Problematika měření ozubených řemenů

Transkript

1 Problematika měření ozubených řemenů Inovace ve vývoji ozubených řemenů směřují ke zlepšení vlastností profilu a materiálu: cílem je zlepšit chování v záběru, zvýšit přenášený krouticí moment, zlepšit stabilitu zubu, zlepšit složení materiálu, zvýšit odolnost vůči opotřebení a prodloužit životnost. Tyto extrémní požadavky již nelze splnit jen jedním typem řemenů. Řemeny určené pro vysoké krouticí momenty, které jsou schopny přenášet nejvyšší síly v tahu při malých rychlostech, nejsou vhodné pro přenos vysokých obvodových rychlostí. Naopak řemeny a profily pro vysoké dynamické zatížení a nejvyšší obvodové rychlosti nejsou vhodné pro přenos nejvyšších krouticích momentů.výsledkem je rozdělení typů na dvě oblasti z hlediska zatížení. Prvním typem jsou tzv. pomaloběžné pohony s maximálním krouticím momentem, které charakterizuje vysoký krouticí moment při nízké rychlosti řemenu, nízkých otáčkách. Představiteli této skupiny jsou řemeny ContiTech Synchroforce CXAIII a ContiTech Synchroforce Extreme. Pro přenos vysokého výkonu při vysokých rychlostech řemenu, vysokých otáčkách, slouží tzv. rychloběžné pohony s maximálním přenášeným výkonem, např. řemeny ContiTech Synchroforce CXPIII a ContiTech Synchroforce Supreme. Řemeny umožňují přenášet obvodové rychlosti až do 60 m.s - 1. Teplotní odolnost podle způsobu použití od -20 do +100 C a elektrická vodivost podle ISO Dostupné profily řemenů jsou HTD 8M, HTD14M, STD S8M. Ozubené řemeny se vyrábějí buď neoprénové (standardní) pro menší zátěže a nižší počet motohodin, se skelnými vlákny pro středně velká a velká zatížení bez nutnosti servisu a konečně polyuretanové pro největší zatížení, přenášení velkých výkonů a kroutících momentů. Elastomerová vnější strana chrání kord proti okolním nečistotám a opotřebení třením. Spirálově vinutý kord zaručuje velkou pevnost, a zároveň pevnost a odolnost proti prodlužování. Nylonová úprava lícové části zabraňuje vzniku třecích složek a tím tak chrání povrch zubů proti opotřebení. Tento typ řemenů nevyžaduje jakékoli mazání. Obr. 1 Řez ozubeným řemen typu PowerGrip GT3 Obrázek 2 ukazuje srovnání různých druhů řemenů stejných rozměrů. Výrobce zajímalo, který druh řemenů snese největší zatížení při 10 7 cyklech. Z výsledku testovaných řemenů je patrné, že typ řemenu, který je použitý i na tomto konkrétním měřícím zařízení snese zatížení cca 65 Nm při 10 7 cyklů.

2 Je potřeba nahlížet na výsledky tohoto testu jen jako na velmi orientační, s nízkou vypovídající schopností, o které se nelze stoprocentně opírat a zakládat na nich vědecké poznatky. Jejich data jsou však přínosná pro prvotní srovnání kvality nabízených řemenů na našem i evropském trhu. Obr. 2 Výsledky testů různých druhů ozubených řemenů Synchronizační řemeny pryž Pryžové synchronizační řemeny s několika typy ozubení. Historicky nejstarší je lichoběžníkové ozubení s rozměry v palcích, velmi rozšířené je oblé ozubení HTD a nejdokonalejší je oblé ozubení modernizovaného tvaru GT. Řemeny s modernizovaným ozubením se vyrábějí z pevnějších a odolnějších materiálů. Převody s jejich použitím jsou podstatně menší a lehčí, řemenice užší. Pryžové řemeny obsahují tažnou vrstvu z lanek ze skleněných vláken. Od standardních pryžových řemenů jsou odvozeny řemeny pro zvláštní aplikace a prostředí. PowerGrip Řemeny PowerGrip se vyrábějí v palcových roztečích v profilech: XL, L, H, XH a XXH podle ISO Přenesou nízký výkon, ale jsou vysoce ohebné. Užívají se z dědičných důvodů. PowerGrip GT3 Nejvýkonnější vyráběný pryžový řemen. Řemeny s roztečemi 3 a 5 mm mají vysokou přesnost při řízení polohy. Rozteč 2 mm je určena pro přístroje. Řemen typu PowerGrip GT3 s kevlarovou tažnou vrstvou je upraven pro dopravní válečkové tratě. PowerGrip MXL Profil řemenu Mini-Pitch s palcovou roztečí přibližně 2 mm má označení MXL. Používá se v přístrojích.

