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 9563. 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.
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 5269. 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.
PowerGrip HTD Řemeny s profilem 3M a 5M jsou určeny pro vysoké rychlosti do 20 000 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 1 000 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 10 000 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.
Základní rozměry a označení řemenu PowerGrip Profil rozteč [inch] T [mm] B [mm] délka [mm] vyráběné šířky [mm] XL 1/5 1,27 2,3 116,84-1965,8 6,4 / 7,9 / 9,5 L 3/8 1,91 3,5 314,33-1676,4 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 1289,05-4445,0 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 80-100% 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.
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 1,52 74-1830 3 / 6 / 9 3MGT 3,0 1,12 2,41 105-1692 6 / 9 / 15 5MGT 5,0 1,92 3,81 200-2440 9 / 15 / 25 8MGT 8,0 3,40 5,60 384-4400 20 / 30 / 50 / 85 14MGT 14,0 6,00 10,00 966-6860 40 / 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 80-100% 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
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.
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.
Obr. 4Průběhy předpětí v závislosti na obvodové síle (převzato z katalogu firmy ContiTech)
Obr. 5 Mechanický přístroj na měření napnutí řemenů TYMA BELT CONTROL Obr. 6 Hlukový vibrometr Gates sonic tension meter 507C