Ketjukäytöt erottuvat tärkeänä mekaanisena voimansiirtoratkaisuna, jota käytetään laajalti tehon siirtämiseen komponenttien välillä -olipa sitten pitkiä matkoja (kuten 5-korkeat merimoottorit) tai lyhyitä (kuten polkupyörissä). Ne kuuluvat viiden yleisimmän mekaanisen voimansiirtomenetelmän joukkoon kytkimien, hammaspyörien, hihnakäyttöjen ja voimaruuvien ohella. Jokaisella menetelmällä on ainutlaatuiset hyvät ja huonot puolensa, joten insinöörien on punnittava näitä tekijöitä huolellisesti tehdäkseen optimaalisen valinnan tiettyihin sovelluksiin. Tässä artikkelissa käsitellään ketjukäyttöjen perusteita, niiden luokituksia, yleisiä ketjutyyppejä, valintakriteerejä sekä tärkeimpiä etuja ja haittoja.
Mitä ovat ketjukäytöt?
Ketjukäyttö on mekaaninen voimansiirtojärjestelmä, joka siirtää voimaa paikasta toiseen ketjun avulla. Tyypillinen ketjukäyttö koostuu kahdesta tai useammasta ketjupyörästä (hammaspyörästä) ja itse ketjusta-, jonka ketjun lenkkien reiät sopivat ketjupyörien hampaiden päälle.
Kun voimanlähde (esim. sähkömoottori tai polttomoottori) pyörii, se kääntää akseliinsa kiinnitettyä hammaspyörää. Tämä pyöriminen ajaa ketjun, joka on kiedottu ketjupyörän ympärille, joka sitten kohdistaa mekaanista voimaa käytettävään akseliin siirtäen tehokkaasti tehoa.
Tärkeimmät vertailut muihin lähetysmenetelmiin
Vs. hihnakäytöt: Toisin kuin hihnakäytöt, ketjukäytöt tarjoavat nollaluistoa, mikä varmistaa tasaisen nopeussuhteen. Tämä eliminoi voimansiirron viiveen, mikä tekee niistä ihanteellisia sovelluksiin, kuten polttomoottorien jakoketjut. Ainoa tehohäviö ketjukäytöissä johtuu ketjun lenkkien ja ketjupyörien välisestä kitkasta, mikä johtaa parempaan mekaaniseen hyötysuhteeseen.
Vs. hammaspyöräkäytöt: Ketjukäytöt ovat joustavampia käyttöetäisyyden suhteen. Ne ovat erinomaisia, kun akselit ovat kauempana toisistaan kuin vaihteet voivat majoittaa, mutta säilyttävät silti kompaktin kokoonpanon. Lisäksi yksi ketju voi ohjata useita akseleita samanaikaisesti-ominaisuuden vaihteet harvoin sopivat yhteen.
Ketjukäyttötyypit (toiminnon mukaan)
Ketjukäytöt luokitellaan kolmeen päätyyppiin niiden ensisijaisen toiminnon perusteella, joista jokainen on räätälöity tiettyjen sovellustarpeiden mukaan:
1. Voimansiirron ketjukäytöt
Nämä ketjukäytöt on suunniteltu yksinomaan siirtämään tehoa kahden akselin välillä, ja ne vastaavat yhteiseen haasteeseen: useimmat voiman{0}}tuotantokoneet (esim. pumppujen moottorit) eivät voi käyttää paikan päällä tuottamaansa tehoa.
Yleiset sovellukset: Polkupyörät, maatalouskoneet, kompressorit ja moottorin nokka-akselit{0}}vetävät kaikki voimansiirtoketjuista voiman siirtämiseen lähteestä käyttöpisteeseen.
2. Kuljettimen ketjukäytöt
Kuljetinketjukäytöt ovat erikoistuneet materiaalinkäsittelyyn. Niissä on satoja malleja, joilla on räätälöityjä ominaisuuksia, kuten alhainen kitka, korkea-lämpötilan kestävyys, kemikaalinkestävyys, antistaattiset ominaisuudet tai magneettiset ominaisuudet. Ketjuun voidaan lisätä myös lisälaitteita erilaisiin tarpeisiin.
Teollisuuden käyttötarkoitukset: Laajalti käytössä pakkauksissa, autoteollisuudessa, elintarvikkeiden ja juomien tuotannossa, lääkkeissä ja tekstiileissä materiaalien tehokkaaseen kuljetukseen.
3. Nosto- ja vetoketjukäytöt
Näitä ketjukäyttöjä käytetään koneissa raskaiden kuormien nostamiseen ja laskemiseen, ja ne työskentelevät usein hihnapyörien kanssa rasituksen vähentämiseksi. Esimerkkejä ovat ketjunostimet (manuaaliset, sähköiset tai pneumaattiset), jotka ovat yleisiä autotalleissa, työpajoissa, rakennustyömailla, laivojen konehuoneissa ja tehtaissa,{1}}joissa pystytään nostamaan/laskemaan jopa 20 tonnin kuormia.
Nostoketjut jaetaan edelleen kahteen alatyyppiin:
Elliptiset ketjut (kierukkaketjut): Käytetään keski{0}}--matalaan kuormitukseen, alhaiseen-nopeuteen. Niiden linkit ovat elliptisiä ja ne on lukittu yhteen hitsauksella. Neliömäiset-linkkiketjut ovat toisinaan vaihtoehto, mutta niitä yleensä vältetään huonon jännityksen jakautumisen ja solmuongelmien vuoksi.
Nastaketjut: Suositellaan korkean{0}}kuormituksen sovelluksille. Jokaisen linkin sisäleveyteen on asennettu nasta, joka estää solmua ja lisää lujuutta ja kestävyyttä. Niitä käytetään yleisesti laivojen ankkureissa ja muissa raskaissa{3}}nostolaitteissa.
Yleiset ketjutyypit ketjukäytöissä
Viisi ketjutyyppiä hallitsee teollisia ja kaupallisia sovelluksia, joista jokaisella on omat rakenteet ja edut:
1. Rullaketjut (holkkirullaketjut)
Tunnetuin ketjutyyppi, rullaketjut (tai holkkirullaketjut) ovat laajalti käytössä polkupyörien, moottoripyörien ja kuljetusvälineiden voimansiirrossa. Ne on tyypillisesti valmistettu tavallisesta hiiliteräksestä tai terässeoksista.
Rakenne: Koostuu sisälevyistä (rullalevyistä), ulkolevyistä (tappilevyistä), holkeista, tapeista ja rullista. Telat on sijoitettu tasaisin välimatkoin lenkkien väliin, ja ne liittyvät ketjupyörän hampaisiin tehon siirtämiseksi.
Tärkeimmät edut: Rullat pyörivät tarpeen mukaan ollessaan kosketuksissa ketjupyörän hampaisiin minimoiden tehohäviön. Voimansiirtoketjuissa rullalevyjen korkeus (telojen molemmilla puolilla) ylittää rullan halkaisijan-, mikä estää sivulevyjä koskettamasta ketjupyöriä ja toimii ohjaimina ketjun luistamisen estämiseksi. Kuljettimen rullaketjuissa rullan halkaisija on suurempi kuin sivutangon korkeus, mikä eliminoi sivupalkkien ja kuljetinratojen välisen kosketuksen kitkan vähentämiseksi. Monisäikeisiä rullaketjuja on saatavana suuriin-tehontarpeisiin, mikä mahdollistaa pienemmät nopeudet ja pienemmät nousut samoilla kuormitusvaatimuksilla.
2. Hiljaiset ketjut (käänteiset hammasketjut)
Perinteiset ketjukäytöt ovat usein meluisia, joten ne eivät sovellu melu{0}}herkkään ympäristöön, kuten suljetuissa tiloissa, kaivoksissa tai asuinalueilla. Hiljaiset ketjut (tai käänteiset hammasketjut) ratkaisevat tämän toimimalla hiljaa ja siirtäen suurta tehoa suurilla nopeuksilla.
Rakenne: Valmistettu litteistä levyistä, jotka on pinottu riveihin ja yhdistetty yhdellä tai useammalla tapilla. Jokaisen linkin alaosassa on profiili, joka vastaa hammaspyörän hampaat tasaisen niveltymisen takaamiseksi.
Suorituskyky: Kantavuus, vetolujuus ja ketjun leveys kasvavat litteiden levyjen lukumäärän mukaan lenkkiä kohti.
3. Lehtiketjut
Yksinkertaisin ketjutyyppi, lehtiketjut koostuvat vain tapeista ja levyistä,{0}}joissa levyt vuorottelevat nastalenkkeinä ja saranalenkkeinä. Ne eivät liity hammaspyöriin; sen sijaan ne toimivat hihnapyörillä ohjausta varten.
Käyttökohteet: Ihanteellinen nostamiseen ja tasapainottamiseen, kuten hisseissä, trukeissa, konttilukkeissa ja hissin mastoissa. Nämä hitaalla-nopeuksilla toimivat koneet altistavat ketjuille suuria staattisia kuormia ja minimaalisia työkuormia, ja lehtiketjut hallitsevat erinomaisesti iskun ja hitauden.
Kriittinen vaatimus: Sen on kestettävä suurta vetojännitystä ilman venymistä tai murtumista, ja sen on oltava riittävän taipuisa kestämään väsymistä. Voitelu ja ympäristöolosuhteet on otettava huomioon suunnittelussa.
4. Litteät-yläketjut
Ainoastaan kuljetukseen käytetyt litteät{0}}yläketjut korvaavat kuljetinhihnat, ja hihnakäytöt-materiaalit voidaan kuljettaa suoraan niiden lenkeissä.
Rakenne: Yksittäiset lenkit on yleensä valmistettu teräslevyistä, joiden pohjassa on piippun muotoisia onttoja ulkonemia. Tapit kulkevat näiden ulkonemien läpi vierekkäisten linkkien yhdistämiseksi, mikä mahdollistaa liikkeen vain yhteen suuntaan. Erikoistuneet litteät{3}}yläketjut voivat taipua sivusuunnassa (muokattujen tappirakenteiden kautta), mikä mahdollistaa kuljettimen navigoinnin kaarteissa.
Käyttökohteet: Käytetään hitaissa{0}}kuljettimissa materiaalin kuljetukseen kokoonpanolinjoilla.
5. Teräsketjujen suunnittelu
1880-luvulla kehitetyt tekniset teräsketjut on suunniteltu ankariin ympäristöihin ja vaativiin sovelluksiin. Ne on valmistettu kuuma-teräksestä (joskus lämpökäsitelty-lujuuden lisäämiseksi), ja niissä on suuremmat raot osien välillä pölyn, lian ja hankausaineiden käsittelemiseksi käytön aikana.
Nykyaikaiset käyttötarkoitukset: Käytetään enimmäkseen kuljetinketjuina materiaalinkäsittelyssä, mutta jotkut toimivat myös käyttövoimana. Niitä löytyy kuljettimista, haarukkatrukeista, kauhahisseistä ja öljynporauslaitteista,{1}}joissa on parannettu lujuutta, kulutuskestävyyttä, kantavuutta ja nousua nykyaikaisten teollisuuden vaatimusten mukaisesti.
Kuinka valita oikea ketjukäyttö
Oikean ketjukäytön valitseminen edellyttää sovellusten tarpeiden arviointia sopimattomien vaihtoehtojen poistamiseksi. Tärkeimmät huomioon otettavat tekijät ovat:
1. Lataa
Määritä lähetettävä teho-, jonka ketjun tulee käsitellä voimanlähteen tuottamaa tehoa. Tarkat laskelmat ovat turvallisuuden kannalta kriittisiä ja riittävää turvatekijää suositellaan.
2. Ketjun nopeus
Kaikki ketjukäytöt eivät toimi suurilla nopeuksilla; jotkut on suunniteltu pienille nopeuksille. Laske tarvittava nopeus ja varmista, että se on ketjun suositellulla alueella rajataksesi vaihtoehtoja.
3. Akselin asettelu
Useimmat ketjukäytöt toimivat vain yhdensuuntaisilla akseleilla. Jos akselit on kohdistettu väärin, hammaspyöräkäytöt voivat olla parempi vaihtoehto.
4. Akselien välinen keskietäisyys
Akseleiden välisen keskietäisyyden suositellaan olevan 30–50 kertaa ketjun nousu. Varmista lisäksi, että pienemmän ketjupyörän kontaktikaari on vähintään 120 astetta; jos ketjupyörässä on vähän hampaita, vähintään viiden hampaan on oltava kosketuksissa ketjuun milloin tahansa.
5. Palveluympäristö
Ympäristö sanelee ketjun vaaditun kestävyyden kosteutta, likaa, hankausaineita, korroosiota ja korkeita lämpötiloja vastaan. Se vaikuttaa myös tärinään, melutasoon ja väsymisvoimakkuuteen. Esimerkiksi käänteiset hammasketjut (hiljaiset ketjut) ovat suositeltavia melu{2}}herkillä alueilla.
6. Voitelu
Useimmat ketjukäytöt tarvitsevat voitelua kulumisiän pidentämiseksi. Ketjun tyyppi, koko, kuorma ja nopeus määräävät voitelutavan (manuaalinen, tippasyöttö, öljykylpy tai pakkovoitelu). Itsevoitelevia
Ketjukäyttöjen edut
Voi siirtää vääntömomentin pitkiä matkoja.
Ei luistoa (toisin kuin hihnakäytöt), mikä varmistaa tasaisen suorituskyvyn.
Kompaktimpi kuin hihnakäytöt, mahtuu suhteellisen pieniin tiloihin.
Yksi ketjukäyttö voi käyttää useita akseleita.
Monipuolinen, toimii korkeissa lämpötiloissa ja erilaisissa ympäristöissä (kuiva, märkä, hankaava, syövyttävä jne.).
Alhainen-kitkajärjestelmä, joka takaa korkean mekaanisen tehokkuuden.
Ketjukäyttöjen haitat
Ei voida käyttää ei--rinnakkaisakseleiden kanssa.
Altti melulle ja tärinälle käytön aikana.
Virheellinen kohdistus voi aiheuttaa ketjun luistamisen.
Jotkut mallit vaativat jatkuvaa voitelua.
Yleensä tarvitaan kotelo suojaamaan.
Säännöllinen kiristys (esim. joutopyörien kautta) on tarpeen suorituskyvyn ylläpitämiseksi.