Najczęstsze przyczyny przedwczesnego uszkodzenia łańcucha rolkowego

Ever Power · Technologia łańcuchów przemysłowych

Najczęstsze przyczyny przedwczesnego uszkodzenia łańcucha rolkowego

Głębokie omówienie zagadnień technicznych dla brytyjskich inżynierów przemysłowych i specjalistów ds. zaopatrzenia — obejmujące tryby awarii, diagnostykę, materiałoznawstwo i rozwiązania zapobiegawcze w sektorach ciężkiego przemysłu wytwórczego.

Jeśli istnieje jedna główna przyczyna, którą zespoły inżynieryjne konsekwentnie bagatelizują, to jest nią niedostateczne smarowanie. Łańcuch rolkowy w eksploatacji to zespół precyzyjnie obrobionych powierzchni przegubowych – sworzni biegnących w tulejach, rolek stykających się z zębami zębatymi – a każda z tych powierzchni styku jest pod obciążeniem, pracuje z dużą prędkością i gromadzi ciepło. Bez ciągłej, odpowiedniej warstwy smaru penetrującej te wewnętrzne powierzchnie styku, ścieranie metalu o metal rozpoczyna się niemal natychmiast. Zużycie jest początkowo niewidoczne: utrata kilku mikronów średnicy sworznia, lekkie poluzowanie dopasowania sworznia do tulei. Jednak geometria wydłużenia łańcucha oznacza, że ​​ta mikroskopijna utrata materiału przekłada się bezpośrednio na błąd podziałki, który z kolei wpływa na sposób, w jaki łańcuch osadza się na zębach zębatych, co przyspiesza zużycie zarówno łańcucha, jak i zębatki jednocześnie.

Wyzwaniem w brytyjskich środowiskach produkcyjnych jest to, że smarowanie jest zbyt często traktowane jako zadanie rozruchowe, a nie jako element bieżącej konserwacji. Łańcuch rolkowy może być prawidłowo nasmarowany podczas instalacji, a następnie pozostawiony do pracy w nieskończoność w tym samym początkowym zastosowaniu. W zakładach przetwórstwa spożywczego w regionie Midlands, w fabrykach części samochodowych w Coventry i West Midlands, cykle mycia i piece do utwardzania w wysokiej temperaturze, stosowane rutynowo w produkcji, wyczerpują smar znacznie szybciej, niż zakładają standardowe okresy konserwacji. W konsekwencji łańcuchy pracują w stanie chronicznego niedosmarowania przez miesiące, zanim awaria stanie się oczywista.

Łańcuch rolkowy jest zaprojektowany do pracy w jednej płaszczyźnie. Geometria jego płytek wewnętrznych i zewnętrznych, precyzja luzów sworzni i tulei, średnica baryłki jego rolek — wszystkie te elementy są zoptymalizowane pod kątem prostoliniowego przenoszenia mocy między kołami zębatymi w tej samej płaszczyźnie. W przypadku wprowadzenia do układu napędowego odchylenia kątowego lub przesunięcia, łańcuch jest zmuszony do ruchu przegubowego zarówno poprzecznego, jak i wzdłużnego. Płytki wewnętrzne są poddawane naprężeniom zginającym, do których nigdy nie zostały zaprojektowane. Rolki nie osadzają się już idealnie w zębach zębatych, lecz stykają się z nimi pod kątem, koncentrując obciążenie na niewielkim obszarze cylindrycznej powierzchni rolki i narożu boku zęba.

W instalacjach maszyn tekstylnych w Leeds oraz na liniach pakujących, powszechnych w całym regionie East Midlands, niewspółosiowość często rozwija się stopniowo. Wały uginają się pod obciążeniem. Obudowy łożysk przesuwają się na fundamentach, które pierwotnie zostały zamontowane z akceptowalną, ale nie idealną precyzją. Rozszerzalność cieplna podczas długiego dnia pracy powoduje odsunięcie elementów od ich pozycji po utwardzeniu na zimno. W rezultacie łańcuch jest poddawany okresowym obciążeniom bocznym, co powoduje charakterystyczny wzór zużycia w postaci nierównomiernej erozji krawędzi płytek ogniwowych – płytki zużywają się cienko po jednej stronie, podczas gdy strona przeciwna pozostaje prawie nienaruszona. Zespół konserwacyjny, który rozumie ten wzór, może zdiagnozować niewspółosiowość na podstawie samej zużytej geometrii łańcucha, na długo zanim łańcuch osiągnie punkt awarii.

