EN
Monikolmiokärkinen hihna on pyöreänmuotoinen hihna, jossa on useita pitkittäisiä kolmiomaisia kärkiä, jotka ovat kiinnitetty tasaiseen hihnapohjaan (katso kuva 1). Sen työpinta muodostuu kärkien sivuista, mikä tekee siitä uudenlaisen voimanvälityshihnan. Ottaen käyttöön sekä tasaisen että V-hihnan edut sekä heikkoudet se on levinnyt yhä laajemmin viime vuosina.
I. Monikolmiokärkisten hihnojen voimanvälityksen ominaisuudet
1. Perinteisiin V-hihnojen voimanvälityksiin verrattuna monikolmiokärkiset hihnat tarjoavat seuraavia etuja:
(1) Monikolmiokytkentähihnat käytetään paineen tasaisen jakamiseen kaikkien kosketuspintojen kesken hyödyntämällä kumimateriaalin nestemäistä kokoonpuristumattomuutta (ks. kuva 2). Kosketustehokkuus hihnan kärkikulmapinnan ja pyörän uran välillä on lähes 100 %. Tämän vuoksi monikolmiokytkentähihnat voivat kantaa 30–50 prosenttia suurempaa kuormaa kuin tavalliset kolmiokytkentähihnat, vaikka niiden leveys olisi sama.
(2) Monikolmiokytkentähihnan ohut rakenne mahdollistaa pienimmän tehollisen pyörän halkaisijan (demin), joka on vain kolmasosa tai viidesosa tavallisesta kolmiokytkentähihnapyörästä. Tämän vuoksi sen rakenne on kompaktimpi ja kustannukset alenevat (demin-arvot on esitetty taulukossa 2).
(3) Monikolmiokytkentähihnakäyttö välttää tehokkaasti usean kolmiokytkentähihnan käytön rajoitukset, kuten värähtelyt, epätasainen kuormitus ja epävakaa välityssuhde, joka johtuu hihnan pituuden muutoksista.
(4) Monikolmiokytkentähihnat ovat vähän venyviä eivätkä ne liukuu ylikuormitettaessa. Välillä on vähimmäismäinen suhteellinen liike kolmiokiristimien ja hihnapyörän urien välillä, jolloin kitkasta syntyy vähemmän lämpöä ja hihnan sekä hihnapyörän työpintojen käyttöikä on pitkä.
(5) Monikolmiokytkentähihnat ovat erinomaisen joustavia ja kevyitä, joten tehoa ei kulu hihnan taivuttamiseen eikä keskipakovoimiin siirrossa, mikä mahdollistaa korkean siirtotehokkuuden.
2. Niillä on sama joustavuus kuin tasahihamoottorikäytöillä, mikä tarkoittaa, että jännityshihamoottori voidaan sijoittaa monikolmiokytkentähihnan sisä- tai ulkopuolelle. Ne eroavat kuitenkin tasahihamoottoreista siten, etteivät ne pääse irtoamaan hihnapyörästä toiminnan aikana. Niitä tulisi käyttää korkeanopeudella tapahtuvassa voimansiirrossa, ja niiden pyörimisnopeus voi olla jopa 10 000 r/min, siirtosuhde on 1:10.
3. Monikertainen V-hihnapyörä on myös helpommin valmistettavissa ja koneistettavissa, koska siihen ei tarvita erityisiä työkaluja tai laitteita kuten synkronihihnapyörissä. Asennusvaatimukset ovat pienempiä kuin synkronihihnoilla, mikä tekee niistä helppokäyttöisiä monille tehtaileille. Synkronihihnojen korvaaminen monikertaisilla V-hihnoilla voi olla erinomaisen kustannustehokasta silloin, kun mekaaniset välityssuhteet sallivat pieniä toleransseja.