3 PowerGrip HTD Řemeny s profilem 3M a 5M jsou určeny pro vysoké rychlosti do ot/min. a 80 m/s s přenosem výkonu do 10 kw. Řemeny s profilem 8M,14M a 20M jsou určeny pro vysoké výkony do kw. PowerPainT Použije se ve válečkových dopravních pásech v lakovnách automobilek a lakovnách výrobců spotřebního zboží, kde musí být záruka, že nedojde ke znečištění lakovaných výrobků. TransMotion Řemen typu PowerGrip GT3 s kevlarovou tažnou vrstvou je upraven pro dopravní válečkové tratě. Long Length Řemeny v rolích 30 m nebo nařezané na požadovanou délku. Slouží pro přímočaré pohyby. Twin Power Twin Power je vyráběn s ozubením typu PowerGrip a PowerGrip HTD. Řemeny s oboustranným ozubením pro serpentinové převody. PowerGrip PowerGrip je vývojově první typ synchroního řemenu. Použití má ve starších a dědičných konstrukcích, kde spolehlivě funguje.v nových konstrukcích neumožňuje dosáhnout současnou špičkovou technickou úroveň pohonu, tj. přesnost, minimální rozměry a optimální cenu.výkony do 150 kw, rychlosti do ot/min a 40 m/s. Pro nové konstrukce doporučujeme řemen PowerGrip GT3.Díky vysoké ohebnosti lze použít řemenice velmi malých průměrů. Konstrukce řemenu PowerGrip - Klasické trapézové ozubení - Skleněná vlákna v tažné vrstvě. - Povrch zubů - nylonová tkanina chrání zuby před poškozením.

4 Základní rozměry a označení řemenu PowerGrip Profil rozteč [inch] T [mm] B [mm] délka [mm] vyráběné šířky [mm] XL 1/5 1,27 2,3 116, ,8 6,4 / 7,9 / 9,5 L 3/8 1,91 3,5 314, ,4 12,7 / 19,1 / 25,4 H 1/2 2,29 4,0 609,6-4318,0 19,1 / 25,4 / 38,1 / 50,8 / 76,2 XH 7/8 6,35 11,4 1289, ,0 50,8 / 76,2 / 101,6 / 127 XXH 1 1/4 9,53 15,2 1778,0-4572,0 50,8 / 76,2 / 101,6 / 127 Pro převody s velmi malými řemenicemi, bez větších požadavků na přenášený výkon a na šetření prostorem. Užívají se z dědičných důvodů a jako náhradní díly. PowerGrip GT3 PowerGrip GT 2MGT, 3MGT, 5MGT, 8MGT, 14MGT je dosud technologicky nejdokonalejší synchronizační řemen odvozený z řemenů PowerGrip HTD. Oproti řemeni PowerGrip HTD přenese o % vyšší výkon při stejných rozměrech pohonu. Je vhodný i pro malé rychlosti a vyšší kroutící momenty. Má o 50-90% vyšší odolnost proti přeskočení přes zuby řemenice. Přesnost převodu je podstatně vyšší, 0.06 mm oproti 0.24 mm pro rozteč 3 mm. Hluk řemenu při vysokých rychlostech je nejnižší z vyráběných synchronizačních řemenů. Skleněná spirálovitě vinutá lanka vytváří tahový prvek řemenu a tím jeho nejdůležitější vnitřní část. Vyznačuje se velkou pevností v tahu, mimořádně dobrou ohebností a velkou podélnou tuhostí. Vrstva obklopující skleněné tažné vlákno má trvanlivou ohybovou poddajnost, protože je složena z upraveného polychlóroprénu s vysokou adhezí k tažné vrstvě má přiměřenou ohybovou poddajnost. Chrání proti minerálním olejům v malém množství. Zuby jsou z polychloroprenové směsi, která je odolná a pevná ve střihu, a jsou navulkanizovány k vrstvě hřbetu tak, že tvoří kompaktní celek. Aby byl zaručen dokonalý záběr se zubní mezerou řemenice, mají polychloroprenové zuby přesný tvar zubu a rozteč, při čemž záběrová křivka řemenu se shoduje přesně se záběrovou křivkou řemenice. Spodní stranu řemenu pokrývá houževnatá a otěruvzdorná nylonová tkanina, která chrání zuby před opotřebením, podobně jako povrchové vytvrzení u ozubených kol. Tato speciální tkanina má velmi malý součinitel tření a po určité době je povlak vyleštěn.

