Řetězové převody.

Výpočet je určen pro geometrický návrh a pevnostní kontrolu běžných řetězových převodů válečkovými řetězy.

Program řeší následující úlohy.

  1. Výběr výkonově vhodného typu řetězu.
  2. Výběr optimální varianty převodu z hlediska výkonového, geometrického a hmotnostního.
  3. Výpočet geometrických, pevnostních, bezpečnostních a provozních parametrů.
  4. Výpočet silových parametrů a osového zatížení.
  5. Podpora 2D a 3D CAD systémů.

Program spolupracuje s vybranými CAD systémy a obsahuje příslušné databáze válečkových řetězů. Výpočty používají data, postupy, algoritmy a údaje z ANSI/ASME, ACA (American Chain Association) ISO, DIN, BS a JIS. 

Seznam norem: ANSI/ASME B29.1M (Dec2001), ANSI/ASME B29.3, DIN 8187, DIN 8181, DIN 8181, DIN 8164, DIN 8150, ISO R606, ISO 1275, BS 228, JIS B1801, JIS B1803.

Tip: Při volbě vhodného typu převodu vám může pomoci srovnávací dokument "Volba převodu".

Ovládání a syntaxe.

Informace o syntaxi a ovládání výpočtu naleznete v dokumentu "Ovládání, struktura a syntaxe výpočtů".

Informace o projektu.

Informace o účelu, použití a ovládání odstavce "Informace o projektu" naleznete v dokumentu  "Informace o projektu".

Postup výpočtu.

Typický výpočet / návrh převodu válečkovým řetězem se skládá z následujících kroků:

  1. Zadejte výkonové parametry převodu (přenášený výkon, otáčky). [1]
  2. Nastavte režim zatížení, provozní a návrhové parametry (typ pohonu, ..). [1]
  3. Vyberte typ (normu) řetězu. [2.2]
  4. Zvolte způsob návrhu osové vzdálenosti (resp. zadejte požadovanou)  [2.3] a stiskněte tlačítko pro "Automatický návrh" [2.4]
  5. Pokud vám nevyhovuje navržené řešení, vyberte z tabulky [2.8] jiné, podle požadovaného kritéria (např. hmotnost, stupeň využití řetězu, bezpečnost...).
  6. Zkontrolujte, popřípadě ručně změňte parametry převodu na řádcích [3.1, 3.3, 3.5 a 3.7].
  7. Zkontrolujte výkonové, rychlostní parametry a koeficienty bezpečnosti. [3.8 - 3.17]
  8. Zkontrolujte, výpočtové koeficienty [4.2 - 4.9], popřípadě upravte nevyhovující hodnoty a výpočet opakujte.
  9. Uložte sešit s navrženým řešením pod novým jménem.
Poznámka: Výpočet vychází ze standardních podmínek, což je životnost 15000 hodin a pracovní teplota do 80 °C / 175 °F. Pro nestandardní podmínky upravte příslušné koeficienty v kapitole [4]. Pro nestandardní podmínky doporučujeme také konzultaci s výrobcem řetězu.

Způsob zatížení, pracovní parametry. [1]

V tomto odstavci nastavte jednotky výpočtu, zadejte výkonové parametry a nastavte režim zatížení a parametry výpočtu převodu.

1.1 Jednotky výpočtu.

Ve výběrovém seznamu vyberte požadovanou soustavu jednotek výpočtu. Při přepnutí jednotek budou okamžitě přepočítány všechny hodnoty.

1.2 Přenášený výkon.

Zadejte příkon na hnacím kole (Kolo1). Výkon na hnaném kole bude dopočítán podle účinnosti, která se u převodů válečkovými řetězy pohybuje okolo 98%.

Poznámka: Pro válečkové a pouzdrové řetězy jsou běžně přenášené výkony v rozmezí 0.2 až 300 kW / 0.3 - 450 HP.
Tip: Účinnost pro jednotlivé typy řetězu můžete změnit v tabulce řetězů (sloupec 18) v listu "Tabulky".

1.3 Otáčky řetězového kola (požadované).

Zadejte otáčky hnacího a požadované otáčky hnaného kola. Je dopočítán požadovaný převodový poměr [1.5]. Na základě požadovaného převodového poměru je navržen počet zubů hnaného řetězového kola a zpětně je dopočítán skutečný převodový poměr a skutečné otáčky hnaného kola [1.4].

Poznámka: Maximální otáčky jsou závislé na obvodové rychlosti řetězu. [3.9]

1.4 Otáčky řetězového kola (skutečné).

Jsou dopočítány ze vstupních otáček a z počtu zubů řetězových kol.