II. Monikertaisten V-hihnojen ja hihnapyöräjärjestelmien esittely
1. Monikertaiset V-hihnamallit ja poikkileikkaukselliset mitat
Moniriviset hihnat luokitellaan materiaalin perusteella kumihihnoiksi ja polyuretaanihihnoiksi. Kumista valmistetut V-uraiset hihnat kestävät enemmän lämpöä ja kuormaa kuin polyuretaaniversiot ja niitä käytetään yleisemmin. Kumiset V-uraiset hihnat kuuluvat ISO/DP9982-1988 -standardin mukaiseen PH-luokkaan, kuten taulukossa 1 esitetään. PH-hihnoja käytetään pääasiassa toimistokoneissa ja mittauslaitteissa tapahtuvassa liikkeen siirrossa. PK-hihnoilla on tietty tehtävä autoteollisuudessa, esimerkiksi tuuletimen, vaihtovirtageneraattorin ja vedenpumpun käyttövoiman siirrossa. PJ-, PL- ja PM-hihnoja käytetään laajalti yleisissä teollisuuskoneiden voimansiirtojärjestelmissä. Joissakin maissa, kuten Yhdysvalloissa ja Yhdistyneessä kuningaskunnassa, monirivisten hihnojen merkintä sisältää kirjaimet H, J, K, L ja M, ja perusihnan koko on hyvin samankaltainen kuin taulukossa 1 esitetään. Niistä suosituimpia ovat J- ja L-tyypit. Vaikka eri maiden hihnojen poikkileikkauksen mitoissa on pieniä eroja, tämä ei estä tuotteiden yleistä vaihtokykyä. M-tyyppisten monirivisten hihnojen kylki kulma on kaikissa maissa sama, eli 40 astetta, mutta urien välinen etäisyys vaihtelee. Tämän vuoksi eri maiden M-tyyppiset moniriviset hihnat eivät aina ole keskenään vaihtokelpoisia.
Hihnan ISO-merkintä koostuu kärkyluvusta, hihnan poikkileikkauksen tyypistä ja sen tehollisesta pituudesta. Esimerkiksi PM-tyyppinen hihna, jossa on 10 kärkeä ja tehollinen pituus 3550 mm, merkitään 10PM3550, mutta Yhdistyneessä kuningaskunnassa ja Yhdysvalloissa se merkitään 550M10.
Tehollisen pituuden (L) mittaamiseen käytetään erityistä laitteistoa. Jokaisella hihnamallilla on tiettyjä arvoja tehollisen pyörän halkaisijan (d) suhteen, kun sitä mitataan. Huomionarvoista on se, että ISO:n käyttämä tehollinen pituus (L) viittaa itse asiassa samaan pituuteen kuin Yhdistyneessä kuningaskunnassa ja Yhdysvalloissa käytetty käsite 'pyörästöpituus' (Pitch Length). Pyörästöpituuden identtiset standardisarjat on vahvistettu Yhdistyneessä kuningaskunnassa, Yhdysvalloissa, Japanissa ja muissa maissa, mutta ei ISO/DP9982 -standardissa.
2. Hihnapyörätyypit ja poikkileikkausmitat
Monihihnapyörät luokitellaan viiteen tyyppiin ISO/DIS 9982 -standardin mukaisesti, ja niiden poikkileikkausmitat esitetään kuvassa 4 ja taulukossa 2.
Hihnapyörän ulkohalkaisija (da) voi olla (ISO:n määrittämän mukaisesti) yhtä suuri tai eri suuri kuin tehollinen halkaisija (d.). Muissa maissa, kuten Yhdistyneessä kuningaskunnassa, Yhdysvalloissa ja Japanissa, hihnapyörän ulkohalkaisija on täysin vertailukelpinen jakahalkaisijan kanssa. On huomattava, että ISO:n määrittelemä tehollinen halkaisija ja sellaisten maiden, kuten Yhdistyneen kuningaskunnan ja Yhdysvallojen, käyttämä jakahalkaisija ovat itse asiassa sama halkaisija. Sekä hihnan tehollisen pituuden että tehollisen halkaisijan osalta niiden esittely ja määrittely ISO:ssa ovat tiukasti määriteltyjä ja tarkkoja. Syy tähän on se, että monihihnapyörän todellinen jakahalkaisija (dp) on sijaittava hihnan neutraalikerroksen tasolla sen jälkeen, kun hihna on asennettu pyörälle ja sitä on venytetty asianmukaisesti, kuten kuvassa 5 esitetään.
