Łańcuch napędowy przenosi ruch obrotowy i moment obrotowy z wału czynnego na wał bierny za pomocą kół łańcuchowych. Przekładnie łańcuchowe spotyka się wszędzie: od rowerów, przez maszyny pakujące i rolnicze, po walcownie i kopalnie. W artykule wyjaśniamy, jakie są rodzaje łańcuchów napędowych, jak są zbudowane i produkowane oraz jak dobrać łańcuch do napędu.
Dlaczego łańcuch, a nie pas lub przekładnia zębata?
Zalety przekładni łańcuchowej:
- stałe przełożenie bez poślizgu, więc napęd jest powtarzalny i precyzyjny,
- duży rozstaw osi, większy niż w przekładni zębatej, bez dodatkowych elementów pośrednich,
- mniejsze obciążenie łożysk niż w przekładni pasowej, bo łańcuch nie wymaga dużego napięcia wstępnego,
- napęd kilku wałów jednym łańcuchem,
- odporność na temperaturę, wilgoć i zapylenie, w których pasy szybko się degradują.
Ograniczenia:
- wydłużenie w trakcie eksploatacji. Łańcuch nie rozciąga się sprężyście, ale z czasem się wydłuża przez ścieranie sworzni i tulejek.
- smarowanie. Większość łańcuchów wymaga regularnego smarowania.
- nierównomierność pracy przy małej liczbie zębów. Łańcuch układa się na kole jak wielobok (tzw. efekt poligonowy), co powoduje drgania i hałas.
Rodzaje łańcuchów napędowych
| Rodzaj | Budowa | Typowe zastosowanie |
|---|---|---|
| Tulejkowy | płytki, sworznie, tulejki (bez rolek) | napędy lekkie i precyzyjne o małej podziałce, transport materiałów przy niskich prędkościach |
| Rolkowy | jak tulejkowy, plus rolka obracająca się na tulejce | najpopularniejszy łańcuch napędowy: maszyny przemysłowe, rolnicze, pakujące, drukarskie |
| Zębaty | płytki o profilu zębów, płytki prowadzące | napędy szybkobieżne, gdzie liczy się cicha i płynna praca |
| Płytkowy (Galla, Fleyera) | pakiety płytek na sworzniach, bez tulejek i rolek | podnoszenie ładunków, np. maszty wózków widłowych, podnośniki |
Łańcuchy ogniwowe (pierścieniowe), złożone z okrągłych ogniw, nie służą do przenoszenia napędu w przekładniach. Stosuje się je we wciągnikach i jako wiązadła, dlatego pomijamy je w dalszej części.
Łańcuch tulejkowy
Płytki wewnętrzne są wciśnięte na tulejki, a płytki zewnętrzne na sworznie. Sworzeń obraca się wewnątrz tulejki, tworząc przegub. Tulejka styka się z zębem koła bezpośrednio, bez rolki. Ten styk ślizgowy powoduje szybsze zużycie zębów, dlatego łańcuch tulejkowy stosuje się w dwóch obszarach:
- łańcuchy tulejkowe precyzyjne (np. wg DIN 8154) o małej podziałce, do lekkich i szybkich napędów,
- łańcuchy tulejkowe transportowe, pracujące przy niskich prędkościach, np. do transportu drewna i tarcicy, papieru i tektury, węgla czy kruszyw, a także w liniach metalurgicznych.
Łańcuchy tulejkowe produkuje się ze stali hartowanej, ze stali nierdzewnej (m.in. dla przemysłu spożywczego, gdzie liczy się łatwe mycie i odporność na korozję) oraz w wersjach z elementami z tworzyw.
Łańcuch rolkowy
Łańcuch rolkowy ma tę samą budowę co tulejkowy, ale na tulejce osadzona jest dodatkowo rolka. To rolka toczy się po zębie koła, więc tarcie i zużycie zarówno łańcucha, jak i koła są znacznie mniejsze. Dlatego łańcuch rolkowy jest najczęściej stosowanym łańcuchem napędowym.
Łańcuchy rolkowe są znormalizowane w ISO 606, w dwóch seriach:
- seria europejska (B), dawniej DIN 8187,
- seria amerykańska (A), dawniej DIN 8188, zgodna z ANSI.
Łańcuchy z różnych serii nie są zamienne, nawet przy tej samej podziałce. Więcej o normach przeczytasz w artykule Łańcuchy rolkowe zgodne z normami PN i DIN. Budowę pojedynczego ogniwa i rodzaje ogniw złącznych opisaliśmy w artykule Ogniwo łańcucha rolkowego – charakterystyka. Na co zwrócić uwagę przy zakupie, wyjaśniamy w poradniku Łańcuchy rolkowe – czym się kierować przy zakupie?
Łańcuch zębaty
Łańcuch zębaty składa się z płytek o profilu zębów, które zazębiają się z kołem. Płytki prowadzące, wewnętrzne lub zewnętrzne, utrzymują łańcuch na kole. Łańcuch zębaty pracuje ciszej i płynniej niż rolkowy i dobrze znosi wysokie prędkości. Jest jednak droższy i wymaga precyzyjnie wykonanych kół. Stosuje się go w napędach szybkobieżnych, np. w rozrządach silników, pompach czy sprężarkach.
Łańcuch płytkowy
Łańcuch płytkowy tworzą pakiety płytek osadzone na sworzniach, bez tulejek i rolek. Jest bardzo wytrzymały na rozciąganie, ale przeznaczony do niskich prędkości. Zwykle nie współpracuje z kołem zębatym, tylko przechodzi przez krążki prowadzące. Typowe zastosowania to maszty wózków widłowych, podnośniki i urządzenia dźwignicowe.
