Metody smarowania łańcuchów rolkowych: porównanie systemów: kroplowego, kąpielowego, tarczowego i z wymuszonym podawaniem

Zapytania: [email protected] — szybka odpowiedź, dostawa B2B w Wielkiej Brytanii

Wewnątrz każdego łańcucha rolkowego trzy odrębne strefy styku są stale poddawane naprężeniom. Interfejs sworznia-tulei przenosi pełne obciążenie przegubowe za każdym razem, gdy ogniwo wchodzi lub wychodzi z koła zębatego. Interfejs tulei-rolki radzi sobie z tarciem generowanym, gdy rolka przylega do każdego zęba koła zębatego. Interfejs rolki-zęba zębatego przenosi rzeczywistą siłę napędową. W słabo nasmarowanym łańcuchu kontakt metal-metal rozwija się stopniowo we wszystkich trzech punktach. Rezultatem jest zjawisko, które brytyjscy inżynierowie utrzymania ruchu często opisują po prostu jako „wydłużenie” — technicznie rzecz biorąc, wydłużenie wynikające ze zużycia — gdzie podziałka łańcucha zwiększa się poza tolerancję, dla której zaprojektowano współpracujące koła zębate. Gdy wydłużenie osiągnie około 3% dla większości standardowych łańcuchów, łańcuch nie może już prawidłowo osadzić się na kołach zębatych, przyspieszając zarówno zużycie, jak i wibracje, aż awaria staje się nieunikniona.

Odpowiednie smarowanie, stosowane prawidłowo i przy użyciu właściwej metody, spełnia jednocześnie kilka funkcji. Oddziela powierzchnie metalowe warstwą płynu, która przenosi obciążenie i rozprasza ciepło, zmniejszając współczynnik tarcia w każdej strefie styku. Wypłukuje zanieczyszczenia i zanieczyszczenia z wewnętrznych szczelin, zapobiegając osadzaniu się materiałów ściernych i ścieraniu materiału powierzchniowego. Zapewnia również pewien stopień ochrony przed korozją powierzchni wewnętrznych, których w przeciwnym razie nie dałoby się zabezpieczyć powłokami zewnętrznymi. Zarówno sektor produkcji stali ciężkiej w Sheffield, jak i przemysł obróbki precyzyjnej w Birmingham, szeroko wykorzystują łańcuchy rolkowe w środowiskach, w których stale obecna jest wilgoć, drobne cząstki metalu i mgła chłodziwa – co sprawia, że ​​wybór metody smarowania jest równie ważny, jak wybór samego gatunku łańcucha.

Norma ISO 10823, do której odwołuje się większość brytyjskich zespołów ds. zamówień publicznych, uznaje, że nie ma jednej, uniwersalnej metody aplikacji smaru. Przy wyborze należy uwzględnić prędkość obwodową (mierzoną na okręgu podziałowym mniejszego koła zębatego), przyłożone obciążenie, to, czy system pracuje w sposób ciągły czy przerywany, oraz praktyczność dostępu w celu konserwacji. Poniżej znajduje się szczegółowa analiza każdej z głównych metod, opracowana tak, aby pomóc inżynierom w ocenie tych zmiennych w kontekście własnych warunków instalacji.

Polecane produkty łańcuchów rolkowych

Smarowanie kroplowe jest najpowszechniej stosowaną metodą w instalacjach łańcuchów rolkowych pracujących z niskimi i średnimi prędkościami obwodowymi – ogólnie rzecz biorąc, w łańcuchach, w których prędkość koła napędowego po okręgu podziałowym wynosi poniżej około 4 m/s. Mechanizm jest prosty mechanicznie: zbiornik umieszczony nad pasmem łańcucha podaje olej przez dozownik lub zawór iglicowy, dostarczając kontrolowaną ilość kropli bezpośrednio na wewnętrzne płytki boczne, gdzie olej może wnikać w szczelinę między sworzniem a tuleją dzięki działaniu kapilarnemu podczas ruchu łańcucha. Ilość kropli jest regulowana, zazwyczaj wyrażana w kroplach na minutę, i musi być skalibrowana do cyklu pracy konkretnej instalacji, a nie ustawiona raz i zignorowana.

