EN
Πολυ-ιμάντας με πολλαπλές ράβδους: Ο πολυ-ιμάντας με πολλαπλές ράβδους είναι ένας κυκλικός ιμάντας, ο οποίος διαθέτει αριθμό εγκάρσιων τριγωνικών ραβδών που είναι προσαρτημένες σε μια επίπεδη βάση ιμάντα (βλ. Σχήμα 1). Αποτελείται από τις πλευρές των ραβδών ως εργαζόμενη επιφάνεια, αποτελώντας έτσι μια νέα μορφή ιμάντα μετάδοσης. Λαμβάνοντας υπόψη τα πλεονεκτήματα και των δύο τύπων ιμάντων — του επίπεδου και του V-ιμάντα — καθώς και τα μειονεκτήματά τους, έχει καταστεί ολοένα και πιο διαδεδομένος τα τελευταία χρόνια.
Ι. Χαρακτηριστικά των Πολυ-V Ιμάντων Μετάδοσης
1. Σε σύγκριση με τους συμβατικούς V-ιμάντες μετάδοσης, οι πολυ-V ιμάντες μετάδοσης προσφέρουν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:
(1) Οι πολύ-τραπεζοειδείς ιμάντες χρησιμοποιούνται για να διανέμουν ομοιόμορφα την πίεση σε όλες τις επαφόμενες επιφάνειες, εκμεταλλευόμενοι την ασυμπιεστότητα του καουτσούκ ως υγρού (βλ. Σχήμα 2). Το επίπεδο αποδοτικότητας επαφής στην τραπεζοειδή επιφάνεια του ιμάντα και στην αύλακα της τροχαλίας πλησιάζει το 100%. Ως αποτέλεσμα, οι πολύ-τραπεζοειδείς ιμάντες, με το ίδιο πλάτος με τους συμβατικούς τραπεζοειδείς ιμάντες, μπορούν να μεταφέρουν 30–50% περισσότερο φορτίο από τους τυπικούς τραπεζοειδείς ιμάντες.
(2) Λόγω του μικρού πάχους του, ένας πολύ-τραπεζοειδής ιμάντας μπορεί να έχει ελάχιστη αποτελεσματική διάμετρο τροχαλίας (demin) ίση με το ένα τρίτο ή το ένα πέμπτο της διαμέτρου μιας συνηθισμένης τροχαλίας τραπεζοειδούς ιμάντα. Η δομή του είναι συνεπώς λιγότερο όγκωδης και το κόστος μειώνεται (οι τιμές του demin αναφέρονται στον Πίνακα 2).
(3) Οι κινήσεις με πολύ-τραπεζοειδείς ιμάντες αποφεύγουν αποτελεσματικά τους περιορισμούς των κινήσεων με πολλούς τραπεζοειδείς ιμάντες, συμπεριλαμβανομένων της δόνησης, της ανομοιόμορφης φόρτισης και των ασταθών λόγων μετάδοσης λόγω μεταβολής του μήκους του ιμάντα.
(4) Οι πολύ-τραπεζοειδείς ιμάντες έχουν χαμηλή επιμήκυνση και δεν παραμορφώνονται όταν υπερφορτωθούν. Υπάρχει ελάχιστη σχετική κίνηση μεταξύ των τραπεζοειδών τμημάτων και των αυλακιών της τροχαλίας, με αποτέλεσμα να παράγεται λιγότερη θερμότητα λόγω τριβής και να επιτυγχάνεται μεγάλη διάρκεια ζωής τόσο του ιμάντα όσο και των επιφανειών εργασίας της τροχαλίας.
(5) Οι πολύ-τραπεζοειδείς ιμάντες είναι εξαιρετικά εύκαμπτοι και ελαφρείς, γεγονός που σημαίνει ότι δεν χάνεται ισχύς λόγω κάμψης ή κεντροφύγων δυνάμεων κατά τη μετάδοση, επομένως η απόδοση της μετάδοσης είναι υψηλή.
