Hvordan vælger, vedligeholder og forlænger du levetiden for rullekæder?

Hvordan rullekæder fungerer, og hvorfor designet betyder noget

A rullekæde overfører mekanisk kraft mellem to tandhjul ved at koble en række forbundne plader, stifter, bøsninger og ruller i en gentagende løkke. Når et drivende kædehjul roterer, går dets tænder i indgreb med rullerne, der sidder mellem de indre ledplader, trækker kæden fremad og overfører drejningsmoment til det drevne kædehjul. Rullen er det element, der gør dette design effektivt: den roterer frit på bøsningen, når den sætter sig ind i tandhjulstanden, og konverterer, hvad der ellers ville være glidende friktion, til rullende kontakt. Denne tilsyneladende enkle mekanisme understøtter et enormt udvalg af maskiner - fra cykeldrivlinjer og landbrugsudstyr til transportsystemer, trykpresser og industrielle gearkasser.

At forstå anatomien af ​​en rullekæde hjælper, når du specificerer eller fejlfinder en. Det indre led består af to indvendige plader presset på en bøsning, hvor rullen sidder rundt om bøsningen. Det ydre led - nogle gange kaldet stiftforbindelsen - forbinder to indre led gennem to ydre plader og en trykmonteret stift, der løber gennem begge bøsninger. Afstanden mellem stiften og bøsningen bestemmer, hvor frit kæden bevæger sig, og hårdheden af ​​disse komponenter påvirker direkte slidtiden under belastning. Kæder af høj kvalitet bruger kassehærdede stifter og bøsninger med en sej, slidstærk overflade over en sej kerne, der modstår stød uden at blive skør.

Standard rullekædeserie og hvad tallene betyder

Rullekæder fremstilles efter internationalt anerkendte standarder, primært ANSI/ASME B29.1 i Nordamerika og ISO 606 i Europa og det meste af resten af verden. Disse standarder definerer stigningen - center-til-center afstanden mellem på hinanden følgende stifter - sammen med rullediameter, indvendig bredde, pladetykkelse og minimal trækstyrke. ANSI-betegnelsen bruger et to- eller trecifret tal, hvor de første cifre angiver stigning i ottendedele af en tomme, og det sidste ciffer angiver kædetypen: 0 for standard, 1 for letvægt og 5 for rulleløs bøsningskæde.

Dobbeltstrengede og flerstrengede kæder bærer suffikset "-2" eller "-3" efter kædenummeret (f.eks. 60-2 for en dobbeltstrenget #60-kæde). Disse konfigurationer multiplicerer belastningskapaciteten uden at øge stigningen, hvilket er nyttigt, når en større stigningskæde vil køre for langsomt eller skabe overdreven spænding af tandhjulstand ved den nødvendige hastighed.

Valg af den rigtige rullekæde til din applikation

Kædevalg begynder med kraftoverførselskravet, men at reducere det til et simpelt hestekræfttal savner flere faktorer, der afgør, om en given kæde vil give en acceptabel levetid. Følgende parametre skal alle evalueres sammen, før der tages stilling til en kædespecifikation.

Designkraft og servicefaktor

En motors nominelle hestekræfter er ikke det tal, der bruges til kædevalg. I stedet beregner ingeniører designeffekt ved at gange den transmitterede effekt med en servicefaktor, der tager højde for belastningens art. Glatte, ensartede belastninger fra elmotorer bruger typisk en servicefaktor på 1,0. Moderat stødbelastning - såsom dem fra stempelkompressorer eller transportører med uregelmæssig belastning - kræver en faktor på 1,3 til 1,5. Kraftige stødbelastninger fra knusere, shreddere eller hammermøller kan kræve en servicefaktor på 1,7 eller højere. Dette justerede designeffekttal krydsrefereres derefter mod kædeproducentens effekttabeller, som angiver maksimalt tilladte hestekræfter for hver kædestørrelse ved en given kædehjulshastighed i omdrejninger pr. minut.

Tandhjulsstørrelse og hastighedsforhold

Antallet af tænder på det lille tandhjul - altid den mest kritisk belastede af de to - påvirker direkte kædens levetid. Minimum 17 tænder på det lille kædehjul er en meget brugt retningslinje for drev, der kræver lang levetid, fordi færre tænder får kæden til at artikulere gennem en skarpere vinkel ved hvert indgreb, accelererende tap- og bøsningsslid. Meget store hastighedsforhold (over 7:1) håndteres generelt bedst i to trin ved hjælp af en mellemaksel frem for et enkelttrins rullekædetræk, både af effektivitetsgrunde og for at holde det store tandhjul til en håndterbar diameter.

Centerafstand og kædelængde

Den ideelle centerafstand mellem de drivende og drevne kædehjul er 30 til 50 gange kædestigningen. For kort centerafstand reducerer omviklingsbuen på det lille tandhjul og får hvert led til at artikulere hyppigere, mens en for lang centerafstand introducerer nedbøjning og vibrationer. Kædelængden beregnes i led i stedet for i lineære enheder, og totalen skal være et lige tal for at tillade brug af et standardforbindelsesled. Justerbare opsamlingsanordninger eller mellemhjul bruges til at opretholde korrekt kædespænding, når kæden forlænges gennem normalt slid i løbet af dens levetid.

