Hur väljer du, underhåller och förlänger livslängden på rullkedjor?

Hur rullkedjor fungerar och varför designen är viktig

A rullkedja överför mekanisk kraft mellan två kedjehjul genom att koppla in en serie länkade plattor, stift, bussningar och rullar i en upprepad slinga. När ett drivande kedjehjul roterar kommer dess tänder i ingrepp med rullarna som sitter mellan de inre länkplattorna, drar kedjan framåt och överför vridmoment till det drivna drevet. Rullen är elementet som gör denna design effektiv: den roterar fritt på bussningen när den sitter i kedjehjulets tand, vilket omvandlar vad som annars skulle vara glidfriktion till rullande kontakt. Denna till synes enkla mekanism stöder ett enormt utbud av maskiner — från cykeldrivlinor och jordbruksutrustning till transportörsystem, tryckpressar och industriella växellådor.

Att förstå anatomin hos en rullkedja hjälper till att specificera eller felsöka en. Den inre länken består av två inre plattor som pressas på en bussning, med rullen som sitter runt bussningen. Den yttre länken - ibland kallad stiftlänken - förbinder två inre länkar genom två yttre plattor och en presspassad stift som löper genom båda bussningarna. Spelet mellan tappen och bussningen bestämmer hur fritt kedjan rör sig, och hårdheten hos dessa komponenter påverkar direkt livslängden på slitaget under belastning. Högkvalitativa kedjor använder fallhärdade stift och bussningar med en tuff, slitstark yta över en tuff kärna som motstår stötar utan att bli spröda.

Standard Roller Chain Series och vad siffrorna betyder

Rullkedjor tillverkas enligt internationellt erkända standarder, främst ANSI/ASME B29.1 i Nordamerika och ISO 606 i Europa och större delen av resten av världen. Dessa standarder definierar stigningen - mitt-till-centrum-avståndet mellan på varandra följande stift - tillsammans med rulldiameter, inre bredd, plåttjocklek och minsta draghållfasthet. ANSI-beteckningen använder ett två- eller tresiffrigt nummer där de första siffrorna anger stigning i åttondelar av en tum och den sista siffran anger kedjetypen: 0 för standard, 1 för lättviktskedja och 5 för rulllös bussningskedja.

Dubbelsträngade och flersträngade kedjor bär suffixet "-2" eller "-3" efter kedjenumret (t.ex. 60-2 för en dubbelsträngad kedja #60). Dessa konfigurationer multiplicerar belastningskapaciteten utan att öka stigningen, vilket är användbart när en större kedja skulle löpa för långsamt eller skapa överdriven spänning av kedjehjulets kuggar vid den hastighet som krävs.

Välja rätt rullkedja för din applikation

Kedjevalet börjar med kraftöverföringskravet, men att reducera det till en enkel hästkraftssiffra missar flera faktorer som avgör om en given kedja kommer att ge acceptabel livslängd. Följande parametrar måste alla utvärderas tillsammans innan man fastställer en kedjespecifikation.

Designkraft och servicefaktor

Den nominella hästkraften för en motor är inte den siffra som används för kedjeval. Istället beräknar ingenjörer designeffekt genom att multiplicera den överförda effekten med en servicefaktor som står för belastningens natur. Jämna, enhetliga belastningar från elmotorer använder vanligtvis en servicefaktor på 1,0. Måttliga stötbelastningar - såsom de från kolvkompressorer eller transportörer med oregelbunden belastning - kräver en faktor på 1,3 till 1,5. Kraftiga stötbelastningar från krossar, rivare eller hammarkvarnar kan kräva en servicefaktor på 1,7 eller högre. Denna justerade designeffektsiffra korsrefereras sedan mot kedjetillverkarens effekttabeller, som anger maximalt tillåtna hästkrafter för varje kedjestorlek vid en given kedjehjulshastighet i RPM.

Kedjehjulsstorlek och hastighetsförhållande

Antalet tänder på det lilla kedjehjulet - alltid den mer kritiskt belastade av de två - påverkar direkt kedjans livslängd. Minst 17 tänder på det lilla kedjehjulet är en allmänt använd riktlinje för drivningar som kräver lång livslängd, eftersom färre tänder gör att kedjan artikulerar genom en skarpare vinkel vid varje ingrepp, accelererande tapp och bussning. Mycket stora hastighetsförhållanden (över 7:1) hanteras i allmänhet bäst i två steg med en mellanaxel snarare än en enstegs rullkedjedrift, både av effektivitetsskäl och för att hålla det stora kedjehjulet till en hanterbar diameter.

Mittavstånd och kedjelängd

Det idealiska centrumavståndet mellan drivande och drivna kedjehjul är 30 till 50 gånger kedjestigningen. Ett för kort mittavstånd minskar lindningsbågen på det lilla kedjehjulet och gör att varje länk artikulerar oftare, medan ett för långt centrumavstånd introducerar häng och vibrationer. Kedjelängden beräknas i länkar snarare än i linjära enheter, och summan måste vara ett jämnt tal för att tillåta användningen av en standardanslutningslänk. Justerbara upptagningsanordningar eller kedjehjul används för att bibehålla korrekt kedjespänning när kedjan förlängs genom normalt slitage under dess livslängd.