2. Έχουν την ίδια ευελιξία με τους επίπεδους ιμάντες, γεγονός που σημαίνει ότι οι τεντωτικές τροχαλίες μπορούν να τοποθετηθούν είτε εσωτερικά είτε εξωτερικά του πολύ-τραπεζοειδούς ιμάντα. Διαφέρουν, ωστόσο, από τους επίπεδους ιμάντες στο ότι δεν μπορούν να βγουν από την τροχαλία κατά τη λειτουργία της. Πρέπει να χρησιμοποιούνται σε μεταδόσεις υψηλής ταχύτητας και μπορούν να φτάσουν ταχύτητα 10.000 σ.α.λ./λεπτό, με λόγο μετάδοσης 1:10.
3. Οι πολύ- V ιμάντες είναι επίσης ευκολότερο να κατασκευαστούν και να μηχανοκατεργαστούν, καθώς δεν απαιτούν κανένα ειδικό εργαλείο ή εξοπλισμό, όπως συμβαίνει με τους σύγχρονους ιμάντες. Οι απαιτήσεις εγκατάστασης είναι μικρότερες σε σύγκριση με εκείνες των σύγχρονων ιμάντων, γεγονός που καθιστά ευκολότερη την υιοθέτησή τους από πολλά εργοστάσια. Η αντικατάσταση των σύγχρονων ιμάντων με πολύ- V ιμάντες μπορεί να είναι ιδιαίτερα οικονομικά αποδοτική σε περιπτώσεις όπου οι μηχανικοί λόγοι μετάδοσης επιτρέπουν ανοχές τόσο μικρές.
II. Εισαγωγή στους πολύ- V ιμάντες και τα συστήματα τροχαλιών
1. Μοντέλα πολύ- V ιμάντων και διαστάσεις διατομής
Οι πολυτραχιές ιμάντες ταξινομούνται βάσει του υλικού κατασκευής τους σε ελαστομερείς και πολυουρεθανικές. Οι ελαστομερείς ιμάντες με V-διαγραμμίσεις έχουν μεγαλύτερη αντοχή στη θερμότητα και στα φορτία σε σύγκριση με τις πολυουρεθανικές παραλλαγές και χρησιμοποιούνται συχνότερα. Οι ελαστομερείς ιμάντες με V-διαγραμμίσεις εντάσσονται στην κατηγορία PH σύμφωνα με το πρότυπο ISO/DP9982-1988, όπως φαίνεται στον Πίνακα 1. Οι ιμάντες τύπου PH χρησιμοποιούνται κυρίως σε γραφειομηχανήματα και συσκευές μέτρησης για μετάδοση κίνησης. Οι ιμάντες τύπου PK έχουν συγκεκριμένη εφαρμογή στον αυτοκινητοβιομηχανικό τομέα, όπως για την κίνηση του ανεμιστήρα, του εναλλακτήρα και της αντλίας νερού. Οι ιμάντες τύπου PJ, PL και PM χρησιμοποιούνται ευρέως σε γενικά βιομηχανικά συστήματα μετάδοσης. Σε ορισμένες χώρες, όπως οι Ηνωμένες Πολιτείες και το Ηνωμένο Βασίλειο, η ονομασία των πολυτραχιών ιμάντων περιλαμβάνει τα γράμματα H, J, K, L, M, με το βασικό μέγεθος του ιμάντα να είναι πολύ παρόμοιο με αυτό του Πίνακα 1. Οι πιο δημοφιλείς από αυτούς είναι οι τύποι J και L. Παρόλο που υπάρχουν ελαφρές διαφορές στις διαστάσεις των εγκάρσιων τομών ανάλογα με τη χώρα, αυτό δεν εμποδίζει την καθολική ανταλλαξιμότητα των προϊόντων. Στην περίπτωση των πολυτραχιών ιμάντων τύπου M, η γωνία του πρίσματος είναι ίδια σε όλες τις χώρες και ανέρχεται σε 40°, ενώ η απόσταση μεταξύ των πρισμάτων διαφέρει. Ως αποτέλεσμα, οι πολυτραχείς ιμάντες τύπου M από διαφορετικές χώρες δεν λειτουργούν πάντα μεταξύ τους.
