Rychloběžné řemenové převody v obráběcích strojích

technologie obrábìní
PRÙMYSLOVÉ SPEKTRUM
Rychlobìžné øemenové
pøevody v obrábìcích strojích
Spojení hnacího motoru s pohánìnou skupinou v obrábìcích strojích je možno provést
spojkou nebo pøevodem. Mezi pøevody zaujímají významné místo pøevody øemenové.
Všimnìme si proto souèasných nejmodernìjších øemenù.
Vedoucí firmou v oboru výroby
øemenù je spoleènost Gates.
Ve svém výrobním sortimentu
má jak øemeny, které využívají
k pøenosu síly klínové drážky
v øemenicích, tak øemeny synchronizaèní, které mají na tažné vrstvì zuby a zabezpeèují
spojení obou øemenic bez prokluzu.
technologie obrábìní
Vývoj profilù øemenù
56
S prùmyslovou výrobou klínových øemenù zaèal jako první
na svìtì John Gates v USA,
když v roce 1917 zavedl výrobu klínových øemenù klasického profilu z pryžové smìsi vyztužené textilem pro pohon
ventilátoru automobilového
motoru. Jím založená firma
dodnes vìnuje výzkumu a vývoji mimoøádnou pozornost
a vychází vstøíc novým aplikaèním požadavkùm. Tvary
prùøezù klínových øemenù se
rozvinuly od pùvodních klasických prùøezù charakterizovaných vìtší šíøkou v pomìru
k výšce profilu k typùm se zvìtšenou výškou a se zvýšeným
pøenášeným výkonem. Vznikla
i konstrukce øemenu Micro-V
ve tvaru pásu s podélnými
drobnými klínovými žebry.
Požadavky na konstrukci
øemenù vycházejí z tlaku konstruktérù na zmenšování rozmìrù pohonu a zvyšování rychlosti. Vysoký pøenášený výkon
je podložen vysokou obvodovou silou, kterou øemen pøenese svou tažnou vrstvou, vysokou tøecí silou v klínové drážce
øemenice a soudržností povrchu øemenu s tažnou vrstvou
øemenu. Zmenšení rozmìrù
pohonu pøedpokládá zmenšené prùmìry øemenic a odolnost
øemenu vùèi ohybovému napìtí, které vzniká v prùøezu øemenu pøi opásání kolem malé øe-
Pøevod s využitím polyuretanového klínového øemenu
Polyflex JB
menice. Uvedené požadavky
jsou protichùdné. Zvýšení tøecí
síly v klínové drážce se pøi obvyklých standardizovaných šíøkách hlavy øemenu dosáhne
zvýšením profilu øemenu za
souèasného respektování pøijatelného mìrného tlaku na
boky drážky. V okrajových èástech øemenu s vysokým profilem však vzniká vìtší ohybové napìtí a kromì toho se pøi
vìtším ohnutí mìní úhel klínu
bokù øemenu. Problematika se
øeší øemeny bez textilní vrstvy,
do které se øemeny pùvodnì
obalovaly, a holé boky øemenù
jsou pøímo na povrchu pryže
broušeny. Na vnitøním obvodu
øemenu jsou vytvoøeny odlehèovací zuby, které podstatnì
nezmenšují styènou plochu
øemenu s øemenicí, ale úèinnì
snižují tuhost øemenu pøi ohybu, takže lze použít menší prùmìry øemenic. Výška øemenu je
podstatnì ovlivnìna souèinitelem tøení pryže s ocelí a vrcho-
lovým úhlem klínu øemene,
který se u pryžových øemenù
ustálil na 36°.
Vedle vývoje tvaru profilu
se zvyšovaly i technologické
parametry materiálù na øemeny. Poslední Gatesùv øemen
QuadPowerII z nových materiálù, se zvìtšenou výškou, odlehèovacími zuby a s broušenými boky tak pøenese požadovaný výkon s polovièním poètem øemenù vedle sebe než
øemen s klasickým profilem
a z konvenèního materiálu.
Obvyklé maximální otáèky
øemenic s øemeny o šíøce 10 mm
klasického profilu Z jsou do
6000 min-1, s øemeny o šíøce
10 mm zvýšeného profilu SPZ
do 5000 min-1 a otáèky øemenic
s øemeny QuadPowerII o šíøce
10 mm profilu XPZ mohou být
až 10 000 min-1. Samostatné
øemeny mohou vnášet do chodu stroje vibrace, a proto se
nìkdy používá nìkolik øemenù
spojených vedle sebe v pásu
jako tzv. PowerBand.
Øemeny Micro-V pro
rychlobìžné stroje
Rychlobìžnost øemenu je
omezena jeho zahøíváním
a vlivem odstøedivé síly na pøítlak do drážky. Menší deformaèní práce než u obvyklých
øemenù se vyvíjí u nízkých øemenù Micro-V, které se v souèasné dobì používají pro pohony rychlobìžných vøeten. K použitelnosti øemenù Micro-V pøi
vysokých úhlových rychlostech
vøeten pøispívá i schopnost
práce na malých øemenicích.
Obvyklé otáèky s øemeny profilu PJ o šíøce jednoho žebra
2,34 mm jsou do 10 000 min-1.
Øemenice se ovšem se zmenšujícím se prùmìrem zvìtšují
do šíøky, tak jak roste poèet
potøebných žeber øemenu. Setkáváme se pak s nìkolika desítkami potøebných žeber. Øemen je potom nutno dìlit na
užší pásy bìžící vedle sebe,
nebo široký pás pùsobí za
rychlého bìhu jako zdroj hluku. Široké øemenice také zpùsobují velké vyložení tahové
síly øemenu od ložisek a jejich
vyšší namáhání. Zabírají pøitom cenné konstrukèní místo.
