Témata
Reklama

Přesné polohování pomocí řemenových převodů

Automatizace procesů často vyžaduje použití manipulátoru, krokování, posuvné stoly či jiné polohovací mechanizmy, jež se snadno a jednoduše často konstruují s pomocí řemenových převodů. Stručný návod jak využít klasické či moderní řemenové převody za účelem přesného polohování, čeho se vyvarovat a čeho lze dosáhnout, je shrnuto do článku firmy Gates.

Synchronní řemeny – známější jako ozubené řemeny – časují, synchronizují otáčky dvou či více řemenic. Ozubením, které je v záběru s drážkami odpovídajících řemenic, řemeny synchronizují pohyby hřídelí. Je to ideální způsob, jak polohovat, nastavit stálé otáčky, odstranit prokluzy a jednoduše a účinně přenést krouticí moment na relativně velkou vzdálenost.

Reklama
Reklama

Přesnost polohování

Přenášíme-li pohyb či otáčky synchronním řemenovým převodem, vždy klademe důraz na přesnost polohování. Ta je daná rozdílem úhlového natočení dvou řemenic a rozlišujeme statickou přesnost polohování synchronním řemenem a dynamickou přesnost. Statická přesnost polohování říká, jak přesně se převod posune či pootočí z původní do nové polohy, a je v zásadě závislá na vůli mezi zuby. Dynamická na druhé straně říká, jak přesně opakovaně polohujeme, a platí pro celou dobu používání převodu. Dynamická přesnost polohování závisí na prodloužení řemene, vůli mezi zuby a deformaci zubů. Při volbě synchronního řemenového převodu se musí zohledňovat obě– statická i dynamická – přesnost polohování.

Pohon vodní turbíny 700 kW

Profily zubů

Při určení přesnosti polohování u synchronního řemenového převodu bychom měli na prvním místě zvolit vhodný profil zubů. Na trhu jsou běžné lichoběžníkové, palcové či metrické profily. Velmi často používaný metrický HTD profil (High Torque Drive) a několik křivkových profilů, RPP, STD, PolyChain a jeho četné kopie. Kromě těchto existuje řada méně používaných profilů, jimž se nedostalo širokého užití.

Správná vůle mezi zuby řemene a drážkami řemenice umožňuje hladký vstup a výstup zubů z drážek. Hodnoty této vůle, určené výrobci, jsou velmi odlišné, co do rozteče (velikosti) zubů, ale obecně lze uvést, že se pohybují v řádech od 0,05 mm do 0,2 mm. Příliš velká vůle způsobí nepřesnost polohování, kdežto velmi malá vůle bude příčinou vyššího opotřebení, vibrací a hluku. Ideální profil zubu je s minimální vůlí, která neovlivňuje funkci a životnost řemenového převodu.

Lichoběžníkové profily pocházejí ze čtyřicátých let minulého století a jsou tak nazývané podle tvaru zubu řemene. Pokud nejde o reverzibilní převod, lichoběžníkové převody jsou ze začátku celkem přesné, nicméně tento profil má nevýhodu v nevhodném rozložení tlaku na zuby, styčné plochy se celkem brzy opotřebí, zhorší se přesnost a zkrátí životnost převodu. Kromě toho, pro tento profil zubů je charakteristický mělký záběr a úhel boků zubu omezuje únosnost těchto řemenů, které jsou při rázech a přetížení háklivé na přeskakování zubů u volné větve. Opak volné větve je větev tažná, část řemene od motoru do stroje. Nicméně, lichoběžníkové řemeny jsou stálé přítomné ve strojírenství i po 70 letech, hlavně u lehkých převodů, kde jde především o synchronizaci a ne o přenos výkonu.

Již zmíněný HTD profil, vyvinutý v sedmdesátých letech, byl určen především pro těžší převody, kde již nestačily řemeny lichoběžníkového profilu (nosnost HTD profilu je daná hlubším záběrem půlkulatého zubu s ostřejším úhlem záběru a větší styčnou plochou než profily lichoběžníkové). Tyto větší zuby vyžadují větší vůli pro plynulý vstup a výstup z drážek řemenice. A větší vůle obecně předurčila řemeny profilu HTD pro použití u strojů nevyžadujících nadměrně velkou přesnost polohování.

Začátkem osmdesátých let se objevil jiný profil, křivkový. Optimalizací profilu HTD se získal profil s menší výškou zubu, zvýšeným úhlem záběru a minimalizovanou vůli mezi zuby řemene a drážkami řemenice. A dále, mezizubí se podílí na tahu řemene spolu se stlačením zubu v drážce řemenice a zvýšilo odolnost na přeskočení zubů.