KĄTOWY

Powierzchnie zębatek nie są współpłaszczyznowe – wał napędowy i napędzany są ustawione pod kątem do siebie. Łańcuch owija się śrubowo, a nie płasko, co powoduje wygięcie w stosie płytek.

PRZESUNIĘCIE RÓWNOLEGŁE

Osie zębów zębatek są przesunięte bocznie. Łańcuch pracuje ze stałym skosem bocznym, obciążając jedną krawędź płytek wewnętrznych przez cały cykl napędowy.

ŁĄCZNY

Najbardziej destrukcyjna forma – równoczesne odchylenie kątowe i przesunięcia. Powoduje złożone stany naprężeń w płytach i sworzniach, które przyspieszają pękanie zmęczeniowe.

WYBRANY PRODUKT — WARIANT WYTRZYMAŁY

24B-G1 Łańcuch rolkowy gumowy górny

Zaprojektowane do zastosowań, w których wymagane jest jednocześnie tłumienie obciążeń udarowych i przyczepność do podłoża. Formowane gumowe wkładki na płycie górnej pochłaniają energię uderzenia, która w przeciwnym razie byłaby przekazywana bezpośrednio do pakietu płyt, redukując szczytowe naprężenia w strefach wcisku, gdzie najczęściej dochodzi do pękania zmęczeniowego. Nadaje się do zastosowań w transporcie i napędach w górnictwie, kamieniołomach i transporcie materiałów sypkich.

Naprężenie łańcucha znajduje się na przecięciu dwóch trybów awarii, a błąd może wystąpić w obu kierunkach. Łańcuch rolkowy zamontowany z niewystarczającym ugięcia będzie oscylował na luźnym pasie – częstotliwość drgań własnych tego pasma, w połączeniu z wielokątnym efektem osadzenia łańcucha na zębatkach, tworzy stan obciążenia dynamicznego, który jest znacznie poważniejszy niż sugerowałaby to ustalona specyfikacja napędu. Luźne pasmo wibruje, bije, a gdy rozwinie się stan rezonansowy, obciążenia dynamiczne mogą osiągnąć wielokrotność nominalnego obciążenia napędu w ciągu milisekund. Nie jest to stopniowy mechanizm zużycia. Może on powodować nagłe pękanie płytek ogniw lub ogniwa łączącego w pozornie losowych odstępach czasu.

Zbyt mocne naciągnięcie jest równie destrukcyjne. Zbyt mocno napięty łańcuch eliminuje naturalny luz przegubowy w styku sworzeń-tulejka. To, co powinno być płynnym ruchem obrotowym sworznia w tulei, staje się wymuszonym, mocno obciążonym stykiem – zasadniczo tym samym stanem, co suchy, niedosmarowany napęd, ale wynika to z geometrii, a nie z braku smaru. Nacisk łożyska w tulei gwałtownie rośnie, przyspieszając zużycie pary sworzeń-tulejka, aż do nadmiernego wydłużenia. W zakładach produkcji precyzyjnej i warsztatach obrabiarek CNC rozsianych po Coventry i Derby, gdzie operatorzy maszyn natychmiast zauważają zmiany w hałasie i wibracjach, nadmierne naprężenie często jest szybko wykrywane. W hałaśliwych środowiskach intensywnej obróbki może ono pozostawać niezauważone przez tygodnie.

Korozja jest szczególnie podstępnym mechanizmem awarii, ponieważ oddziałuje na wewnętrzną geometrię łańcucha – sworznie, tuleje i powierzchnie otworów rolek, które znajdują się pomiędzy płytami zewnętrznymi, ukryte przed kontrolą wzrokową podczas normalnych przeglądów konserwacyjnych. Brytyjskie środowiska przemysłowe zazwyczaj nie charakteryzują się ekstremalną agresją chemiczną, ale połączenie wilgotności otoczenia, zanieczyszczenia solą, powszechnego w obiektach nadmorskich, od instalacji na Morzu Północnym w Szkocji po fabryki w pobliżu portu w Plymouth, oraz kwaśnej mgły powstającej w procesach obróbki metali w regionie Black Country, stwarza warunki, które mogą znacznie przyspieszyć korozję elektrochemiczną standardowych elementów łańcuchów ze stali węglowej.

