EN
Najszybciej rosnącymi typami pasków przekładniowymi w ostatnich latach były paski klinowe z obciętymi krawędziami, paski wielorównoległe (Rysunek 2) oraz paski zębate (Rysunek 3). Paski klinowe z obciętymi krawędziami charakteryzują się wyższą sprawnością przekładni, dużą zdolnością przenoszenia mocy, długą żywotnością oraz wysoką oszczędnością energii w porównaniu do pasków klinowych owijanych. Oprócz zalet wynikających z obcinania krawędzi, paski wielorównoległe cechują się również elastycznością pasków płaskich, wysokimi przełożeniami oraz zdolnością pracy przy wysokich prędkościach. Przekładnie paskowe zębate stanowią połączenie przekładni paskowych, łańcuchowych i zębatkowych. W rezultacie paski te znajdują coraz szersze zastosowanie, co stanowi trend, który będzie kontynuowany w przyszłości w zakresie rozwoju pasków przekładniowych.
Procesy produkcyjne i wyposażenie produkcyjne nowoczesnych pasków klinowych, pasków wielorównoległych oraz pasków zębatych są zasadniczo podobne, a jedyną różnicą są niektóre konkretne procedury oraz dalsze etapy obróbki. Produkcja obejmuje procesy wykonywania poszczególnych komponentów (ekstruzję arkuszy, łączenie arkuszy wzmocnionych krótkimi włóknami, szycie elastycznej tkaniny nylonowej, cięcie tkaniny), montaż, wulkanizację, szlifowanie, cięcie oraz kontrole jakości (wygląd, wymiary, właściwości eksploatacyjne).
2.1 Budowa
Maszyny budowlane z pojedynczym bębnem zwykle służą do produkcji klinowych pasów o ciętym brzegu, pasów wielorowkowych oraz pasów zębatych. Aby wyeliminować efekt skręcania sznurka rozciągającego w pasach zębatych, wymagane są dwa oddzielne systemy napinania, które układają jednoczesnie sznurki o przeciwnych kierunkach skręcania (czyli skręcaniu typu „S” i „Z”). W początkowym okresie kilku chińskich producentów zaimportowało maszyny budowlane firmy SCHOLZ z Niemiec. Z powodów inwestycyjnych preferowano wówczas uniwersalne maszyny wielozadaniowe. Maszyny te nadają się do produkcji pasów klinowych owijanych, pasów klinowych o ciętym brzegu, pasów wielorowkowych oraz pasów zębatych, a także do cięcia osłon ochronnych i szlifowania stron tylnych pasów zębatych. i nowoczesne paski klinowe oraz paski synchroniczne. Maszyna wyposażona jest w główny układ napędowy, bęben budujący, bęben tnący, urządzenie tnące, urządzenie szlifujące, tylny uchwyt, czterostanowiskowy (taśmowy) układ odwijania, urządzenie do układania kordelek, dwustanowiskowy układ odwijania kordelek oraz system sterowania elektrycznego.
Poprzez integrowanie lub różnicowanie niektórych funkcji wielofunkcyjnej maszyny do budowy pasków klinowych stworzono specjalistyczne urządzenia, w tym maszyny do szlifowania/tnięcia wyposażone w funkcje tnące i szlifujące z tyłu oraz jednofunkcyjne maszyny do budowy, maszyny tnące i maszyny szlifujące z tyłu. Konstrukcyjnie te maszyny są identyczne — zawierają wyłącznie niezbędne komponenty funkcyjne, a niepotrzebne elementy wielofunkcyjnej maszyny do budowy pasków klinowych zostały usunięte.
W Chinach firma Qingdao Yilida nie jest jedyną firmą, która podjęła i pomyślnie zrealizowała krajowy projekt naukowo-techniczny znany jako Plan Pięcioletni „Dziewiąta Piątka”, ale inne producenty również wytwarzają maszyny do produkcji wysokotechnologicznych pasków klinowych, pasków wielorównoległych oraz pasków zębatych. Mają one dość podobne zasady działania, a ich produkty są proste lub zaawansowane pod względem technicznym, w zależności od poziomu wymagań użytkownika.
2.2 Wulkanizacja
Przecinane paski klinowe, paski zębate i paski wielorównoległe są wulkanizowane w taki sam sposób jak paski klinowe owijane, przy użyciu autoklawów wulkanizacyjnych, a wszystkie z nich mogą być wulkanizowane w pionowych autoklawach wulkanizacyjnych z gumową rękawicą. W zależności od metody podwyższania ciśnienia wyróżnia się dwa typy autoklawów z gumową rękawicą: z ogrzewaniem parą i podwyższaniem ciśnienia parą oraz z ogrzewaniem parą i podwyższaniem ciśnienia wodą. Obecnie zarówno importowane autoklawy, jak i krajowe autoklawy typu DLT należą do typu z ogrzewaniem parą i podwyższaniem ciśnienia parą. Wykorzystują one sterowanie PID (proporcjonalno-całkująco-różniczkujące), zapewniają wysoką dokładność regulacji temperatury, dużą wydajność produkcyjną oraz wysoką jakość wyrobów, ale wymagają kotła parowego średniego lub wysokiego ciśnienia.
