คุณจะเลือก บำรุงรักษา และยืดอายุของโซ่แบบลูกกลิ้งได้อย่างไร?

โซ่แบบลูกกลิ้งทำงานอย่างไรและเหตุใดการออกแบบจึงมีความสำคัญ

A โซ่แบบลูกกลิ้ง ส่งกำลังทางกลระหว่างเฟืองสองตัวโดยเชื่อมต่อชุดของแผ่น หมุด บูช และลูกกลิ้งที่เชื่อมโยงกันเป็นวงวนซ้ำ เมื่อเฟืองขับหมุน ฟันของมันจะไปเกี่ยวเข้ากับลูกกลิ้งที่อยู่ระหว่างแผ่นเชื่อมต่อด้านใน เพื่อดึงโซ่ไปข้างหน้าและถ่ายเทแรงบิดไปยังเฟืองที่ขับเคลื่อน ลูกกลิ้งเป็นองค์ประกอบที่ทำให้การออกแบบนี้มีประสิทธิภาพ: โดยจะหมุนอย่างอิสระบนบุชชิ่งขณะที่มันนั่งอยู่ในฟันเฟือง โดยเปลี่ยนสิ่งที่อาจเกิดการเสียดสีจากการเลื่อนให้กลายเป็นหน้าสัมผัสแบบกลิ้ง กลไกที่ดูเหมือนเรียบง่ายนี้เป็นรากฐานของเครื่องจักรจำนวนมหาศาล ตั้งแต่ระบบขับเคลื่อนของจักรยานและอุปกรณ์ทางการเกษตร ไปจนถึงระบบสายพานลำเลียง แท่นพิมพ์ และกระปุกเกียร์อุตสาหกรรม

การทำความเข้าใจกายวิภาคของโซ่แบบลูกกลิ้งจะช่วยในการระบุหรือแก้ไขปัญหาได้ ส่วนเชื่อมต่อด้านในประกอบด้วยแผ่นด้านในสองแผ่นที่กดลงบนบุชชิ่ง โดยมีลูกกลิ้งอยู่รอบๆ บุชชิ่ง ข้อต่อด้านนอก - บางครั้งเรียกว่าข้อต่อแบบพิน - เชื่อมต่อข้อต่อด้านในสองตัวผ่านแผ่นด้านนอกสองแผ่นและหมุดแบบกดที่วิ่งผ่านบุชชิ่งทั้งสอง ระยะห่างระหว่างหมุดและบุชชิ่งจะกำหนดว่าโซ่จะประกบกันได้อย่างอิสระแค่ไหน และความแข็งของส่วนประกอบเหล่านี้ส่งผลโดยตรงต่ออายุการใช้งานภายใต้ภาระ โซ่คุณภาพสูงใช้หมุดและบุชชิ่งที่ชุบแข็งด้วยเคสซึ่งมีพื้นผิวที่ทนทานและทนทานต่อการสึกหรอบนแกนที่แข็งแกร่งซึ่งทนทานต่อแรงกระแทกโดยไม่เปราะ

ซีรี่ส์โซ่แบบลูกกลิ้งมาตรฐานและความหมายของตัวเลข

โซ่แบบลูกกลิ้งได้รับการผลิตตามมาตรฐานที่เป็นที่ยอมรับในระดับสากล โดยหลักๆ ANSI/ASME B29.1 ในอเมริกาเหนือและ ISO 606 ในยุโรปและส่วนอื่นๆ ของโลก มาตรฐานเหล่านี้กำหนดระยะพิทช์ — ระยะห่างจากศูนย์กลางถึงกึ่งกลางระหว่างพินที่ต่อเนื่องกัน — พร้อมด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางลูกกลิ้ง ความกว้างด้านใน ความหนาของแผ่น และความต้านทานแรงดึงขั้นต่ำ การกำหนด ANSI ใช้ตัวเลขสองหรือสามหลัก โดยตัวเลขตัวแรกระบุระยะพิทช์เป็นหน่วยแปดนิ้ว และหลักสุดท้ายระบุประเภทโซ่: 0 สำหรับมาตรฐาน 1 สำหรับน้ำหนักเบา และ 5 สำหรับโซ่บุชชิ่งแบบไม่มีลูกกลิ้ง

