Выбор правильной системы привода - стоимость и производительность

При преобразовании привода или проектировании новой системы передачи энергии инженеры по техническому обслуживанию и проектированию завода имеют три основных варианта:

• Приводы роликовых цепей
• клиноременные передачи
• Синхронные ременные передачи

У каждого есть свои преимущества и недостатки, а также соображения стоимости, которые могут быть не сразу очевидны.

Приводы роликовых цепей

Приводная система Gates

Популярность цепных приводов связана со способностью этих приводов передавать высокие уровни крутящего момента в небольшом корпусе при относительно низкой стоимости при использовании легко доступных стандартных компонентов. Хотя первоначальные затраты на стандартные приводы с роликовой цепью могут быть довольно низкими, стоимость обслуживания этих приводов может быть значительной. Правильное обслуживание важно для оптимальной производительности привода роликовой цепи и включает следующие факторы затрат:

• Смазка
• Выравнивание
• Напряжение
• Замена компонентов привода

По оценкам цепной промышленности, приводы роликовых цепей, работающие без смазки, изнашиваются примерно в 300 раз быстрее, чем сопоставимые приводы с надлежащей смазкой. Тем не менее, по оценкам производителей роликовых цепей, от 90 до 95% всех установленных приводов либо неправильно смазаны, либо вообще не смазаны. Определение типа необходимого метода смазки является важной задачей при проектировании, которая сама по себе имеет финансовые последствия. Например, кожух цепи, удерживающий масло, может составлять до 75% от общей стоимости системы цепного привода. Помимо смазки, правильное выравнивание звездочек и натяжение цепи имеют решающее значение для увеличения срока службы роликовой цепи.

Еще один фактор обслуживания, связанный с затратами, - это замена компонентов привода. Одним из основных недостатков приводной роликовой цепи является износ цепи, приводящий к растяжению или удлинению. Производители рекомендуют замену роликовой цепи при удлинении примерно на 3%. Большинство производителей роликовых цепей также рекомендуют заменять звездочки на каждую новую роликовую цепь, поскольку контакт металл-металл вызывает серьезный износ звездочки. Таблицы номинальной мощности, опубликованные в отрасли роликовых приводов, основаны на теоретическом расчетном сроке службы в 15000 часов при условии правильной конструкции привода, центровки, смазки, технического обслуживания и т. Д., Но в типичных условиях эксплуатации фактический срок службы привода редко приближается к идеальному. Приводы с роликовой цепью без смазки, работающие в тяжелых условиях, могут прослужить всего 100 часов или меньше.

Затраты на техническое обслуживание, указанные выше, добавленные к первоначальной стоимости, приблизительно равны истинной стоимости стандартного привода роликовой цепи. Однако помимо затрат на смазку и замену компонентов привода, есть трудозатраты на частое повторное натяжение, которое требует отключения. привод, что приводит к простою производства. Кроме того, стандартные приводы с роликовой цепью работают с КПД 91–94% в зависимости от области применения, поэтому необходимо учитывать затраты на электроэнергию.

Несмотря на затраты на техническое обслуживание и электроэнергию, приводы с роликовой цепью предлагают разработчикам и пользователям некоторые преимущества перед системами с клиноременной или синхронно-ременной передачей:

1. Универсальность (можно добавить функциональные приспособления для транспортировки продуктов, выключатели, рычаги и т. Д.)

2. Возможность создания цепочки любой длины с соединительными звеньями

3. Наличие большого выбора цепей и звездочек

Клиноременные передачи

Клиноременные передачи передают мощность за счет трения между ремнем и шкивом. При КПД от 95% до 98% при установке клиноременные приводы потребляют энергию более эффективно, чем приводы с роликовой цепью, и несколько менее эффективно, чем синхронные ременные приводы. Клиноременные приводы являются отраслевым стандартом, предлагая широкий диапазон размеров по относительно низкой цене, а также простоту установки и бесшумную работу.

Клиновые ремни изготавливаются из различных материалов, сечений и армирующих материалов, и часто используются по отдельности, в согласованных наборах или в соединенных конфигурациях. Они хорошо подходят для тяжелых условий эксплуатации, таких как тысячи, включающие ударные нагрузки и высокие пусковые нагрузки. Стандартные клиноременные приводы лучше всего работают при скоростях 500 об / мин и выше, соотношении скоростей до 6:1 и в ограниченном диапазоне рабочих температур от -40 до 130 по Фаренгейту. Поскольку клиновые ремни изгибаются при перегрузке, они помогают защитить более дорогое оборудование от скачков нагрузки. Они также позволяют гибко размещать двигатель и нагрузку.

При подходящем применении срок службы правильно установленного и обслуживаемого клиноременного привода составляет от 20 000 до 25 000 часов. Компоненты простого клиноременного привода относительно недороги в приобретении, установке, замене и обслуживании. После того, как они установлены должным образом и натянуты до значений, рекомендованных производителем ремня, эти приводы требуют очень небольшого обслуживания, за исключением повторного натяжения во время обычного графика технического обслуживания. Из-за проскальзывания ремня клиноременные передачи после установки теряют до 5% своего КПД. Клиновые ремни растягиваются по мере износа, что ухудшает проскальзывание, что может снизить эффективность до 10%, если только не периодически подтягивать их. Зубчатые или зубчатые клиновые ремни могут повысить эффективность на 2% по сравнению со стандартными конструкциями.