Øemeny Polyflex JB
pro rychlobìžné
stroje
Firma Gates vyvinula klínové
øemeny z polyuretanu jako základního materiálu místo obvyklé èerné pryže. Cílem bylo
snížit výšku profilu øemenu
a dosáhnout pøenosu daného
výkonu co nejužším pásem
složeným ze spojených klínù.
Øemeny Polyflex JB podstatnì
zmenšují nevýhodnou šíøku
pohonù øemeny Micro-V. Jsou
urèeny pro pohony, které pracují pøi nejvyšších rychlostech,
v minimálním prostoru a kde
se požaduje nejvyšší klidnost
chodu. Špièkové výrobky obecnì vyžadují vysokou odbornost
è. 4 – duben 2001
zaèátku provozu, a stlaèení
základního materiálu (klínu)
øemenu. Tlaková tuhost polyuretanu snižuje vliv posledního
faktoru. Polyuretanový øemen
Úhel 60° øemenu
Polyflex JB
Úhel 36° konvenèního øemenu
Redukce materiálu øemenu s vrcholovým úhlem 60° (o šedou
plochu A)
usnadòuje návrh a výsledkem
výpoètu je i pøedpis pro napnutí s respektováním mìøicí metody a velikosti zatížení.
Øemen se vyrábí z polyuretanu speciálního složení o vysokém souèiniteli tøení s povrchem kovu. Souèinitel tøení
vyžaduje proto ménì èasté
dopínání než konvenèní øemen
z pryžové smìsi.
Polyflex JB odolává øadì
chemikálií vèetnì nìkterých kyselin a destilátù ropy. Nìkteré
z nich ale snižují souèinitel tøení, a pak je nutno øemen chrá-
menší zatížení než vlákna krajní. Polyflex JB obsahuje vyšší
procento podepøených a plnì
výkonných vláken tažné vrstvy
a pøenese tak vyšší tažnou sílu
než øemen s konvenèním vrcholovým úhlem.
Snížený profil Polyflexu JB
a polyuretan s nižší mìrnou
hmotností pomáhají snížit ohybové napìtí pøi ohnutí na øemenici a zmenšit odstøedivou
sílu. Tyto faktory snižují pracovní napnutí øemenu použitelné pro pøenos výkonu. Polyflex JB tedy využívá vìtší èást
pøípustného napnutí pro pøenos výkonu.
Rozmìry øemenù Polyflex
JB jsou relativnì malé oproti
konvenèním klínovým øemenùm. Menší prùøezy mají pøirozenì nižší torzní a pøíènou tuhost. Ve spojení s vysokým
souèinitelem tøení v šedesátistupòové drážce roste nebezpeèí pøekroucení v pøípadì
pøetížení nebo vibrací blízkých
vlastní frekvenci øemenu. Problémùm stability se pøedchází
spojením dvou, tøí nebo i ètyø
øemenù vedle sebe. Spojené
øemeny jsou odolnìjší i proti
vibracím pøi vysokých rychlostech. Spoleènost Gates dodá-
Zdvojení øemenù zabraòuje pøekroucení øemenu
v drážce øemenice.
technologie obrábìní
pøi návrhu a provozu. Polyflex
JB není výjimkou a vyžaduje
kvalifikovaný návrh i údržbu,
zejména napnutí. Gatesùv konstrukèní program Designflex
vá standardnì spojené øemeny Polyflex JB, tzv. „join belts“,
do dvojic nebo do trojic, z nichž
lze sestavit sadu s poètem
vìtví podle výpoètu pro dané
zatížení. Firmu Gates zastupuje v Èeské a Slovenské republice spoleènost Uzimex.
Ing. Václav Brož
60°
Šíøka podepøení vláken
øemenu
s konvenèním
úhlem 36°
36°
placená inzerce
Šíøka podepøení vláken
øemenu Polyflex JB
Lepší podepøení vláken øemenu drážkou øemenice s vrcholovým
úhlem 60°
znaènì pøevyšuje tøení obvyklé
u pryže, k pøenosu tažné síly
na tažnou vrstvu øemenu proto
není potøeba tak vysoký úèinek
klínu. Vrcholový úhel klínové
drážky pro øemen Polyflex JB
je 60°místo konvenèních 36°.
Polyuretan má vynikající
odolnost proti otìru. Následkem postupného opotøebení
øemenu a bokù drážky se øe-
Rozdílné napìtí vláken
tažné vrstvy øemenu
men zatlaèuje do drážky øemenice a vyžaduje dopínání. Další pøíèinou nutného dopínání
klínových øemenù za provozu
je ovšem i protažení tažné
vrstvy zatížením, zejména na
Prùmyslové spektrum
nit krytováním pøed potøísnìním stykových ploch tekutinou.
Profil øemenù
Polyflex JB
Polyuretan má vysoký modul
pružnosti v tlaku, takže umožòuje úèinnì podepøít vlákna
tažné vrstvy. To umožòuje použít profil s vrcholovým úhlem
bokù klínu 60°, který má pøi
stejné šíøce hlavy øemenu pod
tažnou vrstvou o 30 % ménì
materiálu než konvenèní øemeny s vrcholovým úhlem bokù
klínu 36°.
Boky drážky pøi vrcholovém
úhlu 60° zajišují širší podepøení vláken tažné vrstvy než u konvenèních 36°. Pøídavné podepøení vláken snižuje rozdíly
v tažném napìtí jednotlivých
vláken tažné vrstvy. Tažná vlákna ve støední èásti profilu øemenu se totiž v dùsledku pružnosti základního materiálu øemenu uvolòují, a nesou tudíž
57