Zanieczyszczenia działają jak akcelerator ścierny. Gdy wióry, zgorzelina, żwir lub pył krzemionkowy dostaną się do szczeliny między sworzniem a tuleją – która w pracującym łańcuchu stale się otwiera i zamyka wraz z ruchem ogniw – cząstki te osadzają się w powierzchniach roboczych i działają jak narzędzia tnące, usuwając materiał w każdym cyklu roboczym. Łańcuch pracujący w zanieczyszczonym środowisku może wydłużać się kilkakrotnie szybciej niż ten sam łańcuch w czystej instalacji, nawet przy identycznych warunkach obciążenia i smarowania. Branże najbardziej narażone w kontekście Wielkiej Brytanii to przetwórstwo kamienia, przeładunek kruszyw, rolnictwo na torfowiskach East Anglian oraz warsztaty utrzymania ruchu w zakładach budowlanych. W tych zastosowaniach łańcuchy z uszczelnionymi tulejami lub warianty łańcuchów z uszczelnionymi pierścieniami typu O-ring/X-ring powinny być standardem, a nie opcjonalnymi ulepszeniami.

WYBRANY PRODUKT — APLIKACJA TRANSPORTOWA

20B-G1 Łańcuch rolkowy gumowy górny

Model 20B-G1 rozwiązuje problem specyficznego trybu awarii, jakim są boczne naprężenia płyt w zastosowaniach transportowych. Gumowe wkładki górne zapewniają zarówno przyczepność, jak i tłumienie boczne, a skok podstawy 20B zapewnia nośność roboczą odpowiednią dla przenośników przemysłowych o średnim obciążeniu w sektorach przetwórstwa spożywczego, pakowania i ogólnego wytwarzania, powszechnych w regionach północno-zachodniej Anglii i Yorkshire.

Przenośniki w prasach karoseryjnych i lakierniach w Coventry i Solihull wymagają łańcuchów rolkowych o wyjątkowej odporności na zmęczenie ze względu na dużą liczbę cykli i wahania temperatury między temperaturą otoczenia a temperaturą utwardzania w piecu. Okresy smarowania muszą uwzględniać cykle termiczne, które szybko obniżają lepkość oleju. Dominującym typem uszkodzeń jest pękanie zmęczeniowe w połączeniu z degradacją środka smarnego pod wpływem temperatury. Zastosowanie uszczelnionych łańcuchów smarowanych smarem wysokotemperaturowym znacząco wydłuża żywotność w zastosowaniach związanych z transportem w piecach do utwardzania.

Przemysł przetwórstwa stali w Sheffield stawia łańcuchom rolkowym ekstremalne wymagania w postaci zanieczyszczeń zgorzeliną, promieniowania cieplnego z procesów walcowania i kucia oraz obciążeń udarowych ze strony urządzeń do transportu kęsów. Standardowe łańcuchy ze stali węglowej szybko korodują w tym środowisku w wyniku ścierania cząstek zgorzeliny i kwaśnej pary wodnej. Często stosuje się łańcuchy ze stali nierdzewnej lub niklowanej stali węglowej, a także konstrukcje z uszczelnionymi tulejami, które zapobiegają przedostawaniu się zgorzeliny do styku sworzeń-tulejka – najbardziej narażonego na ścieranie miejsca.

Kombajny zbożowe, elewatory zbożowe i prasy do słomy działające na terenach bagiennych Fens i Norfolk Broads pracują w jednych z najbardziej zanieczyszczonych środowisk, jakie można sobie wyobrazić – pyłu zawierającego krzemionkę, resztek pożniwnych, wilgoci z porannej rosy i nawadniania. Sezonowy, intensywny tryb pracy oznacza, że ​​łańcuchy są często przechowywane między sezonami w nieoptymalnych warunkach. Połączenie korozji podczas przechowywania i zanieczyszczeń ściernych podczas pracy sprawia, że ​​rolnicze łańcuchy rolkowe należą do najbardziej wymagających zastosowań. Łańcuchy uszczelnione pierścieniami O-ring i fabrycznie nasmarowane znacznie zmniejszają korozję i zużycie ścierne w tych warunkach.