Prostota smarowania kroplowego jest zarówno jego zaletą, jak i ograniczeniem. Na przykład w małej fabryce pakowania w Leeds ręczna olejarka kroplowa na skromnym napędzie przenośnika może być całkowicie wystarczająca, łatwa do uzupełnienia podczas zmiany i nie wymagać specjalistycznych narzędzi ani konserwacji. Nie ma tu pompy do serwisowania, ogrzewania zbiornika do zarządzania zimą ani systemu ciśnieniowego do uszczelnienia. W przypadku lekko obciążonych, wolnobieżnych łańcuchów pracujących w czystych warunkach, jest to całkowicie racjonalne rozwiązanie.

Smarowanie kroplowe zawodzi w zastosowaniach o dużym obciążeniu lub tam, gdzie geometria instalacji uniemożliwia równomierne i precyzyjne dozowanie. Jeśli tempo dozowania jest niewystarczające dla obciążenia przy danej prędkości roboczej, film olejowy pęka na styku sworznia i tulei przed dotarciem kolejnej kropli, co umożliwia kontakt z metalem i w konsekwencji zużycie. W systemach o znacznych drganiach – powszechnych w prasach lub w górniczych napędach pomocniczych stosowanych w zakładach górniczych w południowej Walii i Yorkshire – tempo dozowania może stać się nieregularne, co niweczy cel kalibracji. Operatorzy powinni również pamiętać, że stosowanie oleju o zbyt niskiej lepkości w systemach dozowania kroplowego prowadzi do jego wycieku, zanim olej przeniknie przez luzy wewnętrzne, podczas gdy zbyt wysoka lepkość nie będzie niezawodnie przepływać przez otwór dozujący, szczególnie podczas mroźnych zim w Wielkiej Brytanii, kiedy temperatura otoczenia w nieogrzewanych instalacjach fabrycznych może spaść znacznie poniżej 5°C.

Smarowanie w kąpieli olejowej stanowi kolejny poziom intensywności smarowania. W tym przypadku dolny odcinek łańcucha rolkowego jest zaprojektowany do ciągłej pracy w misce olejowej znajdującej się w szczelnej lub półszczelnej obudowie łańcucha. Obracając się, łańcuch transportuje olej z kąpieli do powierzchni roboczych i zazębienia zębatki, a nadmiar oleju spływa z powrotem do miski olejowej pod wpływem grawitacji. To ciągłe, samoodnawiające się zasilanie sprawia, że ​​systemy kąpieli olejowej są znacznie bardziej niezawodne niż metody kroplowe w zastosowaniach o średniej prędkości – zazwyczaj obejmują zakres prędkości obwodowych od około 4 m/s do około 8–10 m/s, w zależności od podziałki i warunków obciążenia.

Instalacja kąpieli olejowej musi być starannie zaprojektowana, szczególnie pod kątem głębokości zanurzenia. Zbyt głębokie zanurzenie łańcucha w misce olejowej powoduje nadmierne mieszanie oleju, generując ciepło poprzez straty spowodowane ugniataniem i sprzyjając pienieniu, które osłabia zdolność smaru do tworzenia filmu olejowego. Zalecana głębokość zanurzenia płytek ogniw łańcucha wynosi zazwyczaj od 6 do 12 mm poniżej powierzchni oleju podczas pracy – wystarczająco, aby zapewnić odpowiednie pobieranie bez generowania nadmiernych turbulencji. W brytyjskich zakładach produkcyjnych, gdzie monitorowanie temperatury obudowy łańcucha nie jest powszechne, inżynierowie często identyfikują problemy z ugniataniem najpierw poprzez nieoczekiwany wzrost temperatury oleju lub pojawienie się napowietrzenia oleju w misce olejowej.

