EN
Pasek wieloklinowy to pasek o kształcie okrągłym, wyposażony w szereg podłużnych klinów trójkątnych przymocowanych do płaskiej podstawy paska (zob. Rysunek 1). Jego powierzchnią roboczą są boczne ścianki klinów, co czyni go nowym typem paska przekładniowego. Łącząc zalety zarówno paska płaskiego, jak i paska klinowego, a także ich wady, pasek wieloklinowy zdobywa coraz większą popularność w ostatnich latach.
I. Charakterystyka napędów wielopasmowych
1. W porównaniu z tradycyjnymi napędami paskiem klinowym napędy wielopasmowe oferują następujące zalety:
(1) Wielopasami klinowymi wykorzystuje się nieściśliwość gumy (właściwość płynu), aby równomiernie rozprowadzić ciśnienie na wszystkie powierzchnie styku (zob. rysunek 2). Stopień skuteczności styku na powierzchni klinowej pasa oraz w rowku koła pasowego wynosi prawie 100%. W rezultacie wielopasy klinowe o tej samej szerokości co tradycyjne pasy klinowe mogą przenosić o 30–50% większą obciążenie niż standardowe pasy klinowe.
(2) Ze względu na małą grubość wielopas klinowy może mieć minimalny efektywny średnicę koła pasowego (demin) wynoszącą jedną trzecią lub jedną piątą średnicy koła pasowego stosowanego z tradycyjnym pasem klinowym. Dzięki temu jego konstrukcja jest mniej gabarytowa, a koszt produkcji niższy (wartości demin podano w tabeli 2).
(3) Napędy z wielopasami klinowymi skutecznie eliminują ograniczenia napędów z wieloma pasami klinowymi, takie jak drgania, nierównomierne obciążenie oraz niestabilne przełożenia spowodowane zmianami długości pasa.
(4) Wielopaski klinowe charakteryzują się niskim wydłużeniem i nie ulegają poślizgowi przy przeciążeniu. Ruch względny między klinami a rowkami koła napinającego jest minimalny, co powoduje mniejsze nagrzewanie się przez tarcie oraz dłuższą żywotność powierzchni roboczych paska i koła napinającego.
(5) Wielopaski klinowe są bardzo giętkie i lekkie, dzięki czemu podczas przekazywania mocy nie następuje jej utrata na skutek zginania ani sił odśrodkowych, co zapewnia wysoką sprawność przekładni.
2. Posiadają taką samą giętkość jak napędy paskowe płaskie, co oznacza, że koła napinające można montować zarówno po wewnętrznej, jak i zewnętrznej stronie wielopaska klinowego. W przeciwieństwie do pasków płaskich nie mogą jednak zejść z koła napinającego w trakcie pracy. Powinny być stosowane w napędach wysokoprędkościowych i mogą osiągać prędkość obrotową do 10 000 obr/min przy stosunku przełożenia wynoszącym 1:10.
3. Przeguby wielopasmowe są również łatwiejsze w produkcji i obróbce, ponieważ nie wymagają żadnych specjalnych narzędzi ani urządzeń, jak to ma miejsce w przypadku napędów z paskami zębatymi. Wymagania montażowe są mniejsze niż w przypadku pasków zębatych, co ułatwia ich wdrożenie w wielu zakładach przemysłowych. Zastąpienie pasków zębatych paskami wielopasmowymi może być bardzo opłacalne tam, gdzie dopuszczalne są niewielkie odchylenia stosunków przełożenia w napędach mechanicznych.
II. Wprowadzenie do pasków wielopasmowych i układów koła pasowego
1. Modele pasków wielopasmowych oraz ich wymiary przekroju poprzecznego
Pasy wielorowkowe są klasyfikowane ze względu na materiał wykonania jako gumowe i poliuretanowe. Gumowe pasy wielorowkowe charakteryzują się wyższą odpornością na ciepło i większą nośnością obciążenia niż wersje poliuretanowe i są stosowane częściej. Gumowe pasy wielorowkowe zaliczane są do klasy PH zgodnie z normą ISO/DP 9982-1988, jak pokazano w Tabeli 1. Pasy typu PH są głównie stosowane w urządzeniach biurowych oraz w układach przekładni pomiarowych, przeznaczonych głównie do przekazywania ruchu. Pasy typu PK mają określone zastosowanie w motocyklach i samochodach, np. do napędu wentylatora, alternatora i pompy wody. Pasy typu PJ, PL i PM są powszechnie stosowane w ogólnych systemach przekładni maszyn przemysłowych. Oznaczenia pasów wielorowkowych w niektórych krajach, takich jak Stany Zjednoczone i Wielka Brytania, obejmują litery: H, J, K, L, M, przy czym podstawowe wymiary pasa są bardzo zbliżone do tych podanych w Tabeli 1. Najpopularniejsze wśród nich to typy J i L. Choć występują niewielkie różnice w wymiarach przekroju poprzecznego w zależności od kraju, nie utrudnia to wzajemnej zamienności produktów na poziomie międzynarodowym. W przypadku pasów wielorowkowych typu M kąt klinowy jest taki sam we wszystkich krajach i wynosi 40°, lecz odległość między klinami różni się. W rezultacie pasy wielorowkowe typu M z różnych krajów nie zawsze są wzajemnie kompatybilne.
Oznaczenie paska zgodnie z normą ISO składa się z numeru klinu, typu przekroju poprzecznego paska oraz jego długości efektywnej. Na przykład pasek typu PM składający się z 10 klinów i mający długość efektywną 3550 mm oznaczany jest jako 10PM3550, natomiast w Wielkiej Brytanii i Stanach Zjednoczonych oznaczany jest jako 550M10.
Do pomiaru długości efektywnej (L) paska stosuje się specjalistyczne wyposażenie. Każdy model paska ma określone wartości długości efektywnej związane z efektywnym średnicą koła pasowego (d). Istotne jest to, że długość efektywna (L), stosowana w normach ISO, oraz pojęcie długości skoku (Pitch Length), używane w krajach takich jak Wielka Brytania i Stany Zjednoczone, odnoszą się do tej samej wielkości – czyli obwodu paska przy efektywnej średnicy koła pasowego d. Tożsame serie standardowe długości skoku zostały ustanowione w Wielkiej Brytanii, Stanach Zjednoczonych, Japonii oraz innych krajach, ale nie w normie ISO/DP9982.
2. Typy przekładni pasowych i wymiary przekroju poprzecznego
Przekładnie pasowe wielorowkowe są klasyfikowane zgodnie z normą ISO/DP9982 na pięć typów, a ich wymiary przekroju poprzecznego przedstawiono na Rysunku 4 oraz w Tabeli 2.
Średnica zewnętrzna (da) koła pasowego może być (zgodnie ze specyfikacją ISO) równa lub różna od średnicy efektywnej (d.). Jednak w innych krajach, takich jak Wielka Brytania, Stany Zjednoczone i Japonia, średnica zewnętrzna koła pasowego jest w pełni porównywalna ze średnicą podziałową. Należy zaznaczyć, że średnica efektywna określona w normie ISO oraz średnica podziałowa stosowana w krajach takich jak Wielka Brytania i Stany Zjednoczone to w rzeczywistości ten sam wymiar. Zarówno w odniesieniu do efektywnej długości paska, jak i do średnicy efektywnej, ich określenia i specyfikacje zawarte w normie ISO są ściśle zdefiniowane i precyzyjne. Powodem tego jest fakt, że rzeczywista średnica podziałowa (dp) koła pasowego wielorowkowego musi znajdować się w warstwie neutralnej paska po jego założeniu na koło pasowe i odpowiednim naprężeniu, jak pokazano na Rysunku 5.
Na podstawie Rysunku 5 można stwierdzić, że siłę działającą na średnicę krokową koła pasowego oblicza się za pomocą następującego równania:
Tabela 2 przedstawia skuteczną różnicę długości linii △e we wzorze.
Prędkość obwodowa (V) oraz stosunek przełożenia (i) paska są obliczane głównie na podstawie średnicy okręgu krokowego zgodnie z poniższym równaniem:
Gdzie: dp1 to średnica okręgu krokowego małego koła, wyrażona w milimetrach; n1 to prędkość obrotowa małego koła, wyrażona w obr/min.
W powyższym równaniu indeksy 1 i 2 odnoszą się odpowiednio do małego i dużego koła.
Aby uniknąć nadmiernych naprężeń zginania paska podczas przekazywania mocy oraz minimalizować jego trwałość, norma ISO określiła minimalną skuteczną średnicę (dmin) dla każdego typu paska, jak pokazano w Tabeli 2.
W obróbce skrawaniem, aby zregulować głębokość rowka w przekładni wielopasmowej z paskami klinowymi, należy wyznaczyć średnicę zewnętrzną (d₂) pręta pomiarowego (lub kuli) umieszczonego w rowku, jak pokazano na Rysunku 6. Wzór obliczeniowy ma postać: d₂ = d + 2K.
Gdzie: k i d₉ pręta pomiarowego (kuli), K i d₉ podane są w Tabeli 2.
Gdy koło pasowe jest wykonane z dₐ = d, wówczas d₂ = dₐ + 2K. Graniczne odchyłki dla d₂ wynoszą ±0,13 mm.
III. Zastosowania przekładni wielopasmowych z paskami klinowymi
Napędy wielopasmowe są powszechnie stosowane w wielu branżach za granicą, takich jak motoryzacja, przemysł tekstylny, chemiczny, obronny, sprzęty domowe oraz maszyny biurowe. Napędy pasami wieloklinowymi są najbardziej odpowiednie do zastąpienia napędów pasami klinowymi w urządzeniach wyposażonych w wiele pasów klinowych i podlegających dużym obciążeniom udarowym. Obejmują one m.in. maszyny do cięcia odpadów włókienniczych, zużytego przędzy oraz materiałów na górne części butów; ciężkie maszyny tekstylne oraz pompy tłokowe. Ponadto w przekładniach, w których oś wału koła jest prostopadła do poziomu gruntu lub ustawiona pod kątem półskrzyżowym, zamiana napędów pasami klinowymi lub płaskimi na napędy pasami wieloklinowymi daje wyjątkowo duże korzyści.
Parametry eksploatacyjne napędów pasami wieloklinowymi obejmują ogólnie: prędkość obrotową n₁ = 200–10 000 obr/min; moc P₁ = ok. 0,2 kW do 300 kW; stosunek przełożenia i ≤ 10; sprawność przekładni zbliża się do sprawności przekładni pasem płaskim, η ≈ 0,97.
Wielopasmowe napędy klinowe stworzyły wiele problemów pod względem perspektyw rozwojowych tego rozwiązania w Chinach. Zastąpienie wielu zużytych wielopasmów klinowych w importowanym sprzęcie stanowi szczególnie pilny problem. Produkcja lokalna zgodnych wielopasmów klinowych pozwoliłaby nie tylko zaoszczędzić kraju znaczne kwoty waluty obcej, ale także przyczyniłaby się do powszechnego wprowadzenia nowej technologii napędów pasowych w różnych gałęziach przemysłu. Byłoby to aktywnie sprzyjało wzrostowi i rozwojowi przemysłu produkcji pasów napędowych w Chinach.