Łańcuchy napędowe – rodzaje, budowa i zastosowanie

7 października 2019 0

Autor:

Według definicji łańcuchy ( łac. catena ) stanowią grupę ruchomych i połączonych ze sobą ogniw, które tworzą jego całość i umożliwiają uzyskanie dużej zmienności kształtu. Łańcuchy najczęściej wykonane są ze stali konstrukcyjnej. Dawniej materiałem stosowanym do wyrobu łańcuchów było żelazo. Pierwsze łańcuchy w historii ludzkości pojawiły się już w epoce brązu, a materiałem z jakich były wykonywane był właśnie brąz.

Krótka historia łańcucha

Na przestrzeni lat łańcuch, ze względu na swoją funkcjonalność, miał szerokie zastosowanie i znany był od dawna. Jego początki sięgają aż epoki brązu. W dawnych latach służył do krępowania więźniów wojennych, przestępców czy niewolników. Z łańcuchów wytwarzano także zbroje. W czasach starożytnych wielu uczonych zajmowało się również łańcuchem jako elementem technicznym, służącym do przenoszenia napędu. Jednym ze starożytnych uczonych był grecki inżynier precyzyjny Filon z Bizancjum, który swoje prace opisał w książkach pt. Mechanika syntaxis. Oprócz tego, przykładem zastosowania łańcucha do przenoszenia napędu w czasach starożytnych była pompownia wody, w której zastosowano łańcuch z kutymi ogniwami. Konstrukcja ta, znana była już w I w.p.n.e. i zbudowana została przez rzymskiego architekta i inżyniera Marcusa Witruwiusza Pollio.

Łańcuch ma także swój wkład w rozwój górnictwa. Opracowanie łańcucha strugającego w 1947 roku pozwoliło na zastąpione nim używanej dotychczas liny stalowej, za pomocą której strugano węgiel pod ziemią.

Proces produkcji łańcuchów na przestrzeni lat

Pierwsze historyczne łańcuchy z miedzi, brązu lub żelaza mogły być wykonywane tylko metodą zgięcia, nitowania lub splecenia ze sobą kolejnych ogniw. Kolejną, bardziej zaawansowaną metodą wytwarzania łańcuchów, aż do późnych czasów nowożytnych, była technologia kucia. Podczas kucia wykorzystywano metody zgrzewania ogniowego. Jeżeli chodzi o próby wykonania łańcuchów w technice odlewania, to przyniosły one sukces tylko częściowo. Spowodowane to było tym, że łańcuchy takie po prostu łatwo się psuły.

Współczesny proces produkcji łańcuchów składa się z wielu etapów. Wiąże się to między innymi z wymaganiami dotyczącymi precyzji i trwałości, jakie dzisiejsze łańcuchy muszą spełnia

przynajmniej w budowie maszyn. Wiele kosztownych maszyn i silników spalinowych zawiera w swojej konstrukcji łańcuchy, które stanowią jej istotny element. Łańcuchy wykonane słabo jakościowo, mogą doprowadzić podczas eksploatacji maszyny czy silnika do poważnej usterki, generującej wysokie koszty napraw. Rola, jaką łańcuch pełni w nowoczesnych konstrukcjach, sprawia że dzisiejszy proces produkcji elementów łańcucha jest dużo bardziej skomplikowany i wykorzystuje różne metody wytwarzania. Wymienić tutaj można między innymi: walcowanie na zimno, wytłaczanie na zimno, spęczanie na zimno, wykrawanie, obróbkę maszynową, tłoczenie, szlifowanie, polerowanie, kuleczkowanie itp. Celem stosowania tych różnych zabiegów jest uzyskanie bardzo dokładnych wymiarów oraz chropowatości powierzchni elementów łańcucha.

Poza tym stal konstrukcyjna z jakiej zbudowany jest łańcuch często poddawana jest procesowi obróbki cieplno-chemicznej, w celu polepszenia jego właściwości mechanicznych.

Łańcuchy w czasach współczesnych…

Obecnie łańcuchy dostępne są w wielu formach. Ze względu na ich właściwości mechaniczne i dekoracyjne znalazły zastosowanie przede wszystkim w dwóch obszarach. Pierwszym z nich jest technologia, w tym budowa maszyn. Drugim obszarem są wyroby jubilerskie, stanowiące wyrafinowane elementy dekoracyjne, które wykonywane są głównie z metali szlachetnych.