Środowiska o krytycznym znaczeniu higienicznym w zakładach produkcji żywności, od klastra spożywczego w Lincolnshire po sektor produkcji napojów w Glasgow, nakładają wyjątkowe ograniczenie: standardowe smary do łańcuchów na bazie ropy naftowej są zabronione. Przepisy określają wymagania dotyczące smarów dopuszczonych do kontaktu z żywnością, ale zazwyczaj charakteryzują się one niższą nośnością niż smary przemysłowe. W związku z tym niedostateczne smarowanie jest powszechne w łańcuchach rolkowych w przetwórstwie żywności, chyba że częstotliwość konserwacji zostanie dostosowana w celu uwzględnienia niższej wytrzymałości warstwy smaru. Łańcuch ze stali nierdzewnej z smarem dopuszczonym do kontaktu z żywnością jest preferowaną specyfikacją do zastosowań w kontakcie bezpośrednim.

PROFIL PRODUCENTA

Ever Power: Precyzyjna produkcja i pełna możliwość personalizacji

Ever Power prowadzi w pełni zintegrowany zakład produkcyjny łańcuchów rolkowych, łączący wewnętrzne doświadczenie metalurgiczne z precyzyjną obróbką CNC, obróbką cieplną w kontrolowanej atmosferze oraz rygorystycznymi systemami zapewnienia jakości zgodnymi z normami ISO 9001. Szeroki zakres możliwości produkcyjnych wyróżnia Ever Power na globalnym rynku dostaw B2B: fabryka nie jest ograniczona do katalogowania produktów, a zespół inżynierów współpracuje bezpośrednio z działem zaopatrzenia i osobami kontaktowymi w firmach klientów, aby opracowywać rozwiązania łańcuchowe, które uwzględniają specyficzne wzorce awarii występujące w ich zakładach.

Możliwości personalizacji obejmują pełną specyfikację łańcucha. Wybór materiałów – od standardowej stali węglowej po stal nierdzewną AISI 316, niklowaną lub ze stopu cynku i niklu – zależy od profilu korozji i zanieczyszczeń danego zastosowania. Standardowo dostępne są obróbki powierzchni, w tym śrutowanie, które znacząco wydłuża trwałość zmęczeniową płytek ogniw poprzez indukowanie korzystnych naprężeń ściskających. Typy uszczelnień – standardowe, typu O-ring, X-ring – są dobierane na podstawie ryzyka zanieczyszczenia środowiska. Typy mocowań (A1, A2, K1, K2 i konfiguracje niestandardowe) są wytwarzane na podstawie rysunku technicznego do zastosowań transportowych wymagających specyficznej geometrii montażu produktu. Dla klientów z Wielkiej Brytanii Ever Power zapewnia szybkie terminy realizacji i może dostarczyć przykładowe łańcuchy do oceny technicznej przed podjęciem decyzji o pełnej produkcji.

„Skorzystaliśmy z usług czterech różnych dostawców, próbując rozwiązać problem z awarią łańcucha na linii prasy. Ever Power była pierwszą firmą, która zadała nam szczegółowe pytania dotyczące środowiska pracy, zanim zarekomendowała łańcuch. Zapieczętowany łańcuch 16B, który określili, działa już od siedmiu miesięcy bez ani jednego nieplanowanego przestoju. Wsparcie techniczne przed i po sprzedaży było naprawdę imponujące — wiedzieli, o czym mówią”.

„Możliwość personalizacji to cecha, która wyróżnia Ever Power. Potrzebowaliśmy łańcucha mocującego o bardzo specyficznym rozstawie K2, aby pasował do naszej istniejącej konstrukcji przenośnika bez konieczności modyfikacji – gotowe produkty katalogowe od innych dostawców wymagałyby od nas przeprojektowania całego systemu wózków. Ever Power wyprodukował produkt według naszego rysunku, dostarczył przykładowe ogniwa w ciągu tygodnia do zatwierdzenia i zrealizował pełną produkcję w uzgodnionym terminie. Jakość była dokładnie zgodna ze specyfikacją”.

„W Sheffield dysponujemy flotą ciężkich maszyn do walcowania i formowania blach, a łańcuchy to coś, z czym sobie radzimy. 20B firmy Ever Power z blachami obrabianymi metodą śrutowania jest zauważalnie bardziej wytrzymały niż cokolwiek innego, czego używaliśmy — widać to po wyglądzie łańcucha po sześciu miesiącach użytkowania w porównaniu z tym, który wymienialiśmy po sześciu tygodniach. Cena za sztukę jest uczciwa, jeśli odpowiednio uwzględnimy całkowity koszt posiadania. Wdrożyliśmy standaryzację Ever Power do wszystkich naszych napędów o dużej wytrzymałości”.