Hvordan velger, vedlikeholder og forlenger du levetiden til rullekjeder?

Hvordan rullekjeder fungerer og hvorfor designet betyr noe

A rullekjede overfører mekanisk kraft mellom to kjedehjul ved å koble sammen en rekke sammenkoblede plater, pinner, bøssinger og ruller i en repeterende sløyfe. Når et drivende tannhjul roterer, griper tennene inn i valsene som sitter mellom de indre leddplatene, og trekker kjedet fremover og overfører dreiemoment til det drevne tannhjulet. Rullen er elementet som gjør denne designen effektiv: den roterer fritt på bøssingen når den setter seg inn i tannhjulets tann, og konverterer det som ellers ville være glidende friksjon til rullende kontakt. Denne tilsynelatende enkle mekanismen underbygger et enormt utvalg av maskiner – fra sykkeldrivlinjer og landbruksutstyr til transportbåndsystemer, trykkpresser og industrielle girkasser.

Å forstå anatomien til en rullekjede hjelper når du spesifiserer eller feilsøker en. Innerleddet består av to indre plater presset på en bøssing, med rullen sittende rundt bøssingen. Den ytre lenken - noen ganger kalt stiftlenken - forbinder to indre lenker gjennom to ytre plater og en pressemontert stift som går gjennom begge bøssingene. Avstanden mellom tappen og bøssingen bestemmer hvor fritt kjedet artikulerer, og hardheten til disse komponentene påvirker direkte slitelevetiden under belastning. Kjettinger av høy kvalitet bruker kasseherdede pinner og foringer med en tøff, slitesterk overflate over en tøff kjerne som motstår støt uten å bli sprø.

Standard rullekjedeserie og hva tallene betyr

Rullekjeder produseres etter internasjonalt anerkjente standarder, først og fremst ANSI/ASME B29.1 i Nord-Amerika og ISO 606 i Europa og det meste av resten av verden. Disse standardene definerer stigningen - senter-til-senter-avstanden mellom påfølgende pinner - sammen med rullediameter, indre bredde, platetykkelse og minimum strekkstyrke. ANSI-betegnelsen bruker et to- eller tresifret tall der de første sifrene indikerer stigning i åttendedeler av en tomme og det siste sifferet indikerer kjedetypen: 0 for standard, 1 for lettvekt og 5 for rulleløs bøssingkjede.

Dobbelttrådet og flertrådet kjeder bærer suffikset "-2" eller "-3" etter kjedenummeret (f.eks. 60-2 for en dobbelttrådet #60-kjede). Disse konfigurasjonene multipliserer belastningskapasiteten uten å øke stigningen, noe som er nyttig når en større stigningskjede vil løpe for sakte eller skape overdreven tannspenning ved den nødvendige hastigheten.

Velge riktig rullekjede for din applikasjon

Kjedevalg begynner med kraftoverføringskravet, men å redusere det til et enkelt hestekrefttall går glipp av flere faktorer som avgjør om en gitt kjede vil gi akseptabel levetid. Følgende parametere må alle evalueres sammen før man bestemmer seg for en kjedespesifikasjon.

Designkraft og servicefaktor

Den nominelle hestekreftene til en motor er ikke tallet som brukes for kjedevalg. I stedet beregner ingeniører designeffekt ved å multiplisere den overførte effekten med en servicefaktor som tar hensyn til belastningens natur. Jevn, jevn belastning fra elektriske motorer bruker vanligvis en servicefaktor på 1,0. Moderat støtbelastning - som de fra stempelkompressorer eller transportører med uregelmessig belastning - krever en faktor på 1,3 til 1,5. Kraftig sjokkbelastning fra knusere, kverner eller hammermøller kan kreve en servicefaktor på 1,7 eller høyere. Dette justerte designeffekttallet kryssreferanser mot kjedeprodusentens effekttabeller, som spesifiserer maksimalt tillatte hestekrefter for hver kjedestørrelse ved en gitt kjedehjulshastighet i RPM.

Tannhjulsstørrelse og hastighetsforhold

Antall tenner på det lille tannhjulet - alltid den mest kritisk belastede av de to - påvirker direkte kjedens levetid. Minimum 17 tenner på det lille kjedehjulet er en mye brukt retningslinje for drivverk som krever lang levetid, fordi færre tenner får kjedet til å artikulere gjennom en skarpere vinkel ved hvert inngrep, akselererende pinne- og bøssingslitasje. Svært store hastighetsforhold (over 7:1) håndteres generelt best i to trinn ved å bruke en mellomaksel i stedet for en ett-trinns rullekjededrift, både av effektivitetsgrunner og for å holde det store tannhjulet til en håndterlig diameter.

Senteravstand og kjedelengde

Den ideelle senteravstanden mellom drivende og drevne kjedehjul er 30 til 50 ganger kjedestigningen. For kort senteravstand reduserer viklingsbuen på det lille kjedehjulet og fører til at hvert ledd artikulerer oftere, mens for lang senteravstand introduserer nedsynkning og vibrasjon. Kjedelengde beregnes i lenker i stedet for i lineære enheter, og totalen må være et partall for å tillate bruk av et standard koblingsledd. Justerbare oppsamlingsanordninger eller tomgangshjul brukes for å opprettholde riktig kjedespenning når kjedet forlenges gjennom normal slitasje i løpet av levetiden.