Smörjning: Den enskilt största faktorn i kedjans livslängd

Ingen annan underhållspraxis har större effekt på rullkedjornas livslängd än korrekt smörjning. Den primära slitmekanismen i en rullkedja är den gradvisa erosionen av tappens och bussningens kontaktytor, vilket gör att stigningen ökar - det som vanligtvis kallas kedjesträckning, även om stålplåtarna själva inte sträcker sig. Smörjmedel penetrerar stiftbussningens spel, bildar en hydrodynamisk film under belastning och leder bort värmen som genereras av artikulation. Utan adekvat smörjning kan en kedja som arbetar under måttlig industriell belastning slitas ut på en bråkdel av tiden som den skulle hålla med korrekt olja.

Kedjetillverkare specificerar smörjmetoder efter applikationstyp. Det finns fyra standardkategorier som används inom branschen:

• Typ A — Manuell eller droppsmörjning: appliceras med jämna mellanrum med en oljekanna eller borste, eller levereras av en droppolja med en hastighet av en droppe var femte till tjugonde kedjelänk per minut. Lämplig för låghastighets, lätt belastade enheter.
• Typ B — Smörjning av bad eller skiva: den nedre delen av kedjan löper genom ett oljebad i ett tätat hus, eller en skiva som är fäst vid kedjehjulsaxeln tar upp olja och slänger den på kedjan. Används för måttliga hastigheter upp till runt 600 RPM på det lilla drevet.
• Typ C — Oljeströmssmörjning: en kontinuerlig ström av olja riktas mot kedjan från ett pumpmatat munstycke placerat på insidan av den nedre kedjesträngen nära drivhjulet. Krävs för höghastighetskörningar över 1 500 RPM.
• Tätade och försmorda kedjor: kedjor med O-ring eller X-ringstätningar håller kvar fett packat mellan tappen och bussningen vid tillverkningen. Dessa används där yttre föroreningar är allvarliga eller där eftersmörjning är opraktisk, till exempel i jordbruks- och anläggningsutrustning utomhus.

Det rekommenderade smörjmedlet för de flesta industriella rullkedjeapplikationer är en icke-rengörande mineralolja med en viskositet på SAE 20 till SAE 50 beroende på omgivningstemperatur. Fett bör i allmänhet undvikas för smörjning under drift eftersom det inte penetrerar stiftbussningens spel effektivt; den fyller gapet mellan ytterplåtar och innerplåtar men lämnar de kritiska slitytorna otillräckligt skyddade.

Mäta slitage och veta när en rullkedja ska bytas ut

En rullkedja bör bytas ut innan den har förlängts med mer än 3 % av sin nominella längd, eller 2 % för precisionsdrivningar och applikationer där kedjehjulets kugggeometri är kritisk. Att vänta tills kedjan är synligt slapp eller hoppa över tänderna på kedjehjulet riskerar accelererat drevslitage, plötsligt fel under belastning och potentiell skada på anslutna maskiner. Den mest tillförlitliga metoden för att mäta kedjeslitage i fält är att använda ett dedikerat verktyg för kedjeslitageindikator, som applicerar en fast belastning på ett uppmätt spann av kedjan och läser av töjningen direkt. I avsaknad av ett korrekt verktyg kan en stållinjal mäta 12 stigningar av kedjan: en ny kedja som mäter exakt till sin nominella 12-stigningslängd är oanvänd, medan en kedja som mäter 0,5 % eller mer över denna referens har börjat ackumulera betydande slitage.

Vid byte av en sliten kedja är det viktigt att inspektera de matchande kedjehjulen samtidigt. Ett kedjehjul som har gått med en långsträckt kedja utvecklar en karakteristisk krok- eller hajfenartandprofil då kedjan åker högre på tänderna under ingrepp. Att installera en ny kedja på slitna kedjehjul kommer snabbt att överföra slitage till den nya kedjan och avsevärt förkorta dess livslängd. Som en allmän riktlinje bör kedjehjul bytas ut vartannat eller var tredje kedjebyte beroende på applikation, material och driftsförhållanden. Kedjehjul av härdat stål – särskilt de med induktionshärdade kuggflanker – håller betydligt längre än versioner av mjukt stål i krävande drivningar.

Specialvarianter för rullkedjor för krävande miljöer

Standardrullkedjor av kolstål är väl lämpade för de flesta allmänna industriella applikationer, men specifika driftsmiljöer kräver kedjevarianter som är konstruerade för dessa förhållanden. Rullkedjor av rostfritt stål motstår korrosion i livsmedelsförädling, läkemedelstillverkning och marina miljöer där kontakt med vatten, rengöringskemikalier eller hög luftfuktighet snabbt skulle korrodera standardkedjor. Nickelpläterade kedjor erbjuder mellanliggande korrosionsskydd till lägre kostnad än full rostfri konstruktion och är ett praktiskt val för måttligt korrosiva inomhusmiljöer.

Högtemperaturapplikationer - såsom transportkedjor som går genom ugnar, härdningstunnlar eller gjuterimiljöer - kräver kedjor gjorda av värmebeständiga legeringar med fasta filmsmörjmedel eller sintrade porösa bussningar impregnerade med högtemperaturfett, eftersom konventionella oljor förkolnas och förlorar viskositet vid förhöjd temperatur. Självsmörjande kedjor som använder sintrade metallbussningar eller polymerkomponenter är designade för applikationer där extern smörjning är opraktisk, vilket minskar underhållsfrekvensen samtidigt som den bibehåller acceptabel livslängd under lätt till måttlig belastning. Att välja rätt kedjevariant för miljön är lika viktigt som att välja rätt belastning – en standardkedja installerad i fel miljö kommer att misslyckas oavsett hur noggrann den är dimensionerad.