Kolejnym często pomijanym czynnikiem jest utrzymanie poziomu oleju. Systemy smarowania wannowego są niezawodne tylko wtedy, gdy dyscyplina w monitorowaniu i uzupełnianiu poziomu oleju w misce olejowej jest przestrzegana. W zakładach w całym łańcuchu dostaw branży motoryzacyjnej w regionie West Midlands, gdzie standardem jest praca wielozmianowa, nierzadko zdarza się, że poziom oleju znacznie spada między planowymi kontrolami, szczególnie w układach ze zużytymi uszczelnieniami, które umożliwiają powolną migrację oleju. Ustalenie regularnych interwałów kontroli – zazwyczaj co dwa tygodnie w przypadku napędów o średnim obciążeniu – oraz stosowanie wzierników lub znaczników zanurzenia zamiast polegania na szacunkach to dobra praktyka, w którą wiele zakładów nie inwestuje wystarczająco.

Wymiany oleju w systemach kąpielowych należy przeprowadzać w odstępach czasu uzależnionych od temperatury roboczej i stopnia zanieczyszczenia. W przypadku systemów uszczelnionych, pracujących w stosunkowo czystym środowisku, typowa jest coroczna wymiana oleju. W odlewniach, walcowniach stali lub zakładach przetwórstwa spożywczego, gdzie zanieczyszczenie powietrza jest znaczne — co jest częstym zjawiskiem w pozostałych sektorach przetwórstwa metali w Sheffield — częstsze wymiany zapobiegają gromadzeniu się cząstek ściernych, które w przeciwnym razie przyspieszyłyby zużycie, pomimo ciągłego dopływu oleju.

Smarowanie tarczowe lub rozbryzgowe rozszerza efektywny zakres prędkości układów pracujących w kąpieli olejowej dzięki zastosowaniu tarczy odrzutowej – płaskiej lub kołnierzowej, obrotowej tarczy zamontowanej na wale obok koła zębatego napędu łańcuchowego, która częściowo zanurza się w misce olejowej i wyrzuca olej w górę i na zewnątrz poprzez siłę odśrodkową. Wyrzucony olej uderza w łańcuch i otaczające go ścianki obudowy, pokrywając pasma łańcucha i powierzchnie wewnętrzne olejem z prędkością proporcjonalną do prędkości wału. Dzięki temu smarowanie tarczowe jest szczególnie skuteczne w zakresie prędkości przekraczającym praktyczną pracę w kąpieli olejowej – zazwyczaj od około 8 m/s do 14 m/s – gdzie samo zanurzenie generowałoby zaporowe straty na ubijaniu.

Konstrukcja tarczy odrzutnika jest bardziej złożonym zadaniem inżynierskim, niż mogłoby się wydawać. Średnica tarczy musi być dobrana tak, aby głębokość jej zanurzenia w misie olejowej była wystarczająca do transportu odpowiedniej ilości oleju przy najniższej przewidywanej prędkości roboczej, jednocześnie nie generując nadmiernego rozprysku przy prędkości maksymalnej. W napędach wielozębowych – powszechnej konfiguracji w zautomatyzowanych maszynach do paletyzacji i pakowania zainstalowanych w centrach logistycznych w Daventry i Northampton – każda tarcza musi mieć indywidualny rozmiar, dostosowany do konkretnej prędkości wału i położenia względem poziomu oleju w misie olejowej.

Jedną z oczywistych zalet smarowania tarczowego w porównaniu z prostymi systemami kąpielowymi jest równomierny rozkład oleju na całej szerokości łańcucha. Zamiast polegać na samym łańcuchu, który transportuje olej z miski olejowej do górnego pasma, tarcza aktywnie go napędza. Jest to szczególnie korzystne w przypadku szerszych, wielopasmowych napędów łańcuchowych rolkowych, gdzie pasma wewnętrzne w systemie kąpielowym otrzymywałyby znacznie mniej oleju niż pasma zewnętrzne stykające się z miską olejową. Rozkład rozprysku można dodatkowo zoptymalizować poprzez zastosowanie przegród lub deflektorów w obudowie łańcucha – detal, który odróżnia instalacje precyzyjnie zaprojektowane od tych budowanych wyłącznie z myślą o minimalnych kosztach.