5 Elektrostatická vodivost dle ISO 8435 zajišťuje použití v prostředí s nebezpečím výbuchu. Všechny dodávané řemeny 8MGT a 14 MGT jsou standardně vodivé. Ostatní řemeny s elektrostatickou vodivostí se vyrábějí na objednávku. Základní rozměry a označení řemenu PowerGrip GT3 Označení na hřbetu řemenu informuje o rozteči zubů, délce a šířce. Řemenice se označují roztečí, počtem zubů a šířkou (př. 5MR-36-09). Řemeny 8MGT a 14 MGT běží na řemenicích s ozubením tvaru M, tj. 8M, 14M, které jsou vhodné i pro řemeny HTD. Ostatní řemeny GT3 vyžadují řemenice s ozubením tvaru MR. Profil rozteč [mm] T [mm] B [mm] délka [mm] vyráběné šířky [mm] 2MGT 2,0 0,71 1, / 6 / 9 3MGT 3,0 1,12 2, / 9 / 15 5MGT 5,0 1,92 3, / 15 / 25 8MGT 8,0 3,40 5, / 30 / 50 / 85 14MGT 14,0 6,00 10, / 55 / 85 / 115 / 170 Výhody řemenu PowerGrip GT3 Optimální poměr cena / výkon. Výkony do 525 kw. - Přesnost převodu je podstatně vyšší, 0.06 mm oproti 0.24 mm u řemenu HTD, obojí při rozteči 3 mm. - Vyšší odolnost o 50-90% proti přeskočení přes zuby řemenice ve srovnání s typem HTD. - Je vhodný i pro malé rychlosti a vyšší kroutící momenty. - Oproti řemeni typu HTD přenese o % vyšší výkon při stejných rozměrech pohonu. - Hluk řemenu při vysokých rychlostech je nejnižší z vyráběných synchronizačních řemenů. - Vlastnosti menších profilů jsou optimalizovány pro použití v přesných převodech, v ručním nářadí, kancelářských strojích, převodech na inkrementální čidla a v přesných servopohonech. - Vlastnosti větších profilů jsou optimalizovány pro použití v pohonech vřeten obráběcích strojů, pohonech ventilátorů, čerpadel, kompresorů. PowerGrip GT

6 umožní konstrukci extrémně kompaktních pohonů s efektem snížené ceny a hmotnosti. - Oproti klínovým řemenům má PowerGrip GT podstatně nižší nároky na údržbu, zejména nevyžaduje dopínání a snižuje tak náklady na údržbu v nepřístupných místech a nepřetržitých provozech. - Hluk pohonu při rychlostech nad 5000 ot/min vzniká vytlačováním vzduchu ze zubových mezer řemenice a je proto nutně vyšší v porovnání s klínovými řemeny. Hluk lze snížit rozdělením širokého řemenu na užší paralelní větve. Používají se v nových konstrukcích, kde je kritériem cena převodu včetně řemenic. Převody zaujímají nejmenší prostor dosažitelný pryžovými řemeny. Řemeny s roztečemi 2, 3, 5 mm přenášejí polohu s nejvyšší dosažitelnou přesností v oblasti řemenových převodů. Řemeny s roztečemi 8, 14 mm mohou běžet na řemenicích s ozubením pro HTD, na kterých tak lze přechodem z řemenů HTD zvýšit dosažitelný výkon nebo dobu života. Standardní řemeny s roztečemi 8, 14 mm sou vhodné i pro prostředí s nebezpečím výbuchu. Synchronizační řemeny polyuretan Polyuretanové řemeny palcových i metrických profilů. Nejvýkonější řemen PolyChain. Řemeny nekonečné, řemeny v metráži i svařené. Některé řemeny je možno opatřit vodícím klínem, který zabezpečí stabilní chod řemenu na řemenici, odpadá použití bočnic na řemenici.

7

8 Stanovení správného předpětí řemenu Nejprve je třeba stanovit správné předpětí řemenu. Je zde použito mechanického přístroje na měření napnutí řemenů, který ukáže sílu potřebnou na vyvození předepsaného průhybu řemenu v polovině roztečné vzdálenosti L f, viz obr.3, 4. Podle typu a skutečné šířky řemenu je zjištěna potřebná síla průhybu F e. Z katalogu firmy ContiTech byla pro šířku řemenu 25mm typu 8M odečtena přípustná obvodová síla F u =550N. Obr. 3 Rozměry potřebné pro stanovení správného předpětí Z grafu na obr. 4 lze odečíst hodnotu poměru (t e /L f )*1000. Ze znalosti tohoto poměru lze snadno vypočítat hodnotu průhybu řemenu t e způsobeného silou F e. Roztečná vzdálenost je L f = 235 mm. Hodnota průhybu vychází t e = 7mm. Nastaví-li se ve spodní části siloměru,velký kroužek na hodnotu 7mm, a zatlačí se seshora na siloměr, tak v okamžiku zákrytu kroužku, ukazujícího velikost průhybu s hranou přiloženého pravítka musí stlačení siloměru (malý kroužek) ukazovat hodnotu F e = 75N. Pokud tomu tak je, lze považovat řemen za správně předepnutý, viz obr.5.

9 Obr. 4Průběhy předpětí v závislosti na obvodové síle (převzato z katalogu firmy ContiTech)

10 Obr. 5 Mechanický přístroj na měření napnutí řemenů TYMA BELT CONTROL Obr. 6 Hlukový vibrometr Gates sonic tension meter 507C