โซ่เกลียวคู่และโซ่หลายเกลียวมีคำต่อท้าย "-2" หรือ "-3" หลังหมายเลขโซ่ (เช่น 60-2 สำหรับโซ่เกลียวคู่ #60) การกำหนดค่าเหล่านี้จะช่วยเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักโดยไม่เพิ่มระยะพิทช์ ซึ่งมีประโยชน์เมื่อห่วงโซ่ระยะพิทช์ขนาดใหญ่ทำงานช้าเกินไป หรือสร้างแรงเค้นฟันเฟืองมากเกินไปที่ความเร็วที่ต้องการ

การเลือกโซ่แบบลูกกลิ้งที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานของคุณ

การเลือกโซ่เริ่มต้นด้วยข้อกำหนดการส่งกำลัง แต่การลดให้เหลือเพียงค่าแรงม้าธรรมดายังขาดปัจจัยหลายประการที่กำหนดว่าโซ่จะให้อายุการใช้งานที่ยอมรับได้หรือไม่ พารามิเตอร์ต่อไปนี้จะต้องได้รับการประเมินร่วมกันก่อนที่จะตกลงกับข้อกำหนดเฉพาะของโซ่

ปัจจัยด้านกำลังการออกแบบและการบริการ

แรงม้าที่กำหนดของมอเตอร์ไม่ใช่ตัวเลขที่ใช้สำหรับการเลือกโซ่ วิศวกรจะคำนวณกำลังการออกแบบโดยการคูณกำลังที่ส่งด้วยปัจจัยการบริการที่คำนึงถึงลักษณะของโหลด โหลดที่ราบรื่นและสม่ำเสมอจากมอเตอร์ไฟฟ้าโดยทั่วไปจะใช้ปัจจัยการบริการที่ 1.0 โหลดแรงกระแทกปานกลาง — เช่น จากคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบหรือสายพานลำเลียงที่มีการโหลดไม่สม่ำเสมอ — ต้องมีปัจจัย 1.3 ถึง 1.5 แรงกระแทกหนักจากเครื่องบด เครื่องย่อย หรือโรงสีค้อนอาจต้องการปัจจัยการบริการ 1.7 หรือสูงกว่า ตัวเลขกำลังการออกแบบที่ปรับแล้วนี้จะถูกอ้างอิงโยงกับตารางพิกัดกำลังของผู้ผลิตโซ่ ซึ่งระบุแรงม้าสูงสุดที่อนุญาตสำหรับแต่ละขนาดโซ่ที่ความเร็วเฟืองที่กำหนดในหน่วย RPM

ขนาดเฟืองและอัตราส่วนความเร็ว

จำนวนฟันบนเฟืองขนาดเล็ก — ยิ่งรับภาระวิกฤตมากกว่าของทั้งสองซี่เสมอ — ส่งผลโดยตรงต่ออายุการใช้งานของโซ่ ฟันเฟืองขนาดเล็กจำนวน 17 ซี่เป็นแนวทางที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับชุดขับเคลื่อนที่ต้องการอายุการใช้งานที่ยาวนาน เนื่องจากฟันที่น้อยลงจะทำให้โซ่เชื่อมต่อผ่านมุมที่คมชัดขึ้นในแต่ละการมีส่วนร่วม ส่งผลให้พินเร่งและการสึกหรอของบุชชิ่ง โดยทั่วไปอัตราส่วนความเร็วที่สูงมาก (สูงกว่า 7:1) โดยทั่วไปจะได้รับการจัดการได้ดีที่สุดในสองขั้นตอนโดยใช้เพลากลางแทนที่จะเป็นการขับเคลื่อนด้วยโซ่แบบลูกกลิ้งขั้นตอนเดียว ทั้งด้วยเหตุผลด้านประสิทธิภาพและเพื่อรักษาเฟืองขนาดใหญ่ให้มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่สามารถจัดการได้