Smøring: Den største enkeltfaktoren i kjedens levetid

Ingen annen vedlikeholdspraksis har større effekt på rullekjedens levetid enn riktig smøring. Den primære slitasjemekanismen i en rullekjede er den gradvise erosjonen av tappen og bøsningens kontaktflater, noe som får stigningen til å øke - det som vanligvis kalles kjedestrekning, selv om stålplatene i seg selv ikke strekker seg. Smøremiddel trenger inn i tappen-bøssingsklaringen, danner en hydrodynamisk film under belastning, og transporterer bort varmen som genereres ved artikulasjon. Uten tilstrekkelig smøring kan en kjede som opererer under moderat industriell belastning slites ut på en brøkdel av tiden den ville vare med riktig olje.

Kjedeprodusenter spesifiserer smøremetoder etter brukstype. Det er fire standardkategorier som brukes på tvers av bransjen:

• Type A — Manuell eller dryppsmøring: påføres med jevne mellomrom med en oljekanne eller børste, eller leveres av en dryppsmøring med en hastighet på én dråpe hvert femte til tjuende kjettingledd per minutt. Egnet for lavhastighets, lett belastede stasjoner.
• Type B — Smøring av bad eller skive: den nedre delen av kjedet går gjennom et oljebad i et forseglet hus, eller en skive festet til kjedehjulsakselen tar opp olje og kaster den på kjedet. Brukes for moderate hastigheter opp til rundt 600 RPM på det lille tannhjulet.
• Type C — Oljestrømsmøring: en kontinuerlig strøm av olje ledes inn på kjedet fra en pumpematet dyse plassert på innsiden av den nedre kjedestrengen nær drivhjulet. Nødvendig for høyhastighetskjøringer over 1500 RPM.
• Forseglede og forhåndssmurte kjeder: kjeder med O-ring eller X-ring tetninger beholder fett pakket mellom tappen og bøssingen ved produksjon. Disse brukes der ekstern forurensning er alvorlig eller der ettersmøring er upraktisk, for eksempel i utendørs landbruks- og anleggsutstyr.

Det anbefalte smøremiddelet for de fleste industrielle rullekjedeapplikasjoner er en ikke-rengjørende mineralolje med en viskositet på SAE 20 til SAE 50 avhengig av omgivelsestemperatur. Fett bør generelt unngås for smøring under bruk fordi det ikke trenger effektivt gjennom tappbøssingsklaringen; den fyller gapet mellom ytre plater og indre plater, men etterlater de kritiske sliteflatene utilstrekkelig beskyttet.

Måle slitasje og vite når en rullekjede skal skiftes

Et rullekjede bør skiftes ut før det har forlenget seg med mer enn 3 % av sin nominelle lengde, eller 2 % for presisjonsdrev og applikasjoner der tannhjulets geometri er kritisk. Å vente til kjedet er synlig slakk eller hoppe over tenner på kjedehjulet risikerer akselerert kjedehjulsslitasje, plutselig feil under belastning og potensiell skade på tilkoblet maskineri. Den mest pålitelige metoden for å måle kjedeslitasje i felt er å bruke et dedikert kjedeslitasjeindikatorverktøy, som påfører en fast belastning på et målt kjedespenn og leser forlengelsen direkte. I mangel av et riktig verktøy kan en stållinjal måle 12 stigninger med kjede: et nytt kjede som måler nøyaktig til dens nominelle 12 stigningslengde er ubrukt, mens et kjede som måler 0,5 % eller mer over denne referansen har begynt å akkumulere betydelig slitasje.

Når du skifter ut et slitt kjede, er det viktig å inspisere de parrende tannhjulene samtidig. Et kjedehjul som har løpt med en langstrakt kjede utvikler en karakteristisk krok- eller haifinnetannprofil ettersom kjedet rir høyere på tennene under inngrep. Installering av et nytt kjede på slitte kjedehjul vil raskt overføre slitasje til det nye kjedet og forkorte levetiden betydelig. Som en generell retningslinje bør kjedehjul skiftes ved annenhver eller tredje kjedebytte avhengig av bruksområde, materiale og driftsforhold. Tannhjul i herdet stål – spesielt de med induksjonsherdede tannflanker – varer betydelig ut enn versjoner av bløtt stål i krevende drivverk.

Spesielle rullekjedevarianter for krevende miljøer

Standard rullekjeder i karbonstål er godt egnet for de fleste generelle industrielle bruksområder, men spesifikke driftsmiljøer krever kjedevarianter konstruert for disse forholdene. Rullekjeder i rustfritt stål motstår korrosjon i næringsmiddelindustrien, farmasøytisk produksjon og marine miljøer der kontakt med vann, rengjøringskjemikalier eller høy luftfuktighet raskt vil korrodere standardkjeder. Nikkelbelagte kjeder tilbyr middels korrosjonsbeskyttelse til lavere pris enn full rustfri konstruksjon og er et praktisk valg for moderat korrosive innendørsmiljøer.

Høytemperaturapplikasjoner – som transportkjeder som går gjennom ovner, herdetunneler eller støperimiljøer – krever kjeder laget av varmebestandige legeringer med smøremidler av solid film eller sintrede porøse bøssinger impregnert med høytemperaturfett, siden konvensjonelle oljer karboniserer og mister viskositet ved forhøyet temperatur. Selvsmørende kjeder som bruker sintrede metallforinger eller polymerkomponenter er designet for bruksområder der ekstern smøring er upraktisk, noe som reduserer vedlikeholdsfrekvensen samtidig som akseptabel levetid opprettholdes under lett til moderat belastning. Å velge riktig kjedevariant for miljøet er like viktig som å velge riktig belastning – en standardkjede installert i feil miljø vil mislykkes uansett hvor nøye den er dimensjonert.