Przekładnie łańcuchowe – cz. 1. Podstawy działania

Łańcuchy i rodzaje łańcuchów

Łańcuchy stosowane w różnych rozwiązaniach przemysłowych mają bardzo szerokie zastosowanie. Z uwagi na sposób ich wykorzystania można wyróżnić tutaj łańcuchy stosowane w układach napędowych, łańcuchy wykorzystywane w układach dźwignicowych oraz łańcuchy używane w różnego rodzaju przenośnikach jak np. stosowane w górnictwie przenośniki zgrzebłowe. W układach napędowych również stosuje się różnego rodzaju łańcuchy. Można je podzielić w zależności od kształtu zastosowanych w nich ogniw na łańcuchy kształtowe, drabinkowe oraz płytkowe.

Łańcuchy kształtowe wykorzystuje się głównie w układach o niewielkich prędkościach obrotowych. W łańcuchach kształtowych poszczególne ogniwa wykonuje się jako jeden element kuty, odlewany lub tłoczony z blachy. Łańcuchy tego typu są wykonuje się łańcuchy bezsworzniowe (haczykowe). Obecnie tego typu łańcuchy stosuje się rzadko.

Łańcuchy drabinkowe

Większość stosowanych obecnie łańcuchów tworzą łańcuchy drabinkowe. W łańcuchach tego typu głównym elementem tworzącym poszczególne ogniwa są cienkie stalowe płytki o różnorodnych kształtach, umieszczone naprzemiennie względem siebie po dwóch stronach wewnętrznej i zewnętrznej. Główną różnicą w rodzajach łańcuchów drabinkowych jest sposób połączenia płytek, ich kształt oraz wzajemne ich ułożenie.

Jednym z pierwszych typów łańcuchów drabinkowych był łańcuch sworzniowy przedstawiony na rys. 2. Łańcuch ten składa się z cienkich płytek umieszczonych naprzemiennie po wewnętrznej i zewnętrznej stronie oraz łączących je sworzni. Pierwowzorem tego typu łańcuchów był łańcuch Galla. Łańcuchy tego typu charakteryzują się stosunkowo prostą budową, jednak z uwagi na małą powierzchnię oporową przegubów ulegają szybkiemu zużywaniu się.

Łańcuchy tulejowe

To kolejna grupa łańcuchów drabinkowych. Łańcuchy tego typu składają się z płytek, sworzni oraz tulejek (rys. 3). W odróżnieniu od łańcuchów sworzniowych, w łańcuchach tulejowych wprowadzono dodatkowy element w postaci tulei. Dzięki takiemu rozwiązaniu zwiększyła się powierzchnia styku elementów tworzących przegub czyli sworznia i tulei. Zarówno sworzeń jak i tuleja są ciasno pasowane w ogniwach, a obrót następuje właśnie pomiędzy sworzniem a tuleją, które są pasowane z luzem. Takie łańcuchy stosuje się w napędach wolnobieżnych a także niezbyt mocno obciążonych.

Łańcuchy rolkowe

Trzecią grupą łańcuchów drabinkowych, a jednocześnie najbardziej popularną tworzą łańcuchy rolkowe (Rys. 4). Podstawowa postać takiego łańcucha składa się z par płytek umieszczonych naprzemiennie po zewnętrznej i wewnętrznej stronie. Łańcuchy rolkowe swoją budową przypominają łańcuch tulejowy. W tego typu łańcuchach również występują płytki (zewnętrzne i wewnętrzne), sworznie i tuleje, ale jednocześnie na tulejach montuje się dodatkową rolkę. Montaż sworznia i tulei odbywa się również tak samo. Sworznie są ciasno pasowane w płytkach zewnętrznych, a tuleje również ciasno pasowane są w płytkach wewnętrznych.

Dodatkowym elementem jest rolka umieszczona na tulejkach. Rolka ta osadzana jest na tulejach z luzem, co umożliwia jej obrót względem tulei. Zastosowanie obrotowej rolki umożliwia jej odtaczanie, a nie ślizganie, po powierzchni bocznej zębów koła, co zmniejsza tarcie pomiędzy łańcuchem, a współpracującym z nim kołem. Ponadto luźne połączenie sworzni z tulejami oraz tulei z rolkami umożliwia lepsze wnikanie smaru pomiędzy te elementy, co zmniejsza występujące między nimi tarcie. Zmniejszone tarcie przekłada się na zmniejszenie oporów ruchu występującego pomiędzy tymi elementami, co również powoduje zwiększenie sprawności samej przekładni oraz zwiększenie trwałości samego łańcucha.

Warianty łańcuchów

Wszystkie łańcuchy drabinkowe występują w wielu wariantach. Mogą to być łańcuchy jedno lub wielorzędowe. Najczęściej występują warianty jednorzędowe, jednak spotykamy również łańcuchy dwu i trzyrzędowe.

Łańcuchy płytkowe

Kolejną grupą łańcuchów stosowanych w układach napędowych są łańcuchy płytkowe. Z uwagi na specyficzny kształt płytek i sposób działania wyróżniamy w tej grupie dodatkowo łańcuchy zębate. Budowa łańcuchów płytkowych przypomina budowę łańcuchów sworzniowych. W łańcuchach tego typu występują również płytki podobnie jak w łańcuchach sworzniowych, ale liczba płytek w takich łańcuchach jest zdecydowanie większa.

Inny jest również sposób ich umieszczenia. Łańcuchy płytkowe współdziałają z kołami, w których nie są wykonywane zęby, ponieważ łańcuchy płytkowe są przeznaczone do prowadzenia po kołach gładkich podobnych do kół pasowych. Łańcuchy płytkowe znajdują zastosowanie w układach podnoszenia i równoważenia obciążenia. Typowe miejsca gdzie znajdują zastosowanie tego typu łańcuchy to np. windy czy wózki widłowe. Stosuje się je również w wolnoobrotowych maszynach gdzie łańcuch podnośnika wytrzymuje duże obciążenia statyczne i niewielkie obciążenie robocze. Łańcuchy płytkowe lepiej radzą sobie z obciążeniami dynamicznymi niż inne typy łańcuchów.

Łańcuchy zębate

Ostatnią grupą łańcuchów przedstawioną w tym opracowaniu są łańcuchy zębate (Rys. 6). Budowa łańcuchów zębatych przypomina nieco łańcuchy sworzniowe i płytkowe. Główną różnicą jest kształt płytek tworzących taki łańcuch. Łańcuchy tego typu współpracują ze specjalnie ukształtowanymi kołami zębatymi, w efekcie czego uzyskuje się korzystną geometrię współpracy ogniw takiego łańcucha z zębami koła zębatego. Ten korzystny zarys geometrii polega na tym, że przy wchodzeniu w przypór powierzchnie boczne łańcucha i powierzchnie boczne zębów mają zarys prostoliniowy.

Dzięki takiemu rozwiązaniu płytki łańcucha zębatego stykają się z zębami współpracującego z nim koła łańcuchowego wyłącznie płaskimi powierzchniami. Taka współpraca zapewnia pracę praktycznie bez poślizgu co zapewnia takim przekładniom wysoką sprawność i żywotność podobną do przekładni z łańcuchami rolkowymi.

Czytaj też >> Polska Unia Metrologiczna: powstaje baza urządzeń pomiarowych