Dopravník v hutnictví – náhrada řetězu řemeny

Stlačení a prodloužení

Stlačení, deformace zubu a prodloužení řemene jsou další dva činitele, které ovlivňují přesnost polohování. Bez ohledu na profil zubu, pokud se zub při zatížení deformuje, dochází k nepřesnostem v polohování. Přestože je tento vliv nesnadně měřitelný, závisí na zatížení, velikosti řemenice a na instalačním předpětí řemene. Obecně, o co tvrdší je materiál zubu, o to dochází k menší deformaci. Dva nejběžnější materiály používané pro výrobu synchronních řemenů – chloropren a polyuretan – jsou vyztužovány a tvrzeny až do té míry, kdy by přílišná tvrdost mohla mít záporný vliv na ohebnost řemene a zvýšila hlučnost převodu.

Prodloužení řemene má zásadní vliv na přesnost polohování. Řemen je zatížen na tah počátečním instalačním předpětím a následně i tažnou sílou od motoru či naopak brzdy. Hodnota protažení závisí na celkovém zatížení a na modulu pevnosti řemene/tažného prvku – kordu. Pevnost je větší u řemenů s větší roztečí zubů, záleží samozřejmě na konstrukci a materiálu kordu. Nicméně řemeny větších roztečí zubů mají menší ohebnost, nelze je použít pro polohování s řemenicemi o malých průměrech a při malé zástavbě převodu.

Nejvíce používaný materiál kordu pro synchronní chloroprenové řemeny je skleněné vlákno. Jde o materiál vysoké pevnosti v tahu, dostatečné pro většinu strojírenských aplikací, a přitom má vynikající ohebnost. Aramidové a ocelové kordy nabízející vyšší pevnost však mají horší ohebnost. Karbonové kordy se uplatňují stále více díky optimální kombinaci nejvyšší pevnosti a zároveň dobré ohebnosti. Ocelové kordy nacházejí uplatnění především u polyuretanových řemenů, aplikací statického charakteru, zdviží, pomaluběžných manipulátorů. Pro rychloobrátkové stroje se hodí skleněné vlákno. Pokud je zároveň požadován převod velkého krouticího momentu, optimální je použití karbonového kordu.

Pohon polohování stolu u svářecí linky

Tolerance řemenic

Všechny řemenice mají být vyráběny v úzkých tolerancích, aby se dosáhlo správného záběru zubů řemene a drážek řemenice. Přesnost výroby je bezpochyby závislá i na použitém materiálu řemenic. Například standardní kovové řemenice s obráběnými zuby jsou zpravidla vyráběny v dostatečné přesnosti. Naopak u plastových řemenic i přesná výroba nestačí, kvůli časté náchylnosti na rychlé opotřebení. V některých případech se konstruktéři rozhodnou zvýšit přesnost polohování zmenšením vůle v záběru zubů. Tato výhoda je vždy na úkor zvýšeného opotřebení a vyšší hlučnosti při vyšších otáčkách.

Další způsob, jak zlepšit přesnost polohování, je malé zvětšení vnějšího průměru řemenice (tzv. korekce průměru), takže rozteč řemenice je o málo větší než rozteč řemene. Na řemenici je rozteč vzdálenost mezi středy drážek a měřená je na roztečné kružnici řemenice. Zpravidla se při korigování řemenic vnější průměr navýší o hodnotu plusové tolerance a nová tolerance vnějšího průměru bývá polovinou původní tolerance. Korigované řemenice jsou tedy vyráběny ve vyšší přesnosti.

Takto vylepšený záběr zubů zvýší přesnost polohování. Například, pokud má standardní řemenice vnější průměr 141,00 +0,13/–0,00, pak nový vnější průměr bude 141,13 +0,065/–0,00.

Třetím způsobem je povrchová úprava řemenic za účelem zlepšení přesnosti polohování. Nanáší se povrchová vrstva niklu o tloušťce 0,01 až 0,05 mm. Povrchová vrstva Ni zvětší vnější průměr a zmenší vůli v drážce.

Volba správného převodu

Volba správné rozteče zubu a provozního součinitele taktéž může zlepšit přesnost polohování. Když konstruktér volí rozteč, stejně tak i velikost řemenic a šířku řemene, musí brát v potaz reálné zatížení a rychlost. Za tímto účelem výrobci řemenů nabízejí výpočetní programy a konstrukční příručky. Většinou jsou dostupné zdarma ke stažení z firemních stránek.

Rozteče a profily synchornních řemenů

V závislosti na míře dynamického zatížení a směnnosti provozu se volí provozní součinitel. Obecně, provozní součinitele 2,0 a vyšší se doporučují pro převody vysoce náročné na přesnost polohování. V převodech, které nejsou dostatečně dimenzované, se může řemen nadzvedávat v drážce řemenice a tím zhoršit přesnost polohování.

Pro konkrétní převod lze použít několik různých konstrukčních návrhů řemenových převodů, různých roztečí zubů. Například, převod lze uskutečnit s řemenem o rozteči 8 mm a šířce řemene 62 mm, ale také s řemenem o rozteči 14 mm a 37 mm šířky. Ve většině případů se pro přesnější polohování volí menší rozteč, hlavně kvůli menší vůli.