Синхронные ременные приводы

Ремни синхронизатора работают по принципу «зубчатая ручка». Круглые, квадратные или модифицированные криволинейные зубья ремня входят в зацепление с канавками на звездочках, что обеспечивает надежную передачу мощности при высоком крутящем моменте на высоких и низких скоростях.

Компоненты системы синхронного ременного привода обычно изначально стоят больше, чем компоненты сопоставимого стандартного привода с роликовой цепью или клиноременной передачи. Напротив, синхронные ременные приводы не имеют затрат на обслуживание, связанных с приводами роликовых цепей. Они не требуют смазки и, следовательно, не требуют системы смазки, только основные средства безопасности. В то время как роликовая цепь требует частого повторного натяжения, а клиновые ремни требуют периодического повторного натяжения, синхронный ремень обычно не требует повторного натяжения в течение всего срока службы ремня.

Чтобы проиллюстрировать величину удлинения, которое может возникнуть в роликовой цепи, рекомендуемые допуски на межосевое расстояние для ременных приводов можно сравнить с межцентровым расстоянием, требуемым для роликовой цепи такой же длины. При длине 100 дюймов роликовую цепь, клиновой ремень и синхронный ремень можно сравнить следующим образом:

Роликовая цепь - Роликовая цепь удлиняется примерно на 3 дюйма (или 3%) в течение своего срока службы, что требует увеличения межосевого расстояния примерно 1,5 дюйма.

Клиновой ремень - Для клинового ремня требуется от 1,5 до 2,5 дюймов межосевого расстояния в течение всего срока службы, в зависимости от поперечного сечения и производителя.

Синхронный ремень - Для зубчатого ремня обычно требуется всего 0,04 дюйма межосевого расстояния в течение срока службы, в зависимости от типа и производителя ремня.

Износ цепи и звездочки является значительным фактором затрат в приводе с роликовой цепью. Ремни синхронизатора и звездочки изнашиваются значительно меньше. В приводной системе Gates Poly Chain GT2, например, ремень прослужит дольше сопоставимой роликовой цепи порядка 3:1, а звездочки - дольше звездочек роликовой цепи 10:1.

Как и приводы с роликовой цепью, синхронные ременные приводы чувствительны к несоосности и не должны использоваться в системах, где это является неотъемлемой частью работы привода. Несоосность приводит к непостоянному износу ремня и преждевременному выходу из строя из-за неравномерной нагрузки на растягивающие элементы. И хотя синхронный ремень, такой как Poly Chain GT2, устойчив к истиранию, коррозии и растворам для смывания щелочей, используемым в пищевой / перерабатывающей промышленности, он может не подходить для определенных высококоррозионных сред, где цепь устойчивости к коррозии может быть лучшей альтернативой. .

Одно из заблуждений относительно зубчатых ремней состоит в том, что они не подходят для змеевидных приводов. Инженеры-конструкторы могут подумать, что роликовая цепь - единственный вариант, когда груз должен перемещаться с обеих сторон; однако двусторонние синхронные резиновые ремни, такие как Gates PowerGrip GT2 Twin Power, предлагают многие из тех же преимуществ экономии по сравнению с роликовыми цепями, что и их односторонние собратья. Благодаря своему высокому КПД (до 99% на постоянной основе в системе привода Poly Chain GT2) синхронные ременные приводы также могут снизить затраты на электроэнергию по сравнению с приводами с роликовой цепью, которые обычно работают с КПД 91-94%, или Клиноременные передачи, которые при правильном натяжении работают с КПД 93-95%.

Заключение

Если рассматривать с точки зрения стоимости владения, система синхронного ременного привода может быть более рентабельной, чем сопоставимая система с цепным или клиноременным приводом. Например, ременной привод Gates Poly Chain GT2 (включающий наиболее технически совершенный из имеющихся синхронных ремней, сделанный из полиуретанового корпуса и армированного арамидным волокном) изначально стоит в среднем на 30% больше, чем сопоставимый стандартный привод с роликовой цепью. Тем не менее, он дает множество преимуществ по экономии средств для руководителей планового обслуживания и инженеров-проектировщиков.

На рынке ТОиР синхронные приводы могут значительно снизить повседневные эксплуатационные расходы и увеличить выпуск продукции по сравнению с простоями и потерей производительности в результате слишком частого технического обслуживания и замены роликовых цепей и клиноременных приводов. Инженеры-проектировщики приводных систем, которые выбирают синхронный привод, такой как ременная система Gates Poly Chain GT2, могут дать своей продукции конкурентное преимущество на рынке, предоставив конечным пользователям более производительные, долговечные, более чистые, бесшумные и не требующие обслуживания. продукты, которые будут работать при значительно более низкой общей стоимости.

В J / E мы являемся официальным дистрибьютором Gates. У нас есть такие продукты, как ремни, шланги и звездочки. Чтобы узнать о любом из наших продуктов, перейдите на нашу страницу контактов или напишите нам по адресу [email protected]