Распространенные причины преждевременного выхода из строя роликовых цепей

Ever Power · Технология промышленной цепочки

Распространенные причины преждевременного выхода из строя роликовых цепей

Технический обзор для инженеров-технологов и специалистов по закупкам в Великобритании, охватывающий виды отказов, диагностику, материаловедение и превентивные решения в секторах тяжелой промышленности.

Если и есть какая-то одна первопричина, которую инженерные группы постоянно недооценивают, так это недостаточная смазка. В эксплуатации роликовая цепь представляет собой совокупность точно обработанных сочленяющихся поверхностей — штифтов, вращающихся внутри втулок, и роликов, контактирующих с зубьями звездочки, — и каждый из этих интерфейсов находится под нагрузкой, работает с высокой скоростью и накапливает тепло. Без сплошного, достаточного слоя смазки, проникающего к этим внутренним контактным поверхностям, износ металла о металл начинается практически немедленно. Износ поначалу незаметен: уменьшение диаметра штифта на несколько микрон, небольшое ослабление посадки штифта относительно втулки. Но геометрия удлинения цепи означает, что эта микроскопическая потеря материала напрямую приводит к ошибке шага, которая, в свою очередь, влияет на посадку цепи на зубья звездочки, что ускоряет износ как цепи, так и звездочки одновременно.

Проблема в британских производственных условиях заключается в том, что смазка слишком часто рассматривается как задача, выполняемая при вводе в эксплуатацию, а не как постоянная мера технического обслуживания. Роликовая цепь может быть правильно смазана при установке, а затем оставлена ​​работать неограниченно долго, используя только эту первоначальную смазку. На предприятиях пищевой промышленности в Мидлендсе, на заводах по производству автомобильных запчастей в Ковентри и Западном Мидлендсе циклы промывки и высокотемпературные печи для сушки, которые являются обычным явлением в производстве, истощают смазку гораздо быстрее, чем предполагают стандартные интервалы технического обслуживания. В результате цепи работают в состоянии хронической недостаточной смазки в течение нескольких месяцев, прежде чем станет очевидной неисправность.

Цепь с роликами спроектирована для работы в одной плоскости. Геометрия её внутренних и внешних пластин, точность зазоров между штифтами и втулками, диаметр цилиндра роликов — всё это оптимизировано для прямолинейной передачи мощности между соосными звёздочками. При возникновении углового или смещенного смещения в приводной системе цепь вынуждена совершать как поперечные, так и продольные колебания. Внутренние пластины испытывают изгибающие напряжения, на которые они изначально не были рассчитаны. Ролики больше не прилегают плотно к зубьям звёздочки, а контактируют с ними под углом, концентрируя нагрузку на небольшой площади цилиндрической поверхности ролика и в углу боковой поверхности зуба.

На текстильных производственных площадках в Лидсе и на упаковочных линиях, распространенных по всему Восточному Мидлендсу, смещение часто развивается постепенно. Валы деформируются под нагрузкой. Корпуса подшипников смещаются на основаниях, которые изначально были установлены с приемлемой, но не идеальной точностью. Тепловое расширение в течение длительного рабочего дня смещает компоненты из их положений в холодном состоянии. В результате цепь подвергается периодической боковой нагрузке, что приводит к характерному износу в виде неравномерной эрозии краев пластин звеньев — пластины изнашиваются с одной стороны, в то время как противоположная сторона остается практически неизношенной. Команда технического обслуживания, понимающая эту закономерность, может диагностировать смещение только по износу геометрии цепи задолго до того, как цепь достигнет точки отказа.

УГЛОВОЙ

Поверхности звездочек не лежат в одной плоскости — ведущий и ведомый валы расположены под углом друг к другу. Цепь наматывается по спирали, а не плоско, что приводит к изгибу пакета пластин.

ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СМЕЩЕНИЕ

Центры зубьев звездочек смещены вбок. Цепь движется с постоянным боковым перекосом, нагружая один край внутренних пластин на протяжении всего цикла привода.

ОБЪЕДИНЕННЫЙ

Наиболее разрушительная форма — одновременное возникновение углового и смещенного несоосности. Это приводит к сложным напряженным состояниям в пластинах и штифтах, ускоряющим образование усталостных трещин.

РЕКОМЕНДУЕМЫЙ ТОВАР — ВАРИАНТ ДЛЯ УСИЛЕННЫХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

24B-G1 Резиновая роликовая цепь

Разработан для применений, где одновременно требуется снижение ударных нагрузок и сцепление с поверхностью. Формованные резиновые вставки на верхней пластине поглощают энергию удара, которая в противном случае передавалась бы непосредственно в пакет пластин, снижая пиковые напряжения в зонах запрессовки, где чаще всего начинается усталостное растрескивание. Подходит для конвейерных и приводных систем в горнодобывающей, карьерной и погрузочно-разгрузочной отраслях.