Smøring: Den største enkeltfaktor i kædens levetid

Ingen anden vedligeholdelsespraksis har større effekt på rullekædens levetid end korrekt smøring. Den primære slidmekanisme i en rullekæde er den gradvise erosion af stiften og bøsningens kontaktflader, som får stigningen til at øges - hvad der almindeligvis kaldes kædestrækning, selvom stålpladerne i sig selv ikke strækker sig. Smøremiddel trænger ind i stift-bøsningens frigang, danner en hydrodynamisk film under belastning og transporterer den varme, der genereres af artikulationen. Uden tilstrækkelig smøring kan en kæde, der arbejder under moderate industrielle belastninger, blive slidt op på en brøkdel af den tid, den ville holde med korrekt oliering.

Kædeproducenter specificerer smøremetoder efter applikationstype. Der er fire standardkategorier, der bruges på tværs af branchen:

• Type A — Manuel eller dryp smøring: Påføres med jævne mellemrum med en oliedåse eller børste eller leveres af en dryp-smøring med en hastighed på én dråbe hver femte til tyve kædeled i minuttet. Velegnet til lav hastighed, let belastede drev.
• Type B — Smøring af bad eller skive: Den nederste del af kæden løber gennem et oliebad i et forseglet hus, eller en skive, der er fastgjort til tandhjulsakslen, opsamler olie og kaster den på kæden. Anvendes til moderate hastigheder op til omkring 600 RPM på det lille tandhjul.
• Type C — Oliestrømssmøring: En kontinuerlig strøm af olie ledes ind på kæden fra en pumpeforsynet dyse placeret på indersiden af den nederste kædestreng nær det drivende tandhjul. Nødvendig til højhastighedsdrev over 1.500 RPM.
• Forseglede og forsmurte kæder: Kæder med O-ring eller X-ring tætninger bevarer fedt pakket mellem stiften og bøsningen ved fremstillingen. Disse bruges, hvor ekstern forurening er alvorlig, eller hvor gensmøring er upraktisk, såsom i udendørs landbrugs- og entreprenørudstyr.

Det anbefalede smøremiddel til de fleste industrielle rullekædeapplikationer er en ikke-rengørende mineralolie med en viskositet på SAE 20 til SAE 50 afhængigt af omgivelsestemperaturen. Fedt bør generelt undgås til smøring under drift, fordi det ikke trænger effektivt ind i stiftbøsningens spillerum; det udfylder mellemrummet mellem ydre plader og indvendige plader, men efterlader de kritiske slidflader utilstrækkeligt beskyttet.

Måling af slid og at vide, hvornår en rullekæde skal udskiftes

En rullekæde bør udskiftes, før den er blevet forlænget med mere end 3 % af dens nominelle længde, eller 2 % til præcisionsdrev og applikationer, hvor tandhjulets geometri er kritisk. Venter du, indtil kæden er synligt slap eller springer tænder over på tandhjulet, risikerer du accelereret slid på tandhjulet, pludselige fejl under belastning og potentiel skade på tilsluttet maskineri. Den mest pålidelige metode til at måle kædeslid i marken er at bruge et dedikeret kædeslidindikatorværktøj, som påfører en fast belastning på et målt kædespænd og aflæser forlængelsen direkte. I mangel af et ordentligt værktøj kan en stålline måle 12 stigninger af kæden: En ny kæde, der måler nøjagtigt til dens nominelle 12-pitch-længde, er ubrugt, mens en kæde, der måler 0,5 % eller mere over denne reference, er begyndt at akkumulere betydeligt slid.

Ved udskiftning af en slidt kæde er det vigtigt at inspicere de matchende kædehjul på samme tid. Et tandhjul, der har kørt med en aflang kæde, udvikler en karakteristisk krog- eller hajfinne-tandprofil, da kæden kører højere på tænderne under indgreb. Installation af en ny kæde på slidte tandhjul vil hurtigt overføre slid til den nye kæde og forkorte dens levetid væsentligt. Som en generel retningslinje bør tandhjul udskiftes ved hver anden eller tredje udskiftning af kæden afhængigt af anvendelse, materiale og driftsforhold. Tandhjul i hærdet stål - især dem med induktionshærdede tandflanker - holder markant ud i bløde stålversioner i krævende drev.

Specialrullekædevarianter til krævende miljøer

Standard rullekæder i kulstofstål er velegnede til de fleste generelle industrielle applikationer, men specifikke driftsmiljøer kræver kædevarianter, der er udviklet til disse forhold. Rullekæder i rustfrit stål modstår korrosion i fødevareforarbejdning, farmaceutisk fremstilling og marine miljøer, hvor kontakt med vand, rengøringskemikalier eller høj luftfugtighed hurtigt ville korrodere standardkæder. Nikkelbelagte kæder tilbyder middel korrosionsbeskyttelse til lavere omkostninger end fuld rustfri konstruktion og er et praktisk valg til moderat korrosive indendørsmiljøer.

Anvendelser til høje temperaturer - såsom transportkæder, der løber gennem ovne, hærdningstunneler eller støberimiljøer - kræver kæder lavet af varmebestandige legeringer med faste filmsmøremidler eller sintrede porøse bøsninger imprægneret med højtemperaturfedt, da konventionelle olier carboniserer og mister viskositet ved forhøjet temperatur. Selvsmørende kæder, der anvender sintrede metalbøsninger eller polymerkomponenter, er designet til applikationer, hvor ekstern smøring er upraktisk, hvilket reducerer vedligeholdelsesfrekvensen, samtidig med at en acceptabel levetid opretholdes under lette til moderate belastninger. At vælge den rigtige kædevariant til miljøet er lige så vigtig som at vælge den rigtige belastningsgrad - en standardkæde installeret i det forkerte miljø vil fejle, uanset hvor omhyggeligt den er dimensioneret.