Łańcuchy jedno-, dwu- i trzyrzędowe
Łańcuchy rolkowe i tulejkowe produkuje się w wersjach wielorzędowych, w których kilka rzędów płytek i rolek łączą wspólne sworznie. Większa liczba rzędów pozwala przenieść większą moc bez zwiększania podziałki, a więc bez większych kół i większej nierównomierności pracy. Wzrost obciążalności nie jest jednak proporcjonalny do liczby rzędów. W obliczeniach przyjmuje się zwykle współczynnik ok. 1,7 dla łańcucha dwurzędowego i ok. 2,5 dla trzyrzędowego, ponieważ obciążenie nie rozkłada się idealnie równo.
- Łańcuchy napędowe jednorzędowe to standard w większości napędów o umiarkowanym obciążeniu.
- Łańcuchy napędowe dwurzędowe stosuje się przy większych mocach lub gdy trzeba ograniczyć średnicę kół.
- Łańcuchy napędowe trzyrzędowe sprawdzają się w ciężkich napędach przemysłowych przy dużych momentach.
Jak produkuje się łańcuchy napędowe?
Na trwałość łańcucha wpływa technologia produkcji poszczególnych elementów:
- Płytki są wykrawane z taśmy stalowej. W łańcuchach wyższej klasy otwory kalibruje się kulką, co poprawia jakość pasowania i zwiększa wytrzymałość zmęczeniową.
- Sworznie i tulejki są hartowane, a w lepszych łańcuchach także szlifowane. Tulejki występują w wersji zwijanej lub bezszwowej. Tulejka bezszwowa lepiej trzyma smar i wolniej się zużywa.
- Rolki poddaje się obróbce cieplnej, aby zapewnić odporność na ścieranie i uderzenia przy wejściu w zazębienie.
- Kulowanie (śrutowanie) płytek wprowadza w nich naprężenia ściskające, które opóźniają powstawanie pęknięć zmęczeniowych.
- Wstępne rozciąganie gotowego łańcucha, stosowane w łańcuchach wyższej klasy, ogranicza wydłużenie w pierwszym okresie pracy.
Jak dobrać łańcuch napędowy?
1. Moc i prędkość. Rozmiar łańcucha (podziałkę i liczbę rzędów) dobiera się z wykresów mocy producenta. Uwzględnia się w nich prędkość obrotową zębnika i współczynnik warunków pracy (rodzaj silnika, uderzenia, rozruchy).
2. Liczba zębów kół. Im mniej zębów ma zębnik, tym większe drgania i szybsze zużycie. Przy wyższych prędkościach zaleca się zębnik o co najmniej 17 zębach. Nieparzysta liczba zębów w połączeniu z parzystą liczbą ogniw sprzyja równomiernemu zużyciu.
3. Rozstaw osi i długość łańcucha. Typowy rozstaw osi wynosi 30–50 podziałek. Najlepiej dobrać parzystą liczbę ogniw, bo ogniwo przejściowe obniża wytrzymałość łańcucha.
4. Warunki pracy. Temperatura, wilgoć, pył, środki myjące i chemikalia decydują o wyborze materiału. Do wyboru są m.in. stal hartowana, powłoki niklowe lub cynkowe, stal nierdzewna oraz łańcuchy z o-ringami lub bezobsługowe.
5. Smarowanie. Sposób smarowania (ręczne, kroplowe, w kąpieli olejowej lub obiegowe) zależy głównie od prędkości łańcucha. Niewłaściwe smarowanie to najczęstsza przyczyna przedwczesnego zużycia łańcuchów.
6. Zgodność z normą. Pozwala bez problemu wymienić łańcuch i koła na produkty innego producenta tej samej serii.
Eksploatacja i wymiana
Łańcuch napędowy zużywa się głównie przez wydłużenie. Gdy przekroczy dopuszczalny limit (zwykle ok. 3%, w napędach precyzyjnych mniej), zaczyna przeskakiwać na zębach i przyspiesza zużycie kół. Wymieniając łańcuch, warto sprawdzić koła, bo zużyte koło szybko niszczy nowy łańcuch. Praktyczne wskazówki dotyczące smarowania, czyszczenia i kontroli wydłużenia znajdziesz w poradniku Konserwacja łańcuchów rolkowych.
Zastosowanie łańcuchów napędowych
- Przemysł spożywczy i opakowaniowy: maszyny pakujące, sortownice, przenośniki, najczęściej z łańcuchami nierdzewnymi lub z powłokami.
- Rolnictwo: kombajny, siewniki, prasy.
- Przemysł drzewny i papierniczy: transport drewna, tarcicy, papieru i tektury, maszyny do cięcia i formowania.
- Górnictwo i przemysł wydobywczy: transport węgla, rud i kruszyw.
- Metalurgia: walcownie, prasy, linie do produkcji rur i profili.
- Motoryzacja i budowa maszyn: rozrządy, napędy pomocnicze, obrabiarki.
- Poligrafia i logistyka: maszyny drukarskie, linie transportowe, systemy magazynowe.
Podsumowanie
Rodzaj łańcucha napędowego wybiera się w zależności od zadania. Łańcuch rolkowy to standard w większości napędów, tulejkowy sprawdza się w lekkich napędach i transporcie przy niskich prędkościach, zębaty tam, gdzie liczy się cisza i wysoka prędkość, a płytkowy przy podnoszeniu ładunków. Rozmiar i liczbę rzędów dobiera się do mocy i prędkości, a materiał do warunków pracy. Pełną ofertę znajdziesz w zakładce łańcuchy rolkowe. Jeśli potrzebujesz pomocy przy doborze, skontaktuj się z biurem technicznym Schipolska.