2.3 Cięcie przecinanych pasków klinowych
2.3.1 Cięcie na jednobębnowym urządzeniu do cięcia
W pojedynczym cięciu bębnowym stosuje się maszynę do cięcia jednobębnowego, w tym wielofunkcyjną maszynę do wytwarzania klinowych pasków zębatych opisaną powyżej. Zabezpieczającą rękawicę cięciową należy wcześniejszo przyciąć na bębnie rozprężnym i wygiąć ją do kształtu okrągłego. Rękawica została podzielona na osobne klinowe paski zębate za pomocą dwóch okrągłych noży tarczowych. Przekrój poprzeczny paska jest jednorodny, a zdolność produkcyjna wysoka. Jednak koszt bębna rozprężnego jest duży, a przygotowanie zabezpieczającej rękawicy cięciowej jest pracochłonne i czasochłonne.
2.3.2 Cięcie dwubębnowe
W podwójnym tnieniu bębnowym do cięcia wulkanizowanej rękawa taśmy na pojedyncze taśmy stosuje się maszynę do podwójnego tnienia bębnowego zgodnie ze standardami szerokości i kąta. Wynalazek ten pochodzi początkowo od niemieckiej firmy Berstorff. Szereg chińskich fabryk, m.in. w Szanghaju i Kajfengu, kolejno importował takie maszyny z Niemiec. Urządzenia tego typu zostały opracowane przez lokalne firmy, takie jak Qingdao Yilida, Qingdao Moson oraz Shaoxing Junma. Maszyna do podwójnego tnienia bębnowego składa się z napędu głównego, bębna tnącego, bębna napięciowego, urządzenia tnącego oraz systemu sterowania. Dzięki regulacji odległości pomiędzy bębnem napięciowym a bębnem tnącym można tnieć taśmy o obwodzie wewnętrznym od 680 do 3000 mm. Maszyna do podwójnego tnienia bębnowego nie wymaga bębna rozprężającego ani osłoniętego rękawa tnącego, co przekłada się na niższe inwestycje w zakup sprzętu. Jednakże zapewnia ona mniejszą dokładność cięcia, a po przetnieniu taśmy wymagają one pomiaru długości oraz szlifowania.
2.4 Szlifowanie taśm wielorównoległych
Wulkanizowana rękawica paska wielorównoległego jest kształtowana na powierzchnię z żebrami przy użyciu maszyny szlifującej paski wielorównoległe. Maszyny te można podzielić na jednopaskowe maszyny szlifujące paski wielorównoległe oraz maszyny szlifujące całe rękawice pasków wielorównoległych w zależności od metody obróbki.
2.4.1 Szlifowanie pojedynczego paska wielorównoległego
Jednopaskowa maszyna szlifująca paski wielorównoległe składa się z zespołu szlifującego, koła napędowego, koła napięciowego oraz systemu sterowania elektrycznego. Półfabrykat paska jest cięty na niezbędną szerokość, następnie zakładany na koło napędowe i napięty za pomocą koła napięciowego; szlifowanie paska odbywa się dzięki wysokoprędkościowemu obrotowi specjalnie profiliowanego koła szlifującego. Maszyna ta może być stosowana do szlifowania żeber pasków wielorównoległych typu PJ, PK i PL o obwodzie od 600 do 2500 mm i szerokości mniejszej niż 30 mm przy liniowej prędkości szlifowania wynoszącej 30 m/s.
2.4.2 Szlifowanie całej rękawicy paska wielorównoległego
Zasada działania maszyny do szlifowania pełnopłaszczowych pasków wielorównoległych jest następująca: Wulkanizowany płaszcz paska wraz z jego formą jest mocowany do wrzeciona głównego maszyny szlifierki i obraca się razem z nim. Po przeszlifowaniu jednego odcinka jednostka szlifierki przesuwa się poprzecznie o określoną odległość, aby przystąpić do szlifowania kolejnego odcinka, aż do całkowitego przeszlifowania całego płaszcza paska. Maszyna do szlifowania pasków wielorównoległych to maszyna typu pełnopłaszczowego, która charakteryzuje się wyższą wydajnością produkcyjną oraz większą dokładnością wymiarową wyrobów niż maszyna do szlifowania pojedynczych pasków. Wymaga ona jednak większej dokładności urządzeń, form oraz systemów sterowania, co wiąże się z wyższymi inwestycjami w wyposażenie. Maszynę tę można również stosować do szlifowania grzbietu pasków zębatych.