ระยะทางกึ่งกลางและความยาวของโซ่

ระยะห่างศูนย์กลางที่เหมาะสมที่สุดระหว่างเฟืองขับและเฟืองขับคือ 30 ถึง 50 เท่าของระยะพิทช์โซ่ ระยะห่างจากศูนย์กลางที่สั้นเกินไปจะช่วยลดส่วนโค้งของการพันบนเฟืองเล็ก และทำให้แต่ละข้อต่อเชื่อมต่อบ่อยขึ้น ในขณะที่ระยะห่างจากศูนย์กลางที่ยาวเกินไปทำให้เกิดการหย่อนคล้อยและการสั่นสะเทือน ความยาวของโซ่คำนวณเป็นข้อต่อมากกว่าหน่วยเชิงเส้น และผลรวมต้องเป็นเลขคู่จึงจะสามารถใช้ข้อต่อมาตรฐานได้ อุปกรณ์ถอดขึ้นแบบปรับได้หรือเฟืองเฟืองที่ใช้เพื่อรักษาความตึงของโซ่ให้เหมาะสม เนื่องจากโซ่จะยืดออกตามการสึกหรอตามปกติตลอดอายุการใช้งาน

การหล่อลื่น: ปัจจัยเดียวที่ใหญ่ที่สุดในการมีอายุยืนยาวของโซ่

ไม่มีแนวทางการบำรุงรักษาอื่นใดที่ส่งผลต่ออายุการใช้งานของโซ่แบบลูกกลิ้งมากไปกว่าการหล่อลื่นที่ถูกต้อง กลไกการสึกหรอหลักในโซ่แบบลูกกลิ้งคือการกัดเซาะของพื้นผิวสัมผัสของหมุดและบุชชิ่งทีละน้อย ซึ่งทำให้ระยะพิทช์เพิ่มขึ้น ซึ่งเรียกกันทั่วไปว่าการยืดของโซ่ แม้ว่าแผ่นเหล็กจะไม่ได้ยืดออกจริงๆ ก็ตาม น้ำมันหล่อลื่นจะแทรกซึมเข้าไปในช่องว่างของพินบุชชิ่ง ก่อตัวเป็นฟิล์มไฮโดรไดนามิกภายใต้ภาระ และนำความร้อนที่เกิดจากข้อต่อออกไป หากไม่มีการหล่อลื่นที่เพียงพอ โซ่ที่ทำงานภายใต้ภาระทางอุตสาหกรรมระดับปานกลางอาจเสื่อมสภาพได้ในช่วงเวลาสั้นๆ ของระยะเวลาที่โซ่จะคงอยู่ต่อไปด้วยการหยอดน้ำมันที่เหมาะสม

ผู้ผลิตโซ่ระบุวิธีการหล่อลื่นตามประเภทการใช้งาน มีสี่ประเภทมาตรฐานที่ใช้ทั่วทั้งอุตสาหกรรม:

• ประเภท A — การหล่อลื่นแบบแมนนวลหรือแบบหยด: ทาเป็นระยะๆ ด้วยกระป๋องน้ำมันหรือแปรง หรือส่งโดยเครื่องหยอดน้ำมันในอัตราหนึ่งหยดทุกๆ ห้าถึงยี่สิบข้อต่อโซ่ต่อนาที เหมาะสำหรับไดรฟ์ความเร็วต่ำและโหลดน้อย
• ประเภท B — การหล่อลื่นแบบอ่างหรือจาน: เกลียวล่างของโซ่ไหลผ่านอ่างน้ำมันในตัวเรือนที่ปิดสนิท หรือจานที่ติดอยู่กับเพลาเฟืองจะดึงน้ำมันแล้วเหวี่ยงเข้ากับโซ่ ใช้สำหรับความเร็วปานกลางจนถึงประมาณ 600 RPM บนเฟืองขนาดเล็ก
• ประเภท C — การหล่อลื่นด้วยกระแสน้ำมัน: กระแสน้ำมันอย่างต่อเนื่องจะถูกส่งตรงไปยังโซ่จากหัวฉีดที่ป้อนด้วยปั๊มซึ่งอยู่ในตำแหน่งด้านในของเกลียวโซ่ด้านล่างใกล้กับเฟืองขับ จำเป็นสำหรับไดรฟ์ความเร็วสูงที่สูงกว่า 1,500 RPM
• โซ่แบบซีลและหล่อลื่นล่วงหน้า: โซ่ที่มีซีลโอริงหรือเอ็กซ์ริงจะกักเก็บจาระบีที่อัดแน่นอยู่ระหว่างพินและบุชชิ่งในการผลิต ใช้ในกรณีที่การปนเปื้อนภายนอกรุนแรงหรือในกรณีที่การหล่อลื่นซ้ำไม่สามารถทำได้ เช่น ในอุปกรณ์การเกษตรและการก่อสร้างกลางแจ้ง

น้ำมันหล่อลื่นที่แนะนำสำหรับการใช้งานโซ่แบบลูกกลิ้งอุตสาหกรรมส่วนใหญ่คือน้ำมันแร่ที่ไม่ต้องใช้ผงซักฟอกซึ่งมีความหนืด SAE 20 ถึง SAE 50 ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิโดยรอบ โดยทั่วไปควรหลีกเลี่ยงจาระบีสำหรับการหล่อลื่นในงานบริการ เนื่องจากจาระบีไม่สามารถเจาะช่องว่างของพินบุชชิ่งได้อย่างมีประสิทธิภาพ มันเติมเต็มช่องว่างระหว่างแผ่นด้านนอกและแผ่นด้านใน แต่ปล่อยให้พื้นผิวการสึกหรอที่สำคัญได้รับการปกป้องไม่เพียงพอ

การวัดการสึกหรอและการรู้ว่าเมื่อใดควรเปลี่ยนโซ่แบบลูกกลิ้ง

ควรเปลี่ยนโซ่แบบลูกกลิ้งก่อนที่จะยืดออกมากกว่า 3% ของความยาวที่กำหนด หรือ 2% สำหรับการขับเคลื่อนที่มีความแม่นยำและการใช้งานที่รูปทรงของฟันเฟืองเป็นสิ่งสำคัญ รอจนกระทั่งโซ่หย่อนอย่างเห็นได้ชัดหรือฟันหลุดบนเฟืองอาจเสี่ยงต่อการสึกหรอของเฟืองเร่ง ความล้มเหลวกะทันหันภายใต้ภาระ และอาจเกิดความเสียหายต่อเครื่องจักรที่เชื่อมต่ออยู่ วิธีการที่เชื่อถือได้มากที่สุดในการวัดการสึกหรอของโซ่ในภาคสนามคือการใช้เครื่องมือบ่งชี้การสึกหรอของโซ่โดยเฉพาะ ซึ่งใช้โหลดคงที่กับช่วงที่วัดของโซ่และอ่านค่าการยืดตัวโดยตรง ในกรณีที่ไม่มีเครื่องมือที่เหมาะสม กฎเหล็กสามารถวัดโซ่ได้ 12 พิทช์: โซ่ใหม่ที่วัดได้ตรงตามความยาว 12 พิทช์ที่กำหนดนั้นไม่ได้สวมเลย ในขณะที่โซ่ที่มีขนาด 0.5% ขึ้นไปจากค่าอ้างอิงนี้เริ่มมีการสึกหรออย่างมีนัยสำคัญ