Rodzaje łańcuchów w budowie maszyn

W budowie maszyn spotkać można głównie trzy rodzaje łańcuchów:

– łańcuchy pierścieniowe (ogniwowe)

– łańcuchy drabinkowe (Galla)

– łańcuchy płytkowe

Łańcuchy pierścieniowe

Łańcuchy pierścieniowe stanowią najprostszą konstrukcję, składającą się wyłącznie z połączonych bezpośrednio ze sobą ogniw. Ze względu na uproszczoną i mało dokładną konstrukcje, nie są przystosowane do przenoszenia napędu w maszynach. Łańcuchy pierścieniowe posiadają jednak bardzo dobrą wytrzymałość na rozciąganie, dlatego można je dostrzec w wielu miejscach na codzień. Przykładem zastosowania są łańcuchy przeznaczone do zakotwiczania statków. Mogą także służyć jako dodatkowe zabezpieczenie przed poślizgiem, montowane są wówczas na oponach zimowych samochodów. Poza tym, często spotykane są jako elementy służące do podnoszenia i wieszania ciężkiego załadunku.

Łańcuchy drabinkowe

Łańcuchy drabinkowe stosowane są w budowie maszyn do układów napędowych oraz jako cięgna dźwigniowe. Ze względu na budowę dzielą się dodatkowo na tulejkowe, rolkowe, sworzniowe i zębate. Łańcuchy te mogą być łączone pojedynczo, podwójnie lub wielokrotnie. Gdy sworznie łączą jeden rząd równoległych rolek, płytek i tulejek wówczas mamy do czynienia z łańcuchem jednorzędowym.

Łańcuch rolkowy  jednorzędowy 05B-1(8mm) CH – rolka 5m

W przypadku gdy sworzeń łańcucha zostaje przedłużony i łączy dwa lub więcej rzędów równoległych rolek, płytek i tulejek wówczas taki łańcuch, w zależności od ilości połączonych rzędów, staje się dwu– lub wielorzędowy. Poniższy link zawiera obrazek przedstawiający łańcuch dwurzędowy

Łańcuch rolkowy dwurzędowy 05B-2(8mm) Donghua

Łańcuchy drabinkowe mogą być również wyposażone w dodatkowe ogniwo zwane spinką, które służy do rozpinania i zapinania łańcucha.

Łańcuchy płytkowe

Łańcuchy płytkowe posiadają specyficzne połączenie płytek. Stosowane często w przemyśle ciężkim i stoczniowym. W budowie łańcuchów płytkowych użyte są jedynie sworznie i płytki, nie posiadają natomiast tulejek czy rolek. W zależności od typu, szerokość takiego łańcucha jest nieznacznie większa od sumy grubości jego płytek. Płytki te są po prostu osadzone na sworzniu bardzo ciasno względem siebie, co nadaje konstrukcji takiego łańcucha większą sztywność. W łańcuchu płytkowym praktycznie na całej długości sworznia umieszczane są płytki, przez co oprócz stron bocznych łańcucha, sworzeń staje się niewidoczny. Jest ukryty wewnątrz mocowanych płytek. Łańcuchy takie często stosowane są w wózkach widłowych do podnoszenia ciężaru. Poza tym istnieją różne typy łańcuchów płytkowych, które także spotykane są w biżuterii. Przykładem mogą być bransolety zegarków, które posiadają w swojej budowie ogniwa (płytki) o różnym kształcie oraz sworznie, służące do ich łączenia.

Budowa łańcucha jednorzędowego

W przypadku napędów stosowane są łańcuchy drabinkowe, które dzielą się jak wspomniano wcześniej na: tulejkowe, rolkowe, sworzniowe i zębate.

Poniżej przedstawione zostały schematy budowy poszczególnych łańcuchów drabinkowych.

Łańcuchy tulejkowe

Budowa łańcucha tulejkowego (bezrolkowego)

Łańcuchy tulejkowe stosuje się najczęściej w maszynach wolnobieżnych lub napędach pomocniczych. Łańcuchy te nie są jednak stosowane w silnie obciążonych napędach głównych, ze względu na brak rolek, które zabezpieczają zużycie tulejek i zębów na kołach oraz polepszają ogólną sprawność przekładni.

Łańcuchy rolkowe

Budowa łańcucha rolkowego

Łańcuch rolkowy zbudowany jest podobnie jak tulejkowy, jednak oprócz płytek zewnętrznych i wewnętrznych, tulejek oraz sworzni posiada dodatkowo rolki mocowane na tulejkach. Zastosowanie rolek w budowie polepsza odporność łańcucha na zużycie oraz zwiększa sprawność przekładni.

Łańcuchy sworzniowe

Budowa łańcucha sworzniowego

Łańcuchy sworzniowe składają się z płytek i sworzni. Obecnie nie znajdują zastosowania w napędach maszyn. Charakteryzują się małą trwałością, spowodowaną szybkim zużywaniem się przegubów, które mają zbyt małą powierzchnie roboczą.

