Het juiste aandrijfsysteem selecteren – kosten en prestaties

Bij het ombouwen van een aandrijving of het ontwerpen van een nieuw aandrijfsysteem hebben onderhouds- en ontwerpingenieurs in de fabriek drie brede opties:

• Rolkettingaandrijvingen
• V-riemaandrijvingen
• Synchrone riemaandrijvingen

Elk heeft zijn eigen voor- en nadelen, samen met kostenoverwegingen die misschien niet meteen duidelijk zijn.

Rolkettingaandrijvingen

Gates-aandrijfsysteem

De populariteit van kettingaandrijvingen komt voort uit het vermogen van deze aandrijvingen om hoge koppelniveaus in een klein pakket over te brengen, tegen relatief lage kosten, terwijl ze gebruik maken van gemakkelijk verkrijgbare voorraadcomponenten. Hoewel de initiële kosten van standaard rollenkettingaandrijvingen vrij laag kunnen zijn, kunnen de onderhoudskosten van deze aandrijvingen aanzienlijk zijn. Goed onderhoud is essentieel voor optimale prestaties van de rollenkettingaandrijving en omvat de volgende kostenfactoren:

• Smering
• Uitlijning
• Spanning
• Vervanging van schijfonderdelen

Volgens schattingen van de kettingindustrie verslijten rollenkettingaandrijvingen die zonder smering werken ongeveer 300 keer sneller dan vergelijkbare aandrijvingen die goed gesmeerd zijn. En toch schatten fabrikanten van rollenkettingen dat 90 tot 95% van alle geïnstalleerde aandrijvingen ofwel niet of niet goed gesmeerd zijn. Het bepalen van het type smeermethode dat nodig is, is een belangrijke ontwerpoverweging met gevolgen voor de kosten. Een oliehoudende kettingbehuizing kan bijvoorbeeld tot 75% van de totale kosten van het kettingaandrijfsysteem vertegenwoordigen. Naast smering zijn een juiste uitlijning van het tandwiel en het spannen van de ketting van cruciaal belang om de levensduur van de rollenketting te verlengen.

Een andere onderhoudsfactor met kostenimplicaties is de vervanging van aandrijfcomponenten. Een van de belangrijkste zwakheden van een rollenkettingaandrijving is kettingslijtage, wat resulteert in uitrekken of uitrekken. Fabrikanten raden aan om de rollenketting te vervangen wanneer er een rek van ongeveer 3% is opgetreden. De meeste fabrikanten van rollenkettingen raden ook aan om de tandwielen bij elke nieuwe rollenketting te vervangen, omdat het metaal-op-metaal contact ernstige tandwielslijtage veroorzaakt. Tabellen met nominale vermogens die in de rolwagenindustrie zijn gepubliceerd, zijn gebaseerd op een theoretische ontwerplevensduur van 15.000 uur, uitgaande van het juiste ontwerp, uitlijning, smering, onderhoud, enz. van de aandrijving, maar in een typische bedrijfsomgeving benadert de werkelijke levensduur van de aandrijving zelden het ideaal. Niet-gesmeerde rollenkettingaandrijvingen die onder zware omstandigheden werken, kunnen een korte levensduur hebben van 100 uur of minder.

De kosten van de hierboven vermelde onderhoudsvereisten, opgeteld bij de initiële kosten, benaderen de werkelijke kosten van een standaard rollenkettingaandrijving. Naast de kosten van smeermiddel en vervanging van aandrijfcomponenten zijn echter de arbeidskosten van frequent opnieuw spannen, waarvoor afsluiten vereist is. down de schijf, wat resulteert in productiestilstand. Bovendien werken standaard rollenkettingaandrijvingen met een efficiëntie van 91% -94%, afhankelijk van de toepassing, dus u moet rekening houden met de energiekosten.

Ondanks de onderhouds- en energiekosten bieden rollenkettingaandrijvingen ontwerpers en gebruikers enkele voordelen ten opzichte van V-riem- of synchrone riemaandrijfsystemen:

1. Veelzijdigheid (functionele hulpstukken kunnen worden toegevoegd om producten te transporteren, schakelaars, bedieningshendels, enz.)