Натяжение цепи находится на пересечении двух режимов отказа, и ошибка может быть в любом направлении. Роликовая цепь, установленная с недостаточным провисанием, будет колебаться на ослабленной нити — собственная частота этой нити в сочетании с полигональным эффектом посадки цепи на звездочки создает динамическую нагрузку, которая намного сильнее, чем предполагают характеристики привода в установившемся режиме. Ослабленная нить вибрирует, дергается, и когда возникает резонанс, динамические нагрузки могут достигать значений, кратных номинальной нагрузке привода, в течение миллисекунд. Это не механизм постепенного износа. Он может вызвать внезапное разрушение пластин звеньев или соединительного звена через, казалось бы, случайные промежутки времени.

Слишком сильное натяжение также разрушительно. Перетянутая цепь устраняет естественный зазор в шарнирном соединении штифта и втулки. То, что должно быть плавным вращательным движением штифта внутри втулки, превращается в вынужденный, сильно нагруженный контакт — по сути, то же самое состояние, что и сухой, недостаточно смазанный привод, но создаваемое геометрией, а не отсутствием смазки. Давление в подшипнике внутри втулки резко возрастает, ускоряя износ пары штифт-втулка до тех пор, пока удлинение не станет чрезмерным. На предприятиях точной обработки и в цехах станков с ЧПУ, разбросанных по Ковентри и Дерби, где операторы станков немедленно замечают изменения шума и вибрации, перетяжка часто обнаруживается быстро. В условиях интенсивного производства с высоким уровнем шума она может оставаться незамеченной в течение нескольких недель.

Коррозия — особенно коварный механизм разрушения, поскольку она воздействует на внутреннюю геометрию цепи — на штифты, втулки и поверхности отверстий роликов, расположенные между внешними пластинами и скрытые от визуального осмотра во время обычного технического обслуживания. Промышленные условия Великобритании, как правило, не характеризуются экстремальной химической агрессией, но сочетание влажности окружающей среды, солевого загрязнения, характерного для прибрежных предприятий — от установок в Северном море Шотландии до заводов, расположенных рядом с портом Плимута, — и кислотного тумана, образующегося в процессах обработки металлов в районе Блэк-Кантри, создает условия, которые могут значительно ускорить электрохимическую коррозию стандартных компонентов цепи из углеродистой стали.

Загрязнение действует как ускоритель абразивного воздействия. Когда стружка, окалина, абразивные частицы или кремнеземная пыль попадают в зазор между штифтом и втулкой (который в работающей цепи постоянно открывается и закрывается по мере сочленения звеньев), эти частицы внедряются в рабочие поверхности и действуют как режущие инструменты, удаляя материал с каждым рабочим циклом. Цепь, работающая в загрязненной среде, может удлиняться в несколько раз быстрее, чем та же цепь в чистой установке, даже при одинаковых условиях нагрузки и смазки. В Великобритании наибольшему риску подвержены такие отрасли, как обработка камня, перевалка инертных материалов, сельскохозяйственные операции на болотах Восточной Англии и ремонтные базы строительной техники. В этих условиях цепи с герметичными втулками или цепи с уплотнительными кольцами O-ring/X-ring должны быть стандартной комплектацией, а не дополнительной опцией.

РЕКОМЕНДУЕМЫЙ ПРОДУКТ — ПРИМЕНЕНИЕ В ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЕ

20B-G1 Резиновая роликовая цепь

Модель 20B-G1 предназначена для решения конкретной проблемы, связанной с боковым напряжением пластин в конвейерных системах. Резиновые верхние вставки обеспечивают как сцепление, так и боковое демпфирование, а шаг основания 20B обеспечивает рабочую грузоподъемность, подходящую для промышленных конвейеров средней грузоподъемности, используемых в пищевой промышленности, упаковке и общем производстве, распространенных на северо-западе и в Йоркшире Великобритании.

Конвейеры в цехах прессования кузовов и покраски в Ковентри и Солихалле требуют роликовых цепей с исключительной усталостной прочностью из-за большого количества циклов и перепадов температур между холодной окружающей средой и печами для отверждения. Интервалы смазки должны учитывать термические циклы, которые быстро снижают вязкость масла. Доминирующим видом отказа здесь является усталостное разрушение в сочетании с термической деградацией смазки. Использование герметичных цепей с высокотемпературной смазкой значительно увеличивает срок службы в системах транспортировки в печах для отверждения.

Шеффилдская сталелитейная промышленность предъявляет к роликовым цепям чрезвычайно высокие требования из-за загрязнения окалиной, теплового излучения от прокатки и ковки, а также ударных нагрузок от оборудования для обработки заготовок. Стандартные цепи из углеродистой стали быстро корродируют в таких условиях из-за сочетания абразивного воздействия частиц окалины и кислотного пара. Часто используются цепи из нержавеющей стали или никелированной углеродистой стали, а также конструкции с герметичными втулками, предотвращающие попадание окалины в зону контакта штифта и втулки — наиболее уязвимое место абразивного воздействия.