Η σήμανση ISO του ιμάντα αποτελείται από τον αριθμό των εγκοπών, τον τύπο της διατομής του ιμάντα και το αποτελεσματικό του μήκος. Για παράδειγμα, ένας ιμάντας τύπου PM, που αποτελείται από 10 εγκοπές και έχει αποτελεσματικό μήκος 3550 mm, σημαίνεται ως 10PM3550, ενώ στο Ηνωμένο Βασίλειο και τις Ηνωμένες Πολιτείες σημαίνεται ως 550M10.
Χρησιμοποιείται εξειδικευμένος εξοπλισμός για τη μέτρηση του αποτελεσματικού μήκους (L) του ιμάντα. Κάθε μοντέλο ιμάντα έχει συγκεκριμένες τιμές όσον αφορά την αποτελεσματική διάμετρο τροχαλίας (d), όταν μετράται. Αξίζει να σημειωθεί ότι το αποτελεσματικό μήκος (L), που χρησιμοποιείται από το ISO, σε σύγκριση με τον όρο «μήκος βήματος» (Pitch Length), που χρησιμοποιείται σε χώρες όπως το Ηνωμένο Βασίλειο και οι Ηνωμένες Πολιτείες, αναφέρεται στο ίδιο ακριβώς μήκος. Και οι δύο όροι σημαίνουν την περιφέρεια του ιμάντα στην αποτελεσματική διάμετρο τροχαλίας d. Στο Ηνωμένο Βασίλειο, τις Ηνωμένες Πολιτείες, την Ιαπωνία και άλλες χώρες έχουν καθιερωθεί ταυτόσημες τυποποιημένες σειρές μήκους βήματος, αλλά όχι στο ISO/DP9982.
2. Τύποι τροχαλιών και διαστάσεις διατομής
Οι τροχαλίες πολυ-Ιμάντων κατηγοριοποιούνται σε πέντε τύπους βάσει του προτύπου ISO/DP9982, ενώ οι διαστάσεις της διατομής τους παρουσιάζονται στο Σχήμα 4 και στον Πίνακα 2.
Η εξωτερική διάμετρος (da) της τροχαλίας μπορεί να είναι (όπως καθορίζεται από το ISO) ίση ή άνιση με την αποτελεσματική διάμετρο (d.). Ωστόσο, σε άλλες χώρες, όπως το Ηνωμένο Βασίλειο, οι ΗΠΑ και η Ιαπωνία, η εξωτερική διάμετρος της τροχαλίας είναι πλήρως συγκρίσιμη με τη διάμετρο βήματος. Πρέπει να τονιστεί ότι η αποτελεσματική διάμετρος, όπως καθορίζεται από το ISO, και η διάμετρος βήματος που χρησιμοποιείται σε χώρες όπως το Ηνωμένο Βασίλειο και οι ΗΠΑ, αποτελούν στην πραγματικότητα την ίδια διάμετρο. Και όσον αφορά το αποτελεσματικό μήκος του ιμάντα ή την αποτελεσματική διάμετρο, η παρουσίαση και οι προδιαγραφές τους στο ISO είναι αυστηρά καθορισμένες και ακριβείς. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η πραγματική διάμετρος βήματος (dp) μιας τροχαλίας πολυ-Ιμάντων πρέπει να βρίσκεται στη θέση του ουδέτερου στρώματος του ιμάντα, μετά την τοποθέτησή του στην τροχαλία και την επιβολή της κατάλληλης τάσης, όπως φαίνεται στο Σχήμα 5.
Βάσει του Σχήματος 5 παρατηρούμε ότι η δύναμη της διαμέτρου κλίσης της τροχαλίας υπολογίζεται με την ακόλουθη εξίσωση:
Ο Πίνακας 2 δείχνει την αποτελεσματική διαφορά γραμμής △e στον τύπο.
Η περιφερειακή ταχύτητα (V) και ο λόγος μετάδοσης (i) του ιμάντα υπολογίζονται κυρίως βάσει της διαμέτρου του κύκλου κλίσης, όπου η εξίσωση είναι:
Όπου: dp1 είναι η διάμετρος του κύκλου κλίσης του μικρού τροχού, σε χιλιοστά· n1 είναι η στροφορμή του μικρού τροχού, σε στροφές ανά λεπτό.
Στην εξίσωση, οι αριθμοί 1 και 2 αναφέρονται στον μικρό και τον μεγάλο τροχό αντίστοιχα.