2. Mogelijkheid om elke lengte ketting te maken met verbindingsschakels

3. Beschikbaarheid van een grote selectie kettingen en tandwielen

V-riemaandrijvingen

V-riemaandrijvingen brengen kracht over door wrijving tussen de riem en de poelie. Met een rendement dat varieert van 95% tot 98% bij installatie, gebruiken V-riemaandrijvingen energie efficiënter dan rollenkettingaandrijvingen en iets minder efficiënt dan synchrone riemaandrijvingen. V-riemaandrijvingen zijn een industriestandaard en bieden een breed scala aan formaten tegen relatief lage kosten, samen met gemakkelijke installatie en stille werking.

V-riemen worden vervaardigd in een verscheidenheid aan materialen, doorsneden en versterkingsmaterialen en worden vaak afzonderlijk, in op elkaar afgestemde sets of in samengevoegde configuraties gebruikt. Ze zijn goed geschikt voor zware toepassingen, zoals bij schokbelastingen en hoge startbelastingen. Standaard V-riemaandrijvingen werken het beste in toepassingen van 500 RPM of meer, snelheidsverhoudingen tot 6:1 en binnen een beperkt bedrijfstemperatuurbereik van -40 Fahrenheit tot 130 Fahrenheit. Omdat V-riemen bij overbelasting doorhangen, helpen ze duurdere apparatuur te beschermen tegen spanningspieken. Ze bieden ook flexibiliteit bij het positioneren van de motor en de belasting.

Bij een geschikte toepassing bedraagt ​​de levensduur van een goed gemonteerde en onderhouden V-riemaandrijving 20.000 tot 25.000 uur. De componenten van een eenvoudige V-riemaandrijving zijn relatief goedkoop in aanschaf, installatie, vervanging en onderhoud. Nadat ze correct zijn geïnstalleerd en zijn gespannen tot de aanbevolen waarden van de riemfabrikant, hebben deze aandrijvingen weinig onderhoud nodig, behalve dat ze opnieuw moeten worden gespannen tijdens het normale onderhoudsschema. Door het slippen van de riem verliezen V-riemaandrijvingen na installatie tot 5% van hun efficiëntie. V-riemen rekken uit als ze slijten, waardoor slippen erger wordt, wat de efficiëntie tot 10&kan verminderen, tenzij door periodieke naspannen. Getande of getande V-riemen kunnen de efficiëntie met 2% verhogen ten opzichte van standaardontwerpen.

Synchrone riemaandrijvingen

Synchrone riemen werken volgens het tandgripprincipe. Ronde, vierkante of gewijzigde kromlijnige riemtanden grijpen in met groeven op tandwielen voor een positieve krachtoverbrenging op hoog koppel met hoge en lage snelheden.

De componenten van een synchroon riemaandrijfsysteem kosten in eerste instantie doorgaans meer dan die van een vergelijkbare standaard rollenkettingaandrijving of V-riemaandrijving. Daarentegen hebben synchrone riemaandrijvingen niet de onderhoudskosten die horen bij rollenkettingaandrijvingen. Ze vereisen geen smering en dus geen smeersysteem, alleen een basisbeveiliging. Terwijl de rollenketting regelmatig opnieuw moet worden gespannen en V-riemen periodiek opnieuw moeten worden gespannen, hoeft een synchrone riem doorgaans niet opnieuw te worden gespannen gedurende de levensduur van de riem.

Om de mate van rek te illustreren die kan optreden in een rollenketting, kan de aanbevolen hartafstand voor riemaandrijvingen worden vergeleken met de hartafstand die nodig is voor een rollenketting van dezelfde lengte. Uitgaande van een lengte van 100 inch kunnen een rollenketting, V-riem en synchroonriem als volgt worden vergeleken:

Rolketting – Rollenketting zal gedurende zijn levensduur ongeveer 3″ (of 3%) verlengen, waardoor ongeveer 1,5″ van de hartafstand nodig is.