3. Kontrola
Kontrola ogólna paska napędowego obejmuje ocenę wyglądu zewnętrznego (wymiary przekroju, długość), właściwości fizycznych i mechanicznych oraz wydajności dynamicznej (moc przenoszona i trwałość zmęczeniowa).
3.1 Pomiar długości
Od czasu reformy i otwarcia Chin standardy pasków przekładniowych w kraju zostały kolejno aktualizowane i opracowywane z uwzględnieniem norm międzynarodowych oraz europejskich i amerykańskich. Długość pasków przekładniowych regulowana jest obecnie zgodnie z systemem odniesienia (datum) i systemem skutecznym, a nie – jak przez kilkadziesiąt lat wcześniej w Chinach – zgodnie z systemem obwodu wewnętrznego. W związku z tym wymagane są specjalistyczne urządzenia do pomiaru długości. Od połowy lat 80. XX wieku maszyna do pomiaru długości klinowych pasków napędowych dla pojazdów samochodowych została zaprojektowana przez Szanghajski Instytut Projektowania i Badań Lotniczych w celu opracowania normy określającej wymiary klinowych pasków napędowych dla pojazdów samochodowych. Maszyna do pomiaru długości klinowych pasków napędowych stała się sprzętem obowiązkowym dla producentów od chwili wejścia w życie nowej normy dotyczącej klinowych pasków napędowych w Chinach.
Maszyny do badania długości paska zębatego wymagają wyższej precyzji działania i zwykle stosują metodę pomiaru względnego. Fabryka Gumy w Wuxi zaimportowała maszynę do badania długości paska zębatego firmy SCHOLZ z Niemiec. Uniwersytet Południowo-Wschodni (SEU) oraz Qingdao Moson projektują również takie maszyny do badań.
3.2 Życie zmęczeniowe
Badania trwałości zmęczeniowej można podzielić na metody bez momentu obrotowego i z momentem obrotowym; pierwsza z nich znana jest jako tester gięcia. Zaprojektowano tester bez momentu obrotowego, aby dostosować się do nowej chińskiej normy dotyczącej klinowych przekładni pasowych (GB1174-96). Podczas badania pas nie przekazuje mocy, a jego strony wewnętrzna i zewnętrzna nie ślizgają się względem koła pasowego, a naprężenie wewnątrz pasa nie zmienia się wraz z obrotem koła pasowego. Badanie to symuluje wyłącznie gięcie pasa przy przebiegu nad kołem pasowym, rejestruje liczbę cykli gięcia oraz mierzy wydłużenie. Zwykle wykonanie tego testu trwa od 5 do 7 dni; można jednak przyspieszyć proces zużycia poprzez zmniejszenie średnicy koła pasowego lub początkowego naprężenia pasa. Metoda ta charakteryzuje się niską korelacją z rzeczywistymi warunkami eksploatacji przekładni pasowych. Jest ona bardziej odpowiednia do kontroli jakości.
Metody wykorzystujące moment obrotowy pozwalają na kompleksową i stosunkowo dokładną ocenę jakości paska przekładniowego w krótkim czasie. Zagraniczne maszyny do badania trwałości zmęczeniowej klinowych pasków zębatych dla pojazdów samochodowych zostały zaimportowane do Chin przez producentów z Guiyang, Wuxi oraz Kaifeng. Maszyny do badania trwałości zmęczeniowej klinowych pasków zębatych dla pojazdów samochodowych, które wcześniej wykorzystywała Szanghajska Fabryka Gumowych Wyrobów Nr 2, zaprojektowała przez pewien czas Harbinska Politechnika. Producent z Wuxi zaimportował maszynę do badania trwałości zmęczeniowej wielopasmowych pasków zębatych dla pojazdów samochodowych, która charakteryzuje się również możliwością przeprowadzania badań trwałości zmęczeniowej w wysokiej temperaturze.
Maszyny do badania trwałości zmęczeniowej pasków zębatych w samochodach są stosowane w Chinach rzadziej. Wang Jiemin zaprojektował maszynę do badania trwałości zmęczeniowej pasków zębatych w samochodach dla fabryki Liaoyang Jidai na podstawie patentu „urządzenie do pełnofunkcyjnych badań dynamicznych właściwości pasków przekładniowych” (nr zgłoszenia patentowego: 99258441), dostosowaną do normy GB/T18183-2000 (równoważnej ISO10917:1995) „Metoda badania trwałości zmęczeniowej pasków zębatych w samochodach”. Urządzenie to umożliwia przeprowadzanie testu trwałości zmęczeniowej przy wysokiej temperaturze z natryskiem wody.