Systemy smarowania z wymuszonym podawaniem, czyli z obiegiem ciśnieniowym, reprezentują najwyższy poziom technologii smarowania łańcuchów rolkowych. W tym przypadku dedykowana pompa zębata – lub odgałęzienie od większego systemu smarowania zakładu – dostarcza olej pod kontrolowanym ciśnieniem poprzez sztywne rurociągi lub elastyczny wąż do dyszy lub strumienia skierowanego precyzyjnie na otwartą stronę łańcucha, tuż przed zetknięciem łańcucha z kołem zębatym. Strumień przenika do wnętrza łańcucha w punkcie maksymalnego połączenia, dostarczając smar bezpośrednio do styku sworzeń-tuleja, gdzie jest najbardziej potrzebny, zamiast polegać na działaniu kapilarnym lub odśrodkowym, które migrują do wewnątrz.

W przypadku napędów łańcuchów rolkowych pracujących z prędkością powyżej około 14 m/s – lub w przypadku łańcuchów o dużym obciążeniu przy niższych prędkościach, gdzie odprowadzanie ciepła i równomierne utrzymanie powłoki smarowej mają kluczowe znaczenie – smarowanie wymuszone nie jest luksusem, lecz koniecznością inżynierską. Przepływ oleju dostarczanego przez pompę jest zazwyczaj kontrolowany przez zawór przepływowy i monitorowany przez presostat lub przepływomierz, co pozwala systemowi na uruchomienie alarmu lub wyłączenie w przypadku awarii pompy, zablokowania przewodów lub niebezpiecznie niskiego poziomu w zbiorniku. W krytycznych liniach produkcyjnych – papierniach w północno-zachodniej Anglii, cementowniach w Peak District lub w napędach pomocniczych platform wiertniczych – ta funkcjonalność bezpieczeństwa przekłada się bezpośrednio na bezpieczeństwo produkcji, którego nie może zapewnić żaden system grawitacyjny.

Układ hydrauliczny w układach z wymuszonym zasilaniem zazwyczaj zawiera chłodnicę oleju – często prosty płaszczowo-rurowy lub płytowy wymiennik ciepła – w celu kontrolowania obciążenia cieplnego generowanego przez szybkie i mocne napędy łańcuchowe rolkowe. Bez kontroli temperatury lepkość oleju spada wraz z nagrzewaniem się układu, zmniejszając zdolność tworzenia filmu olejowego dokładnie w momencie największego obciążenia. Można zastosować zawór termostatu obejściowego, aby zimny olej podczas rozruchu omijał chłodnicę, dopóki nie osiągnie temperatury roboczej, zapobiegając nadmiernej lepkości, która mogłaby podnieść ciśnienie wylotowe pompy i naprężyć uszczelnienia.

Pozycjonowanie dyszy wymaga szczególnej uwagi w instalacjach z wymuszonym podawaniem. Strumień powinien być skierowany na wewnętrzną powierzchnię łańcucha – a konkretnie na szczelinę między wewnętrznymi i zewnętrznymi płytkami ogniwa po luźnej stronie napędu, gdy łańcuch wchodzi na małą zębatkę. W tym momencie ogniwo jest bliskie zgięcia, a sworzeń jest najbardziej dostępny. Skierowanie strumienia na napiętą stronę lub na płytki zewnętrzne nie daje żadnych korzyści poza zwilżeniem powierzchni zewnętrznych, co zapewnia minimalną ochronę wewnętrznych powierzchni łożyskowych, gdzie występuje zużycie. To rozróżnienie odróżnia instalacje z łańcuchami rolkowymi zaprojektowane w oparciu o inżynierię od tych, które bazują wyłącznie na kosztach.

Możliwości produkcyjne

Ever Power: Produkcja i personalizacja precyzyjnych łańcuchów rolkowych

W Ever Power produkcja łańcuchów rolkowych nie jest procesem masowym – to precyzyjna dziedzina inżynierii. Nasz zakład produkcyjny korzysta ze specjalnie zaprojektowanych linii do formowania na zimno, służących do produkcji sworzni i tulei, gdzie tolerancje wymiarowe są kontrolowane z dokładnością do ±0,005 mm, aby zapewnić, że luzy wewnętrzne, kluczowe dla prawidłowego utrzymania smaru, spełniają specyfikację każdego komponentu. Procesy obróbki cieplnej są przeprowadzane w sterowanych komputerowo piecach z atmosferą, co gwarantuje spójny profil twardości powierzchni dla wszystkich gatunków łańcuchów, od standardowych łańcuchów serii ISO po wytrzymałe produkty o wysokiej wytrzymałości, poszukiwane przez operatorów sprzętu Caterpillar i floty wynajmujące w Wielkiej Brytanii.