Комбайны, зернохранилища и пресс-подборщики соломы, работающие в районе Фенс и Норфолк-Бродс, трудятся в одних из самых загрязненных сред, какие только можно себе представить — пыль, содержащая кремнезем, остатки урожая, влага от утренней росы и орошения. Сезонный, высокоинтенсивный режим работы означает, что цепи часто хранятся между сезонами в неоптимальных условиях. Сочетание коррозии во время хранения и абразивного загрязнения во время работы делает сельскохозяйственные роликовые цепи одними из самых сложных в эксплуатации. Цепи с уплотнительными кольцами и заводской смазкой существенно снижают как коррозию, так и абразивный износ в таких условиях.

В условиях критически важных с точки зрения гигиены производственных площадок пищевой промышленности, от Линкольнширского кластера пищевой промышленности до сектора производства напитков в Глазго, существует уникальное ограничение: использование стандартных цепных смазок на нефтяной основе запрещено. В нормативных документах предусмотрены пищевые смазочные материалы, но они, как правило, обладают меньшей несущей способностью, чем промышленные. Вследствие этого, недостаточная смазка является распространенной проблемой в роликовых цепях пищевой промышленности, если не скорректировать интервалы технического обслуживания с учетом меньшей прочности смазочной пленки. Для цепей прямого контакта предпочтительной спецификацией является цепь из нержавеющей стали с пищевой смазкой.

ПРОФИЛЬ ПРОИЗВОДИТЕЛЯ

Ever Power: Высокоточное производство и полная индивидуализация.

Компания Ever Power располагает полностью интегрированным предприятием по производству роликовых цепей, сочетающим в себе собственную металлургическую экспертизу с высокоточной обработкой на станках с ЧПУ, термообработкой в ​​контролируемой атмосфере и строгими системами обеспечения качества, соответствующими стандартам ISO 9001. Широкий спектр производственных возможностей отличает Ever Power на глобальном рынке поставок B2B: завод не ограничивается каталожными товарами, а инженерная команда напрямую сотрудничает с отделами закупок и техническими специалистами компаний-клиентов для разработки решений по производству цепей, учитывающих специфические закономерности отказов, наблюдаемые в их производстве.

Возможности индивидуальной настройки распространяются на весь спектр технических характеристик цепи. Выбор материала — от стандартной углеродистой стали до нержавеющей стали AISI 316, никелированного покрытия или покрытия из цинково-никелевого сплава — определяется профилем коррозии и загрязнения в конкретном применении. В качестве стандартных опций доступны методы обработки поверхности, включая дробеструйную обработку, которая существенно увеличивает усталостную долговечность соединительных пластин за счет создания полезного остаточного сжимающего напряжения. Типы уплотнений — стандартные, O-образные, X-образные — выбираются в зависимости от риска загрязнения окружающей среды. Типы креплений (A1, A2, K1, K2 и индивидуальные конфигурации) изготавливаются по чертежам для конвейерных систем, требующих определенной геометрии зацепления продукта. Для клиентов из Великобритании компания Ever Power обеспечивает оперативные сроки выполнения заказов и может предоставить образцы цепей для инженерной оценки перед началом полномасштабного производства.

«Мы обращались к четырем разным поставщикам, пытаясь решить проблему с обрывом цепи на печатной линии. Компания Ever Power первой задала нам подробные вопросы о наших условиях эксплуатации, прежде чем рекомендовать цепь. Герметичная цепь 16B, которую они выбрали, работает уже семь месяцев без единого незапланированного простоя. Техническая поддержка до и после продажи была действительно впечатляющей — они знали свое дело».

«Возможность индивидуальной настройки – вот что выделяет Ever Power. Нам нужна была цепь с очень специфическим расстоянием между звеньями K2, чтобы она подходила к существующей раме конвейера без каких-либо модификаций – стандартные каталожные изделия других поставщиков потребовали бы от нас перепроектирования всей системы каретки. Ever Power изготовила цепь по нашему чертежу, предоставила образцы звеньев в течение недели для утверждения и выполнила полный цикл производства в согласованные сроки. Качество полностью соответствовало спецификации».

«В Шеффилде у нас работает парк тяжелого листопрокатного и формовочного оборудования, и цепи — это то, что мы часто используем. Цепь Ever Power 20B с дробеструйной обработкой пластин заметно прочнее всего, что мы использовали раньше — это видно по тому, как цепь выглядит после шести месяцев эксплуатации по сравнению с той, которую мы меняли через шесть недель. Цена за единицу справедлива, если правильно учесть общую стоимость владения. Мы стандартно используем Ever Power для всех наших тяжелых приводных систем».