W miarę jak chiński rynek samochodowy stale się rozszerza, a jakość samochodów znacznie się poprawia, rosną wymagania dotyczące właściwości pasków zębatych w samochodach. Zadanie przyspieszenia opracowania, produkcji oraz rozpowszechniania w Chinach maszyn do badania trwałości zmęczeniowej pasków zębatych w samochodach ma szczególne znaczenie.
4. Perspektywy
Stan i perspektywy sprzętu produkcyjnego do pasków przekładniowych w Chinach (2005)
Choć produkcja pasków przekładniowych została znacznie poprawiona w wyniku wieloletniego importu, naśladownictwa, asymilacji oraz niezależnego rozwoju – co w pewnym stopniu odzwierciedla obecny poziom rozwoju krajowej branży pasków przekładniowych – to nadal istnieje luka w porównaniu z zagranicznymi producentami. Główne objawy tej luki to:
(1) Poziom produkcji pasków przekładniowych w obrębie branży charakteryzuje się nierównomierną jakością; wyposażenie jest prymitywne, a produkty niskiej jakości poważnie szkodzą zdrowemu rozwojowi rynku pasków przekładniowych, w szczególności promocji i zastosowaniu nowych pasków.
(2) Krajowe wyposażenie produkcyjne w zakresie precyzji, stopnia automatyzacji, integracji mechatronicznej oraz stosowania nowych technik nadal pozostaje w tyle w porównaniu z odpowiednikami zagranicznymi.
(3) Sprzęt produkcyjny do niektórych typów pasków przekładniowych nie jest wytwarzany w krajowej przemyśle: sprzęt produkcyjny i technologia procesowa do formowanych wielopasmowych pasków przekładniowych, dwukierunkowych pasków przekładniowych zębatych, pasków przekładniowych wytwarzanych metodą wtrysku z reakcją wiążącą, pasków przekładniowych wzmocnionych krótkimi włóknami oraz pasków przekładniowych zębatych śrubowych (lub rybkoобразnych), a także pasków przekładniowych do przekładni CVT.
(4) Prawie brak niezależnych praw własności intelektualnej w niektórych obszarach. Zagraniczne zaawansowane przedsiębiorstwa produkcyjne posiadają własne patenty na technologie i sprzęt. Od czasu przystąpienia Chin do WTO oraz wzmocnienia ochrony praw własności intelektualnej, rozwój zrównoważony oraz konkurencyjność międzynarodowa przemysłu pasków przekładniowych w Chinach są znacznie ograniczone.
(5) Stare metody badań i inspekcji. Duże zagraniczne przedsiębiorstwa koncentrują się na badaniach i rozwoju w zakresie wydajności oraz kontroli jakości; niektóre z nich osiągnęły automatyczne, online testowanie. Duże zagraniczne firmy posiadają ponad sto rodzajów maszyn do badań dynamicznych stosowanych do wielokątowych, zintegrowanych testów, przy czym każda z nich wykorzystuje własną metodę testowania. Jednak wśród ograniczonej liczby krajowych producentów większość posiada jedynie jedną lub dwie maszyny do badań trwałości zmęczeniowej, z których wiele uległo awarii.
Biorąc pod uwagę wszystkie powyższe fakty, autor uważa, że przyszły trend rozwoju produkcji urządzeń do wytwarzania pasków transmisyjnych powinien być następujący:
(1) Dalsze podnoszenie dokładności, niezawodności oraz stopnia zautomatyzowania obecnych urządzeń produkcyjnych poprzez wykorzystanie nowych technik komputerowych umożliwiających interakcję człowiek–maszyna.
(2) Pilny rozwój krajowych urządzeń produkcyjnych, takich jak maszyny do wytwarzania formowanych pasków wielorównoległych, prasy obrotowe do utwardzania pasków klinowych oraz urządzenia do produkcji dwukierunkowych pasków zębatych.
(3) Wzmocnić badania i rozwój nowych technik oraz sprzętu, takich jak paski przekładniowe z reakcyjnym wiązaniem wtryskowym, paski przekładniowe wzmocnione krótkimi włóknami, paski przekładniowe zębate śrubowe (rybko-podobne), klinowe paski z termoplastycznego elastomeru oraz paski do przekładni CVT.
(4) Zlokalizować sprzęt do badań, poprawić niezawodność urządzeń pomiarowych, w szczególności promować maszyny do badań pasków wielorównoległych w wysokiej temperaturze, maszyny do badań trwałości zmęczeniowej pasków asynchronicznych stosowanych w samochodach przy wysokiej temperaturze z natryskiem wody oraz maszyny do badań trwałości zmęczeniowej pasków CVT stosowanych w motocyklach.
(5) Producentom, których warunki są odpowiednie, należy aktywnie rozwijać własne technologie i wyposażenie produkcyjne.