เมื่อเปลี่ยนโซ่ที่สึกหรอ จำเป็นต้องตรวจสอบเฟืองผสมพันธุ์ไปพร้อมๆ กัน เฟืองที่ทำงานด้วยโซ่ที่ยาวจะมีลักษณะเป็นตะขอหรือฟันฉลาม เนื่องจากโซ่จะเคลื่อนไปบนฟันที่สูงขึ้นระหว่างการมีส่วนร่วม การติดตั้งโซ่ใหม่บนเฟืองที่สึกหรอจะถ่ายโอนการสึกหรอไปยังโซ่ใหม่อย่างรวดเร็ว และทำให้อายุการใช้งานสั้นลงอย่างมาก ตามแนวทางทั่วไป ควรเปลี่ยนเฟืองทุกวินาทีหรือสามในการเปลี่ยนโซ่ ขึ้นอยู่กับการใช้งาน วัสดุ และสภาพการทำงาน เฟืองเหล็กชุบแข็ง — โดยเฉพาะเฟืองที่มีขอบฟันชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำ — มีอายุการใช้งานยาวนานกว่ารุ่นเหล็กเหนียวในการขับเคลื่อนที่มีความต้องการสูง

โซ่แบบลูกกลิ้งชนิดพิเศษสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการสูง

โซ่แบบลูกกลิ้งเหล็กกล้าคาร์บอนมาตรฐานเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรมทั่วไปส่วนใหญ่ แต่สภาพแวดล้อมการทำงานเฉพาะเจาะจงต้องใช้โซ่แบบต่างๆ ที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมสำหรับสภาวะเหล่านั้น โซ่แบบลูกกลิ้งสแตนเลสต้านทานการกัดกร่อนในการแปรรูปอาหาร การผลิตยา และสภาพแวดล้อมทางทะเลที่การสัมผัสกับน้ำ สารเคมีในการทำความสะอาด หรือมีความชื้นสูงจะกัดกร่อนโซ่มาตรฐานอย่างรวดเร็ว โซ่ชุบนิกเกิลให้การป้องกันการกัดกร่อนระดับกลางด้วยต้นทุนที่ต่ำกว่าโครงสร้างสเตนเลสทั้งตัว และเป็นตัวเลือกที่ใช้งานได้จริงสำหรับสภาพแวดล้อมภายในอาคารที่มีการกัดกร่อนปานกลาง

การใช้งานที่อุณหภูมิสูง เช่น โซ่สายพานลำเลียงที่ทำงานผ่านเตาอบ อุโมงค์บ่ม หรือสภาพแวดล้อมในโรงหล่อ ต้องใช้โซ่ที่ทำจากโลหะผสมทนความร้อนด้วยสารหล่อลื่นแบบฟิล์มแข็งหรือบุชชิ่งที่มีรูพรุนเผาผนึกที่ชุบด้วยจาระบีอุณหภูมิสูง เนื่องจากน้ำมันทั่วไปจะเกิดคาร์บอนและสูญเสียความหนืดที่อุณหภูมิสูง โซ่หล่อลื่นในตัวเองโดยใช้บุชชิ่งโลหะเผาผนึกหรือส่วนประกอบโพลีเมอร์ได้รับการออกแบบสำหรับการใช้งานที่การหล่อลื่นภายนอกไม่สามารถทำได้ ช่วยลดความถี่ในการบำรุงรักษาในขณะที่รักษาอายุการใช้งานที่ยอมรับได้ภายใต้ภาระเบาถึงปานกลาง การเลือกตัวแปรโซ่ที่เหมาะสมสำหรับสภาพแวดล้อมมีความสำคัญพอๆ กับการเลือกพิกัดโหลดที่ถูกต้อง — โซ่มาตรฐานที่ติดตั้งในสภาพแวดล้อมที่ไม่ถูกต้องจะล้มเหลวโดยไม่คำนึงถึงขนาดอย่างระมัดระวัง