V-riem – Een V-riem heeft gedurende zijn levensduur een hartafstand van 1,5″ tot 2,5″ nodig, afhankelijk van de doorsnede en fabrikant.

Synchrone riem – Een synchrone riem vereist doorgaans slechts 0,04″ van de hartafstand die nodig is gedurende zijn levensduur, afhankelijk van het riemtype en de fabrikant.

Ketting- en tandwielslijtage zijn belangrijke kostenfactoren bij een rollenkettingaandrijving. Synchrone riemen en tandwielen ervaren aanzienlijk minder slijtage. In een Gates Poly Chain GT2-aandrijfsysteem gaat de riem bijvoorbeeld 3 tot 1 langer mee dan een vergelijkbare rollenketting en gaan de tandwielen 10 tot 1 langer mee dan de rollenkettingtandwielen.

Net als rollenkettingaandrijvingen zijn synchrone riemaandrijvingen gevoelig voor verkeerde uitlijning en mogen ze niet worden gebruikt op systemen waar dit inherent is aan de aandrijfwerking. Een verkeerde uitlijning leidt tot inconsistente riemslijtage en voortijdige trekbreuk als gevolg van ongelijke belasting van trekelementen. En hoewel een synchrone riem zoals Poly Chain GT2 bestand is tegen slijtage, corrosie en de bijtende spoeloplossingen die worden gebruikt in de voedselverwerkings-/verwerkingsindustrie, is deze mogelijk niet geschikt voor bepaalde zeer corrosieve omgevingen waar een corrosiebestendige ketting een beter alternatief kan zijn .

Een misvatting over synchrone riemen is dat ze niet geschikt zijn voor serpentine-aandrijvingen. Ontwerpingenieurs denken misschien dat een rollenketting de enige optie is wanneer een last van beide kanten moet worden gereden; dubbelzijdige synchrone rubberen riemen zoals Gates PowerGrip GT2 Twin Power bieden echter veel van dezelfde kostenbesparende voordelen ten opzichte van rollenkettingen als hun enkelzijdige neven. Vanwege hun hoge efficiëntieclassificaties (tot wel 99% op continue basis in een Poly Chain GT2-aandrijfsysteem), kunnen synchrone riemaandrijvingen ook de energiekosten verlagen in vergelijking met rollenkettingaandrijvingen, die doorgaans werken met een efficiëntie van 91-94%, of V-riemaandrijvingen, die, indien correct gespannen, werken met een efficiëntie van 93-95%.

Conclusie

Op basis van de eigendomskosten kan een synchroon riemaandrijfsysteem kosteneffectiever zijn dan een vergelijkbare rollenkettingaandrijving of V-riemaandrijfsysteem. Een Gates Poly Chain GT2-riemaandrijving (met de technisch meest geavanceerde synchrone riem die beschikbaar is, gemaakt van een polyurethaanlichaam en aramidevezelversterking), kost bijvoorbeeld in eerste instantie gemiddeld 30% meer dan een vergelijkbare standaard rollenkettingaandrijving. Het heeft echter veel kostenbesparende voordelen voor onderhoudsmanagers en ontwerpingenieurs.

Op de MRO-markt kunnen synchrone aandrijvingen de dagelijkse operationele kosten aanzienlijk verlagen en de productie-output verhogen in vergelijking met de uitvaltijd en productiviteitsverlies als gevolg van al te frequent onderhoud en vervanging van rollenketting- en V-riemaandrijvingen. Ontwerpingenieurs van aandrijfsystemen die een synchrone aandrijving kiezen, zoals het Gates Poly Chain GT2-riemsysteem, kunnen hun producten een concurrentievoordeel op de markt geven door eindgebruikers te voorzien van beter presterende, duurzamere, schonere, stillere en onderhoudsvrije producten die tegen aanzienlijk lagere totale kosten werken.

Bij J/E zijn we een geautoriseerde distributeur voor Gates. Wij voeren producten zoals riemen, slangen en tandwielen. Ga voor vragen over een van onze producten naar onze contactpagina of stuur een e-mail naar [email protected]