περισσότεροι μηχανισμοί κίνησης αλυσίδας λειτουργούν μόνο με παράλληλους άξονες. Εάν οι άξονες δεν είναι ευθυγραμμισμένοι, οι μηχανισμοί μετάδοσης κίνησης μπορεί να είναι μια καλύτερη εναλλακτική λύση.
4. Κεντρική απόσταση μεταξύ αξόνων
Η κεντρική απόσταση μεταξύ των αξόνων συνιστάται να είναι 30-50 φορές το βήμα της αλυσίδας. Επιπλέον, εξασφαλίστε ένα ελάχιστο τόξο επαφής 120 μοιρών στο μικρότερο γρανάζι. εάν ο οδοντωτός τροχός έχει λίγα δόντια, τουλάχιστον πέντε δόντια πρέπει να είναι σε επαφή με την αλυσίδα ανά πάσα στιγμή.
5. Περιβάλλον Εξυπηρέτησης
Το περιβάλλον υπαγορεύει την απαιτούμενη αντίσταση της αλυσίδας στην υγρασία, τη βρωμιά, τα λειαντικά, τη διάβρωση και τις υψηλές θερμοκρασίες. Επηρεάζει επίσης τους κραδασμούς, τα επίπεδα θορύβου και την αντοχή της κόπωσης. Για παράδειγμα, οι ανεστραμμένες οδοντικές αλυσίδες (αθόρυβες αλυσίδες) προτιμώνται σε ευαίσθητες περιοχές-στο θόρυβο.
6. Λίπανση
Οι περισσότεροι μηχανισμοί κίνησης αλυσίδας χρειάζονται λίπανση για να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής τους. Ο τύπος της αλυσίδας, το μέγεθος, το φορτίο και η ταχύτητα καθορίζουν τη μέθοδο λίπανσης (χειροκίνητη, τροφοδοσία με σταγόνες, λουτρό λαδιού ή εξαναγκασμένη λίπανση). Διατίθενται-αυτολιπαντικές αλυσίδες-χρησιμοποιούν δακτυλίους από λάδι-εμποτισμένο από πυροσυσσωματωμένο πλαστικό ή μέταλλο για να παρέχουν συνεχή λίπανση χωρίς εξωτερική συντήρηση.
Πλεονεκτήματα των αλυσίδων δίσκου
Μπορεί να μεταδώσει ροπή σε μεγάλες αποστάσεις.
Χωρίς ολίσθηση (σε αντίθεση με τους ιμάντες), εξασφαλίζοντας σταθερή απόδοση.
Πιο συμπαγές από τους ιμάντα κίνησης, που ταιριάζει σε σχετικά μικρούς χώρους.
Μια απλή κίνηση αλυσίδας μπορεί να τροφοδοτήσει πολλούς άξονες.
Ευέλικτο, λειτουργεί σε υψηλές θερμοκρασίες και διαφορετικά περιβάλλοντα (ξηρό, υγρό, λειαντικό, διαβρωτικό κ.λπ.).
Σύστημα χαμηλής-τριβής, που εγγυάται υψηλή μηχανική απόδοση.
Μειονεκτήματα των αλυσίδων δίσκου
Δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί με μη-παράλληλους άξονες.
Επιρρεπής σε θόρυβο και κραδασμούς κατά τη λειτουργία.
Η κακή ευθυγράμμιση μπορεί να προκαλέσει ολίσθηση της αλυσίδας.
Ορισμένα σχέδια απαιτούν συνεχή λίπανση.
Συνήθως χρειάζεται περίβλημα για προστασία.
Η περιοδική τάνυση (π.χ. μέσω ρελαντί) είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της απόδοσης.