Łańcuchy zębate

Łańcuchy zębate różnią się z kolei kształtem płytek. W swojej budowie posiadają płytki trapezowe, które dopasowują się do uzębień kół zębatych, zabezpieczając tym samym łańcuch przed zsunięciem się z koła. Łańcuchy zębate charakteryzują się między innymi cichą pracą (stąd określenie cichobieżne), stabilnością, a także wykazują dużą sprawność. Ze względu na wysoki koszt, stosowane są głównie w trudnych warunkach pracy oraz w szczególnie wytrzymałych elementach, służących do przenoszenia napędu o dużych prędkościach.

Obciążalność oraz poślizg łańcucha

Jedną z cech wyznaczających trwałość łańcucha jest jego obciążalność. Obciążalność ta zależy od nacisków jednostkowych w przegubach i od naprężeń rozciągających występujących w płytkach łańcucha. Im mniejsze naciski tym trwałość łańcucha wzrasta. W zależności od rodzaju napędu, trwałość łańcucha zależy od wspomnianej siły nacisków jednostkowych i wynosi w jednostce czasu zazwyczaj od 2 000h do 15 000h.

Drugim czynnikiem wpływającym na zużycie łańcucha jest poślizg współpracujących ze sobą powierzchni, który akurat w przypadku przekładni łańcuchowych jest mały. Problemem w przekładniach łańcuchowych są naciski jednostkowe w przegubach, powodujące ścieranie się powierzchni ślizgowych. Najbardziej zużywają się wówczas sworznie oraz wewnętrznej powierzchnie tulejek. Zużycie przegubów objawia się wzrostem podziałki łańcucha.

Zalety i zastosowanie łańcuchów

Obecnie na rynku dostępny jest szeroki wybór łańcuchów. Ich dobór uzależniony jest od wymagań i warunków pracy danego urządzenia. Główną zaletą przekładni łańcuchowych jest przede wszystkim brak poślizgu, przez co zachowane jest stałe przełożenie oraz stosunkowo duża sprawność, w porównaniu do przekładni pasowych. W przypadku stosowania łańcucha nie jest wymagane mocne napięcie wstępne, tak jak to ma miejsce w przekładniach pasowych, dzięki czemu wały i łożyska przekładni są mniej obciążone. Do wad takich konstrukcji zalicza się jednak głośniejszą pracę oraz konieczność smarowania, ze względu na zużywanie się przegubów.

Łańcuchy jednorzędowe spotkać można zarówno w prostych konstrukcjach takich jak napęd roweru, jak i złożonych, gdzie przykładem może być łańcuch rozrządu stosowany w niektórych silnikach spalinowych. Należy jednak doda, że pomimo takiego samego wyglądu, łańcuch rowerowy i rozrządu znacznie się od siebie różnią. Przede wszystkim łańcuch stosowany w rozrządzie musi być dużo bardziej wytrzymały i wykonany z lepszych gatunków stali. Gwarantuje to większą wytrzymałość zmęczeniową, co przekłada się na jego żywotność.

Łańcuchy dwu– i wielorzędowe stosowane są głównie w celu wzmocnienia przekładni łańcuchowych, tzn. tam gdzie łańcuch jednorzędowy mógłby okazać się za słaby. Nie zawsze jednak zastosowanie łańcucha dwurzędowegozamiast jednorzędowegookazuje się lepszym rozwiązaniem, które na przykład zapobiegnie zerwaniu czy wpłynie na zwiększenie trwałości. Przykładem może być producent samochodów marki Mercedes, który doświadczył kliku usterek w starszych modelach klasy E, związanych z dwurzędowym łańcuchem rozrządu. Łańcuchy te miały tendencje do nadmiernego wydłużania się, ze względu na ich długość i wagę. Powodowało to konieczność wizyty właścicieli samochodów w serwisie, w celu ich wymiany. Nowsze modele klasy E wyposażone zostały w krótsze, jednorzędowe łańcuchy rozrządu o zwartej budowie. Pozwoliło to zredukować jego wagę i przede wszystkim stworzyć konstrukcje silnika, w którym łańcuch rozrządu służy praktycznie do końca użytkowania samochodu. Znane są modele marki Mercedes z przebiegiem nawet ponad 700 000 km, w których łańcuch rozrządu nie był wymieniany przez cały okres użytkowania.

Łańcuchy napędowe – rodzaje, budowa i zastosowanie
5 punktów (1) głosów

UdostępnijShare on FacebookShare on Google+Tweet about this on Twitter

Powiązane produkty

Zostaw komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Newsletter
Bądź na bieżąco