Kuva 5 perustuen voidaan havaita, että hihnapyörän kärkivälin voima lasketaan seuraavan yhtälön avulla:
Taulukko 2 ilmoittaa tehollisen linjan erotuksen △e kaavassa.
Hihnan kehännopeus (V) ja välityssuhde (i) lasketaan pääasiassa jakoympyrän halkaisijan perusteella, jolloin yhtälö on:
Missä: dp1 on pienemmän pyörän jakoympyrän halkaisija millimetreinä; n1 on pienemmän pyörän pyörimisnopeus kierroksina minuutissa.
Yhtälössä numerot 1 ja 2 viittaavat vastaavasti pienempään ja suurempaan pyörään.
Hihnan liiallisten taivutusjännitysten välttämiseksi välityksen aikana ja hihnan käyttöiän minimointia varten ISO on määrittänyt kunkin hihnatyypin vähimmäistehollisen halkaisijan (dmln), kuten taulukossa 2 esitetään.
Koneistuksessa monikolmiokiskonpyörän uran syvyyden säätämiseksi mittatangon (tai pallon) ulkohalkaisija (d₂), joka on työnnetty uraan, määritetään kuvan 6 mukaisesti. Laskentakaava on: dz = d + 2K.
Missä: k ja dg ovat mittatangon (palloa) parametrejä, ja K ja dg annetaan taulukossa 2.
Kun pyörä valmistetaan siten, että da = d, niin d₂ = da + 2K. d₂:n rajapoikkeama on ±0,13 mm.
III. Monikolmiokiskokäyttöjen sovellukset
Monikiskokäyttöjärjestelmät ovat saaneet laajaa käyttöä monilla teollisuuden aloilla ulkomailla, kuten autoteollisuudessa, tekstiiliteollisuudessa, kemiateollisuudessa, puolustusteollisuudessa, kotitalouskoneissa ja toimistokoneissa. Monikiskokäyttöjärjestelmät ovat erityisen soveltuvia V-kiskokäyttöjärjestelmien korvaamiseen laitteissa, joissa on useita V-kiskoja ja jotka voivat kestää suuria iskukuormia. Tällaisia laitteita ovat esimerkiksi räkä-, jätteeksi jäävän langan ja kenkien yläosien kankaan leikkuukoneet; raskas tekstiiliteollisuuden koneet sekä pistokepumput. Lisäksi siirtoissa, joissa pyöräakselin akseli on kohtisuorassa maanpintaa vastaan tai lähes ristiin, V-kiskokäyttöjen tai tasakiskokäyttöjen vaihtaminen monikiskokäyttöihin tuottaa erinomaisia etuja.
Monikiskokäyttöjärjestelmien käyttöparametrit ovat yleisesti ottaen: pyörimisnopeus n₁ = 200–10 000 r/min; teho P₁ = noin 0,2 kW–300 kW; välityssuhde i ≤ 10; välityshyötysuhde on lähes yhtä suuri kuin tasakiskokäytöillä, η ≈ 0,97.
Monihäntäisten V-hihojen käyttö on aiheuttanut paljon päänsärkyä niiden kehitysnäkymiin liittyen Kiinassa. Monien vanhentuneiden monihäntäisten V-hihnojen korvaaminen tuodussa laitteistossa on erityisen kiireellinen ongelma. Paikallisesti valmistettujen, vaatimukset täyttävien monihäntäisten V-hihnojen tuotanto säästäisi maalle suuren määrän ulkomaanvaluuttaa ja edistäisi uuden hihnavetoteknologian yleistä käyttöä eri teollisuudenaloilla. Tämä edistäisi aktiivisesti hihnojen valmistusteollisuuden kasvua ja kehitystä Kiinassa.