Personalizacja to podstawowa funkcjonalność, a nie dodatek. Brytyjscy nabywcy przemysłowi często wymagają łańcuchów rolkowych z określonymi modyfikacjami: wydłużonymi sworzniami do przenośników taśmowych, ogniwami mocującymi do maszyn specjalistycznych, powłokami antykorozyjnymi do stosowania w środowiskach wymagających mycia lub smarowaniem wstępnym określonymi środkami smarnymi dopuszczonymi do kontaktu z żywnością lub syntetycznymi. Zespół inżynierów Ever Power współpracuje bezpośrednio z działami utrzymania ruchu i projektowania klienta, aby określić odpowiedni wariant produktu, potwierdzić zgodność wymiarową z istniejącymi kołami zębatymi i zalecić odpowiednią metodę smarowania do proponowanych warunków pracy. Terminy realizacji standardowych produktów magazynowych spełniają wymagania dotyczące dostawy następnego dnia w Wielkiej Brytanii, natomiast produkty produkowane na zamówienie są zarządzane za pomocą dedykowanego systemu planowania projektów z pełną dokumentacją śledzenia.

Producent stali konstrukcyjnej z siedzibą w korytarzu przemysłowym Attercliffe w Sheffield zmagał się z nawracającymi awariami łańcuchów rolkowych w systemach napędowych obsługujących linie transportu ciężkich blach. Łańcuchy – dwustronne łańcuchy rolkowe pracujące z prędkością około 6 m/s pod pełnym obciążeniem – były smarowane za pomocą systemu kąpieli olejowej zainstalowanego podczas uruchomienia zakładu ponad piętnaście lat wcześniej. Uszczelnienia obudowy łańcucha uległy pogorszeniu, poziom oleju w misce olejowej był trudny do niezawodnego monitorowania, a zanieczyszczenia w postaci kamienia kotłowego przedostające się przez zużyte połączenia obudowy przyspieszały zużycie sworzni i tulei do tego stopnia, że ​​zespół konserwacyjny musiał wymieniać łańcuchy co trzy do czterech miesięcy, co wiązało się ze znacznymi kosztami części i nieplanowanymi przestojami podczas zmian roboczych.

Współpracując z zespołem technicznym Ever Power, kierownik ds. inżynierii zakładu zalecił przejście na układ smarowania z wymuszonym dozowaniem, obejmujący wbudowany filtr 10-mikronowy, kompaktową płytową chłodnicę oleju oraz dysze ze stali nierdzewnej skierowane na punkt wejścia łańcucha, zarówno na napędzie pierwotnym, jak i na łańcuchu powrotnym. Ever Power dostarczył dopasowane łańcuchy rolkowe o wysokiej wytrzymałości i uszczelnionych złączach, wstępnie nasmarowane olejem roboczym układu z wymuszonym dozowaniem. Zmodernizowany system został oddany do eksploatacji podczas zaplanowanego weekendu konserwacyjnego, bez konieczności modyfikacji konstrukcyjnych istniejącej obudowy łańcucha, poza montażem nowych uszczelnień i nawierceniem punktów mocowania dyszy.

Wyniki, monitorowane przez kolejne dwanaście miesięcy, wykazały zmniejszenie wydłużenia łańcucha z poprzedniego progu awarii 3% osiągniętego w niecałe 90 dni do zmierzonego wydłużenia 0,8% po dwunastu miesiącach ciągłej pracy – co mieści się w granicach progu wymiany. Planista ds. konserwacji w zakładzie oszacował, że całkowite oszczędności w pierwszym roku na częściach zamiennych łańcucha, robociźnie i przestojach produkcyjnych przekroczyły 28 000 funtów, co pozwoliło na zwrot kosztów kapitałowych systemu wymuszonego podawania w niecałe sześć miesięcy.