Sasha Kolouch
Andrew Dittmer

Gates

SASHA KOLOUCH
sashak@gates.com
www.Gates.eu

Reklama
Vydání #10
Kód článku: 121047
Datum: 17. 10. 2012
Rubrika: Výroba / Pohony
Autor:
Firmy
Související články
Kompozitní galvanické povlaky

Stále se zvyšující požadavky na vlastnosti povrchů urychlily vývoj slitinových povlaků kombinovaných s povlaky kompozitními, čímž se vzájemně kombinují a rozšiřují výhody a možnosti nových povlaků.

Jak přispívají opakovaně použitelné čisticí utěrky k ochraně životního prostředí

Dne 5. června 1972, v den zahájení první světové konference o ochraně životního prostředí ve Stockholmu, inicioval program ochrany životního prostředí Spojených národů (United Nations Environment Programme, UNEP) oficiální světový den životního prostředí. Od té doby se každo-ročně 5. červen slaví jako mezinárodní den životního prostředí. Opakovaně použitelný systém čisticích utěrek MEWA k tomu každý den v dílnách a výrobních halách přispívá: Čistí stroje a zařízení a podporuje ochranu zdrojů.

Inženýrská akademie ČR podporuje mezinárodní výzkum

Inženýrská akademie České republiky, z.s. (IA ČR) je organizace sdružující odborníky, jejichž společným zájmem je podpora a rozvoj technických disciplín odrážející technické, ekonomické, sociální, environmentální a kulturní potřeby společnosti. Byla založena v roce 1995 a jedním z jejích hlavních úkolů je rozvíjet a propagovat technické vědy a sbližovat výzkumnou sféru se sférou průmyslovou. Toho dosahují mimo jiné naplňováním cílů projektů, jejichž jsou řešiteli. Jedním z těchto projektů je projekt „Podpora mezinárodní spolupráce v inženýrském výzkumu“ programu EUPRO Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy, který bude ukončen koncem roku 2016.

Související články
Ozubené řemeny v pohonech ekologických taxi člunů

Britská firma vyvinula hybridní pohon pro 550 vodních taxíků pro Benátky. Kombinace dieselového motoru a elektromotoru zde snižuje hluk, emise i náklady, přičemž vysoce výkonný řemen Synchrochain Carbon umožňuje použití kompaktního motoru s nízkou hmotností.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Pohony nejen pro obráběcí stroje

Společnost TAT Technom Antriebstechnik GmbH byla založena v rakouském Linci v roce 1988 a během prvních 10-ti let se velmi úspěšně zabydlela na rakouském trhu, kdy se se svými produkty jako např. přesnými převodovkami, ozubenými tyčemi a dalšími pohonovými prvky i podle výkresů zákazníka stala vůdcem na zdejším trhu mechanické pohonové techniky.

Elektrické pohony pro výrobce nápojů

Nový koncept elektrických pohonů VLT FlexConcept od firmy Danfoss nabízí dodavatelům i provozovatelům technologií výroby nápojů flexibilitu ve výběru komponent pohonů.

Trendy ve světě přesné měřicí techniky

Požadavky kladené na kontrolu kvality se rok od roku stále zvyšují. S tímto trendem se musejí vypořádat všichni výrobci měřicí techniky. Shodně je tomu i u firmy Mitutoyo, která se snaží šíří svého sortimentu maximálně vyhovět požadavkům pro dílenskou kontrolu, měrové laboratoře i procesní kontrolu, ale zároveň neopomíjí současný trend - Průmysl 4.0 a IoT - požadavek na inteligentní komunikativní měřidla a přístroje.

Chytré stroje přivádějí továrny k životu

Bezpečné balicí stroje připojené k Ethernetu zvyšují produktivitu, zlepšují flexibilitu, snižují komplexnost konstrukce a řeší problémy pracovníků v provozu.

Nanovlákenná membrána v oknech ochrání stroje i pracovníky

Zatímco o smogu v ulicích se vedou časté debaty, znečištěný vzduch v interiéru patří k opomíjeným tématům. A to i přesto, že podle Světové zdravotnické organizace stojí život 4,3 milionu lidí ročně a v průmyslových objektech ohrožuje jak zdraví pracovníků, tak samotný provoz. Díky rozvoji moderních technologií nyní interiér účinně ochrání nanovlákenná okenní membrána.

Je zaškrabávání nezastupitelná metoda?

V minulém vydání jsme uvedli 1. díl pohledu do minulosti i současnosti řemeslné výroby obráběcích strojů. Nyní vám přinášíme pokračování tohoto článku o unikátní metodě – technologii zaškrabávání.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

CIMT Peking, Část 1. Obecný pohled

V předvelikonočním týdnu se v Pekingu uskutečnil veletrh obráběcích strojů CIMT 2019. V asijském regionu se jedná o obdobu veletrhu EMO Hannover. A stejně jako EMO je velkou měrou národní výstava německé výrobní techniky, tak CIMT je převážně čínský. V tomto prvním vstupu se podíváme na letošní ročník trochu s odstupem, aniž bychom se zaměřili na konkrétní exponáty.

Harmonizace ve svařování

Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit