EN
Самыми быстрорастущими типами приводных ремней в последние годы стали клиновые ремни с обрезанными краями, многоручейковые ремни (рис. 2) и синхронные ремни (рис. 3). Клиновые ремни с обрезанными краями обладают более высоким КПД передачи, повышенной способностью передавать мощность, длительным сроком службы и обеспечивают значительную экономию энергии по сравнению с покрытыми клиновыми ремнями. Помимо преимуществ клиновых ремней с обрезанными краями, многоручейковые ремни также характеризуются гибкостью плоских ремней, высокими передаточными числами и возможностью работы на высоких скоростях. Синхронные ременные передачи представляют собой комбинацию ременных, цепных и зубчатых передач. В результате эти ремни находят всё большее число применений, и такая тенденция будет сохраняться и в будущем при разработке приводных ремней.
Производственные процессы и оборудование для изготовления современных клиновых ремней, многоручейных ремней и синхронных ремней принципиально схожи; единственное различие заключается в некоторых специфических операциях и последующих этапах обработки. Производство включает в себя изготовление компонентов (экструзия листов, соединение листов, наполненных короткими волокнами, шитьё эластичной нейлоновой ткани, раскрой ткани), сборку, вулканизацию, шлифовку, резку и контроль качества (внешний вид, габаритные размеры, эксплуатационные характеристики).
2.1 Строительство
Однобарабанные формовочные машины обычно используются для производства клиновых ремней с обрезанными краями, многоручейковых ремней и синхронных ремней. Для устранения эффекта кручения растяжимой нити в синхронных ремнях требуются две отдельные системы натяжения, позволяющие одновременно укладывать нити с разным направлением кручения (т.е. с «S»- и «Z»-направлением кручения). В начальный период несколько китайских производителей импортировали формовочные машины немецкой компании SCHOLZ. В те годы они предпочитали приобретать универсальные (многоцелевые) формовочные машины из-за инвестиционных соображений. Такие машины применимы при изготовлении покрытых клиновых ремней, клиновых ремней с обрезанными краями, многоручейковых ремней и синхронных ремней, а также при резке защитных чехлов и шлифовании обратной стороны синхронных ремней, и современные клиновые ремни и синхронные ремни. Машина оснащена главным приводом, барабаном для формирования заготовки, барабаном для резки, блоком резки, блоком шлифования, упорной бабкой, четырёхпозиционной (ленточной) разматывающей станцией, устройством для укладки корда, двухпозиционной разматывающей станцией для корда и электрической системой управления.
Путём интеграции или дифференциации отдельных функций многофункционального станка для изготовления клиновых ремней были созданы специализированные установки, включая станки для шлифования/резки, выполняющие функции резки и обратного шлифования, а также однофункциональные станки для формирования заготовки, резки и обратного шлифования. Конструктивно эти станки идентичны: по сути, они сохраняют только необходимые функциональные компоненты, исключая из многофункционального станка для изготовления клиновых ремней ненужные.
В Китае компания Циндао Илида — не единственная компания, которая взяла на себя и успешно выполнила государственный научно-технический проект, известный как «Девятая пятилетка», однако и другие производители также выпускают станки для изготовления высокотехнологичных клиновых ремней, многоручейных ремней и синхронных ремней. Принципы их работы довольно схожи, а уровень сложности выпускаемой продукции — от простой до высокотехнологичной — зависит от требований заказчика.
2.2 Вулканизация
Ремни клинового сечения с прорезанными краями, синхронные ремни и многоручейковые ремни вулканизируются таким же способом, что и обернутые клиновые ремни, с использованием автоклавов для вулканизации; все указанные типы ремней могут вулканизироваться в вертикальных резиновых рукавных автоклавах для вулканизации. В зависимости от способа создания давления различают два типа резиновых рукавных автоклавов: с паровым нагревом и созданием давления, а также с паровым нагревом и созданием давления водой. В настоящее время как импортные автоклавы, так и отечественные автоклавы модели DLT относятся к типу с паровым нагревом и созданием давления. Они оснащены системой управления по ПИД-алгоритму (пропорционально-интегрально-дифференциальной регуляции), обеспечивают высокую точность поддержания температуры, высокую производительность и высокое качество продукции, однако требуют наличия парового котла среднего или высокого давления.
2.3 Нарезка клиновых ремней с прорезанными краями
2.3.1 Нарезка на однобарабанной установке
При однобарабанной резке используется однобарабанная резательная машина, включая многофункциональный станок для изготовления клиновых ремней, описанный выше. На расширяемом барабане предварительно вырезается защитная резательная гильза и шлифуется до круглой формы. Гильза разрезается двумя круглыми дисковыми ножами на отдельные клиновые ремни с ровными кромками. Поперечное сечение ремня однородно, а производственная мощность высока. Однако стоимость расширяемого барабана велика, а изготовление защитной гильзы трудоёмко и требует много времени.
2.3.2 Двухбарабанная резка
При двухбарабанной резке используется двухбарабанная резательная машина, которая разрезает вулканизированный ременной рукав на отдельные ремни в соответствии со стандартами ширины и угла. Данная технология изначально была разработана компанией Berstorff в Германии. Ряд китайских заводов, например в Шанхае и Кайфэне, последовательно импортировали такие станки из Германии. Внутренними производителями, освоившими выпуск подобного оборудования, стали такие компании, как Циндао Илида, Циндао Мосон и Шаосин Цзюньма. Двухбарабанная резательная машина состоит из главного привода, режущего барабана, натяжного барабана, режущего устройства и системы управления. Ремни с внутренним диаметром от 680 до 3000 мм могут быть разрезаны путём регулировки расстояния между натяжным и режущим барабанами. Для работы двухбарабанной резательной машины не требуются расширительный барабан и защитный режущий рукав, что снижает капитальные затраты на оборудование. Вместе с тем точность резки у такой машины ниже, а полученные ремни требуют последующего измерения длины и шлифовки.
2.4 Шлифовка многоручьёвых ремней
Вулканизированный рукав многоручьевого ремня формируется в ручейковую поверхность с помощью станка для шлифования многоручьевых ремней. В зависимости от способа обработки станки могут быть разделены на станки для шлифования отдельных многоручьевых ремней и станки для шлифования целых рукавов многоручьевых ремней.
2.4.1 Шлифование отдельных многоручьевых ремней
Станок для шлифования отдельных многоручьевых ремней состоит из шлифовального узла, ведущего шкива, натяжного шкива и электрической системы управления. Заготовка ремня разрезается до необходимой ширины, надевается на ведущий шкив и натягивается при помощи натяжного шкива; шлифование ремня осуществляется за счёт высокоскоростного вращения специального профилированного шлифовального круга. Станок может использоваться для шлифования ручьёв многоручьевых ремней типов PJ, PK и PL с окружностью ремня от 600 до 2500 мм и шириной менее 30 мм при линейной скорости шлифования 30 м/с.
2.4.2 Шлифование целых рукавов многоручьевых ремней
Принцип работы станка для шлифования многоребристых ремней с цельной втулкой следующий: вулканизированная ременная втулка вместе с ее формой крепится на главном валу шлифовального станка и вращается вместе с ним. После шлифовки одного участка шлифовальный узел перемещается поперек на заданное расстояние для шлифовки следующего участка, пока не будет обработана вся ременная втулка. Станок для шлифования многоребристых ремней — это станок с цельной втулкой, обеспечивающий более высокую производительность и большую точность размеров изделий по сравнению со станком для обработки одиночных ремней. Однако он требует повышенной точности оборудования, форм и систем управления, поэтому требует больших капитальных вложений. Данный станок также может использоваться для шлифовки обратной стороны синхронных ремней.
3. Контроль
Общий контроль приводных ремней включает внешний осмотр (размеры поперечного сечения и длина), физико-механические свойства, а также динамические характеристики (передаваемая мощность и ресурс на усталость).
3.1 Измерение длины
Со времени реформ и открытости Китая стандарты на приводные ремни в Китае последовательно пересматривались и разрабатывались с учётом международных и европейско-американских стандартов. Длина приводных ремней регламентируется по системе номинальных размеров и по эффективной системе, а не по системе внутреннего периметра, которая применялась в Китае на протяжении нескольких десятилетий. Поэтому требуются специализированные приборы для измерения длины ремней. С середины 1980-х годов Шанхайский институт проектирования и исследований летательных аппаратов разработал станок для измерения длины автомобильных клиновых ремней для обеспечения разработки стандарта на габаритные размеры автомобильных клиновых ремней. После вступления в силу нового стандарта на клиновые ремни в Китае станок для измерения длины клиновых ремней стал обязательным оборудованием для производителей.
Для испытательных машин для измерения длины синхронных ремней требуется более высокая точность, и обычно применяется относительный метод измерения. Вэйси-ский резиновый завод импортировал испытательную машину для измерения длины синхронных ремней компании SCHOLZ (Германия). Университет Цзюньси (SEU) и Циндао Мосон (QINGDAO MOSON) также разработали подобные испытательные машины.
3.2 Срок службы при усталостных нагрузках
Испытания на усталостную долговечность можно разделить на методы без приложения крутящего момента и с приложением крутящего момента; первый из них известен как испытание на изгиб. Для соответствия новому китайскому стандарту на клиновые ремни (GB1174-96) был разработан испытательный стенд без приложения крутящего момента. Во время испытания ремень не передаёт мощность, проскальзывание его внутренней и наружной поверхностей относительно шкива отсутствует, а внутреннее натяжение не изменяется при вращении шкива. Данное испытание имитирует только изгиб ремня при прохождении по шкиву, подсчитывает количество циклов изгиба и измеряет удлинение. Такое испытание обычно занимает от 5 до 7 дней; скорость износа можно ускорить за счёт уменьшения диаметра шкива или начального натяжения ремня. Корреляция результатов этого метода с реальными условиями эксплуатации ремённых передач невысока. Он более пригоден для целей контроля качества.
Методы, основанные на измерении крутящего момента, позволяют в кратчайшие сроки комплексно и относительно точно оценить качество приводного ремня. Импортные испытательные машины для определения усталостного ресурса автомобильных клиновых ремней поставляются в Китай производителями из Гуйяна, Уси и Кайфэна. Испытательные машины для определения усталостного ресурса автомобильных клиновых ремней, ранее использовавшиеся на Шанхайском втором заводе резиновых изделий, некоторое время назад были разработаны Харбинским технологическим институтом. Производитель из Уси импортирует испытательную машину для определения усталостного ресурса автомобильных многоручьевых ремней, обладающую также возможностью проведения испытаний на усталостный ресурс при повышенной температуре.
Машины для испытания на усталостную долговечность автомобильных клиновых ремней используются в Китае сравнительно редко. Ван Цзэминь разработал машину для испытания на усталостную долговечность автомобильных клиновых ремней для завода «Ляоян Цзидай» на основе патента «Устройство полного функционала для динамических испытаний ремней передачи» (номер заявки на патент: 99258441), адаптированную под стандарт GB/T 18183–2000 (эквивалентен ISO 10917:1995) «Метод испытания на усталостную долговечность автомобильных клиновых ремней». Данная машина позволяет проводить испытания на усталостную долговечность при высокой температуре с распылением воды.
Поскольку китайский автомобильный рынок продолжает стремительно расширяться, а эксплуатационные характеристики автомобилей значительно улучшаются, требования к характеристикам автомобильных клиновых ремней становятся всё более высокими. Таким образом, задача ускорения разработки, производства и внедрения в Китае машин для испытания на усталостную долговечность автомобильных клиновых ремней приобретает исключительно важное значение.
4. Перспективы
Состояние и перспективы оборудования для производства ремней передачи в Китае (2005 г.)
Хотя производство приводных ремней значительно улучшилось за счёт многолетнего импорта, подражания, усвоения и самостоятельной разработки — что в определённой степени отражает нынешний уровень развития отечественной промышленности приводных ремней, — по-прежнему сохраняется разрыв по сравнению с зарубежными производителями. Основные проявления этого разрыва следующие:
(1) Уровень производства приводных ремней в отрасли характеризуется значительной неоднородностью: оборудование устаревшее, изделия низкого качества серьёзно вредят здоровому развитию рынка приводных ремней, особенно продвижению и применению новых типов ремней.
(2) В области точности оборудования для производства приводных ремней, уровня автоматизации, интеграции мехатроники и внедрения новых технологий отечественные производители всё ещё отстают от зарубежных.
(3) Оборудование для производства некоторых типов приводных ремней не выпускается отечественной промышленностью: оборудование и технологические процессы для изготовления формованных многорёберных ремней, двунаправленных зубчатых приводных ремней, ремней с инжекционным реакционным связыванием, коротковолокнистых армированных приводных ремней, зубчатых приводных ремней с винтовым (или шевронным) расположением зубьев, ремней для вариаторов (CVT).
(4) Практически отсутствуют независимые права интеллектуальной собственности в ряде областей. Иностранные передовые производственные предприятия владеют патентами на соответствующие технологии и оборудование. После вступления Китая во Всемирную торговую организацию (ВТО) и ужесточения защиты прав интеллектуальной собственности устойчивое развитие и международная конкурентоспособность китайской промышленности приводных ремней существенно ограничены.
(5) Устаревшие методы испытаний и контроля. Крупные зарубежные производители сосредоточены на научных исследованиях и разработках в области повышения эксплуатационных характеристик и контроля качества; некоторые из них уже внедрили автоматизированные онлайн-испытания. Крупные зарубежные компании располагают более чем сотней видов динамических испытательных машин, используемых для комплексных многоугольных испытаний, причём каждая из этих машин применяет собственный метод испытаний. В то же время среди ограниченного числа отечественных производителей имеется лишь одна–две машины для испытаний на усталостную долговечность, большинство из которых вышли из строя.
С учётом всех вышеупомянутых фактов автор считает, что будущие тенденции развития производства оборудования для ремённых передач должны быть следующими:
(1) Дальнейшее повышение точности, надёжности и уровня автоматизации существующего производственного оборудования с применением новых компьютерных технологий для обеспечения взаимодействия «человек–машина».
(2) Неотложная разработка отечественного производственного оборудования, в частности станков для формования многорёберных ремней, роторных прессов для вулканизации клиновых ремней и оборудования для производства зубчатых ремней двустороннего действия.
(3) Укрепление исследований и разработок новых технологий и оборудования, таких как ремни передачи с инжекционным реакционно-связующим покрытием, ремни передачи, армированные короткими волокнами, ремни передачи с винтовым (елочным) зубчатым профилем, клиновые ремни из термопластичных эластомеров и ремни для вариаторов (CVT).
(4) Локализация испытательного оборудования, повышение надёжности испытательных машин, в частности — внедрение высокотемпературных многоручейковых испытательных стендов для ремней, высокотемпературных испытательных стендов для автомобильных асинхронных ремней с распылением воды при определении ресурса на усталость, а также испытательных стендов для ремней CVT мотоциклов при определении ресурса на усталость.
(5) Производителям, обладающим соответствующими условиями, следует активно разрабатывать собственные технологии и оборудование для производства.