Proces wyboru metody smarowania łańcuchów rolkowych jest najskuteczniej oparty na trzech podstawowych zmiennych: prędkości obwodowej łańcucha, mocy przenoszonej na pasmo oraz środowisku pracy. Norma ISO 10823 zawiera wykres graficzny, który zestawia te zmienne z zalecanym rodzajem smarowania – jest to standardowy punkt odniesienia, z którego korzystają doświadczeni brytyjscy inżynierowie utrzymania ruchu i specjaliści ds. zaopatrzenia podczas specyfikacji nowych napędów lub oceny istniejących systemów pod kątem modernizacji.

Czynniki środowiskowe znacząco modyfikują teoretyczny wybór. System, który zgodnie z normą ISO zostałby zaklasyfikowany jako odpowiedni do smarowania w kąpieli olejowej, może wymagać wymuszonego podawania, jeśli środowisko pracy generuje silne zanieczyszczenie – jak ma to miejsce w obszarach przeładunku surowców w cementowniach w Derbyshire lub w zapylonych warunkach zakładów przeróbki kruszywa w pasie wydobywczym Pennine. Z drugiej strony, system teoretycznie wymagający smarowania tarczowego mógłby być odpowiednio obsługiwany przez kąpiel olejową, jeśli prędkości są niższe, współczynnik obciążenia jest umiarkowany, a środowisko pracy jest czyste i zamknięte.

Praktyczność konserwacji to uzasadniony wkład inżynieryjny, a nie kompromis, za który należy przepraszać. System z wymuszonym dopływem wody zainstalowany w miejscu, gdzie dostęp konserwacyjny jest utrudniony, a sprawność pompy ograniczona, to gorszy wybór inżynieryjny niż dobrze wdrożony system kąpieli olejowej, który personel konserwacyjny może regularnie kontrolować i serwisować. Najlepszą metodą smarowania jest taka, która będzie stale utrzymywana w prawidłowym stanie przez cały okres eksploatacji instalacji łańcucha rolkowego — zasada ta ma zastosowanie zarówno do małego napędu przenośnika w przędzalni tekstylnej w Lancashire, jak i do wytrzymałego napędu łańcuchowego w maszynach pokładowych statku obsługi platformy na Morzu Północnym.

Jednym z czynników często niedocenianych w brytyjskim przemyśle jest interakcja między metodą smarowania a stanem fabrycznego smarowania łańcucha. Wysokiej jakości łańcuchy rolkowe dostarczane przez producentów takich jak Ever Power zawierają fabrycznie nałożony smar w luzie sworznia-tulejki podczas montażu, dostarczany w kontrolowanych warunkach, które zapewniają pełne zwilżenie wewnętrzne, zanim łańcuch zostanie poddany obciążeniu. To wstępne smarowanie jest szczególnie ważne w przypadku łańcuchów smarowanych kroplowo i w kąpieli, gdzie penetracja smaru roboczego w luzy wewnętrzne jest pośrednia i opiera się na przegubie, a nie na wtrysku ciśnieniowym. Rozpoczęcie okresu eksploatacji z dobrze nasmarowanym łańcuchem, a nie z suchym lub niedostatecznie nasmarowanym, wydłuża okres międzyserwisowy do momentu wykrycia pierwszego mierzalnego zużycia i zmniejsza krytyczne zużycie podczas docierania, które często nieproporcjonalnie skraca całkowitą żywotność łańcucha.

Ever Power — brytyjski dostawca B2B

Chcesz wybrać właściwy łańcuch rolkowy do swojego napędu?

Niezależnie od tego, czy potrzebujesz standardowych łańcuchów z serii ISO, wysoce wytrzymałych produktów zgodnych ze specyfikacją Caterpillar czy też niestandardowej, wstępnie nasmarowanej wersji do konkretnego zastosowania przemysłowego w Wielkiej Brytanii, zespół techniczny Ever Power jest gotowy do pomocy.

✉ Uzyskaj wycenę już teraz

[email protected]