Για να αποφευχθούν υπερβολικές τάσεις κάμψης στον ιμάντα κατά τη μετάδοση και να ελαχιστοποιηθεί η διάρκεια ζωής του ιμάντα, το ISO έχει καθορίσει την ελάχιστη αποτελεσματική διάμετρο (dmin) για κάθε τύπο ιμάντα, όπως αναφέρεται στον Πίνακα 2.
Στη μηχανική κατεργασία, για τη ρύθμιση του βάθους της αυλάκωσης σε έναν τροχό πολλαπλών V-ιμάντων, πρέπει να καθοριστεί η εξωτερική διάμετρος (d₂) της μετρητικής ράβδου (ή σφαίρας) που τοποθετείται στην αυλάκωση, όπως φαίνεται στο Σχήμα 6. Ο τύπος υπολογισμού είναι: d₂ = d + 2K.
Όπου: k και d₉ της μετρητικής ράβδου (σφαίρας), K και d₉, δίνονται στον Πίνακα 2.
Όταν ο τροχός κατασκευάζεται με dₐ = d, τότε d₂ = dₐ + 2K. Η οριακή απόκλιση για το d₂ είναι ±0,13 mm.
ΙΙΙ. Εφαρμογές κινήσεων με πολλαπλούς V-ιμάντες
Οι πολυ-τραπεζοειδείς ιμάντες χρησιμοποιούνται ευρέως σε πολλές βιομηχανίες σε ξένες χώρες, όπως η αυτοκινητοβιομηχανία, η υφαντουργία, η χημική βιομηχανία, η βιομηχανία άμυνας, οι οικιακές συσκευές και η γραφειομηχανή. Οι πολυ-τραπεζοειδείς ιμάντες είναι ιδιαίτερα κατάλληλοι για την αντικατάσταση των τραπεζοειδών ιμάντων σε εξοπλισμό που χρησιμοποιεί πολλούς τραπεζοειδείς ιμάντες και μπορεί να αντέξει σημαντικά δυναμικά φορτία. Αυτός ο εξοπλισμός περιλαμβάνει μηχανήματα κοπής απορριμμάτων ρούχων, απορριμμάτων νημάτων και υφασμάτων για την κατασκευή πάνω μέρους παπουτσιών· βαριάς χρήσης υφαντουργικά μηχανήματα και εμβολοφόρες αντλίες. Επιπλέον, σε μεταδόσεις όπου ο άξονας του τροχού-άξονα είναι κάθετος προς το έδαφος ή ημι-διαγώνιος, η αντικατάσταση των τραπεζοειδών ή επίπεδων ιμάντων με πολυ-τραπεζοειδείς ιμάντες προσφέρει εξαιρετικά σημαντικά πλεονεκτήματα.
Οι λειτουργικές παράμετροι των μεταδόσεων με πολυ-τραπεζοειδείς ιμάντες είναι κατά προσέγγιση οι εξής: αριθμός στροφών n₁ = 200–10.000 στρ/λεπτό· ισχύς P₁ = περίπου 0,2 kW έως 300 kW· λόγος μετάδοσης i ≤ 10· ο συντελεστής απόδοσης της μετάδοσης προσεγγίζει αυτόν των επίπεδων ιμάντων, η ≈ 0,97.
Οι πολυ-ντεριές ιμάντων έχουν δημιουργήσει πολλά προβλήματα όσον αφορά τις προοπτικές ανάπτυξής τους στην Κίνα. Η αντικατάσταση πολλών γηρασμένων πολυ-ντεριών ιμάντων εισαγόμενου εξοπλισμού αποτελεί ιδιαίτερα επείγον πρόβλημα. Η τοπική παραγωγή συμβατών πολυ-ντεριών ιμάντων δεν θα εξοικονομούσε μόνο μεγάλο ποσό συναλλάγματος για τη χώρα, αλλά θα συνέβαλε επίσης στην ευρεία χρήση της νέας τεχνολογίας ιμάντων κίνησης σε διάφορες βιομηχανίες. Αυτό θα συνέβαλε ενεργά στην ανάπτυξη και την εξέλιξη της βιομηχανίας κατασκευής ιμάντων στην Κίνα.