1.5 Převodový poměr požadovaný / skutečný.

Požadovaný převodový poměr je počítán z požadovaných vstupních a výstupních otáček. Skutečný převodový poměr je počítán z počtu zubů obou řetězových kol. Překročení doporučené hodnoty převodového poměru je signalizováno červenou číslicí, značné překročení potom změnou barvy buňky.

Poznámka: Optimální převodový poměr pro válečkové řetězy je 1 až 6. Maximální je potom 10 až 12.

1.6 Krouticí moment.

Je počítán ze skutečných otáček [1.4] a z přenášeného výkonu [1.2].

1.7 Typ hnacího stroje .

Vyberte takový typ hnacího stroje, který nejlépe odpovídá vaší úloze.

  1. Elektrické motory s nízkým a středním rozběhovým momentem.

  2. Elektrické motory s vyšším rozběhovým momentem, rychloběžné víceválcové spalovací motory (2 až 6 válců).

  3. Spalovací motory (pomaluběžné, 1 a 2 válce).

1.8 Typ poháněného stroje (zatížení) .

Vyberte takový typ poháněného stroje, který nejlépe odpovídá vaší úloze.

  1. Kancelářské stroje, dávkovače, dřevoobráběcí zařízení (lehký provoz), generátory - malé zatížení.

  2. 2 stupňové odstředivé kompresory, dopravníky pro sypký materiál, dmychadla, dřevoobráběcí stroje, frézky, soustruhy, vrtačky, mísiče.

  3. Výrobní stroje, hydraulické lisy, pístové pumpy, obrážečky, tkalcovské stavy, pístové kompresory, lisy, drtící válce, dopravníky pro kusový materiál, nátřasná síta, hoblovky.

  4. Excentrické lisy, více-stupňové pístové kompresory, ventilátory, válcovací tratě, kladivové mlýny, zdvihadla, důlní zařízení, bagry, zdvihací vozíky.

1.9 Způsob mazání.

Při výpočtu se předpokládá, že bude konstrukčně zaručen požadovaný způsob mazání, který je uveden v závislosti na vstupních podmínkách a na výsledcích řešení na řádce [4.10 a 4.11]. V tomto rozbalovacím seznamu vyberte, za jakých podmínek bude mazací systém pracovat.

1.10 Počet článků řetězu.

Přepínačem nastavíte, jestli bude navrhován řetěz se sudým počtem článků nebo libovolným. Při lichém počtu článků je nutné použít pro spojení konců řetězu speciální typ článku, který snižuje sílu přetržení řetězu [3.12] o 20%. Všeobecně se proto doporučuje použití řetězu se sudým počtem článků.

Tip: Koeficient snižující sílu přetržení řetězu je možné nastavit pro každý typ řetězu v tabulce řetězů - sloupec 22.
Poznámka: Volbu koeficientu doporučujeme konzultovat s výrobcem řetězu.

1.11 Počet zubů kola.

Přepínač nastavuje, jestli budou mít kola navrhovaná "Automatickým návrhem" lichý nebo libovolný počet zubů. Z hlediska opotřebení se doporučuje použití lichého počtu zubů řetězových kol a sudý počet článků řetězu.

Automatický návrh. [2]

Automatický návrh prochází seznam všech rozměrů vybraného typu řetězu. Pro každý rozměr ze seznamu dosadí postupně pro menší řetězové kolo počet zubů z rozsahu v řádku [2.4]. Pro každou tuto variantu provede kompletní návrh. Řešení, která splňují požadované vstupní a výstupní parametry, jsou zařazena do výsledkové tabulky. Po ukončení návrhu je vybráno vyhovující řešení s nejmenší hmotností. Toto řešení je přeneseno do odstavce výpočtu [3].

Postup:

Při Automatickém návrhu postupujte následovně.

  1. Vyplňte požadované vstupní údaje v odstavci [1].
  2. Nastavte parametry Automatického návrhu v odstavci [2]
  3. Stiskněte tlačítko "Automatický návrh" na řádku [2.5]. O stavu řešení jste průběžně informováni  zobrazeným ukazatelem stavu výpočtu.

2.2 Seznam řetězů.

Výběrový seznam obsahuje nejpoužívanější typy válečkových a pouzdrových řetězů podle norem ANSI/AGMA, DIN, ISO, BS. Norma je uvedena v závorce za názvem řetězu. Při volbě typu řetězu můžete postupovat podle následujících doporučení.

2.3 Osová vzdálenost pro Automatický návrh.

- V případě že ji neznáte, nebo nejste nuceni z konstrukčních důvodů použít určitou osovou vzdálenost, zvolte ve výběrovém seznamu volbu "Optimální" a Automatický návrh bude pro výpočet používat doporučenou optimální osovou vzdálenost, což je 40-ti násobek rozteče.

- Pokud znáte osovou vzdálenost, vyberte ve výběrovém seznamu volbu "Manuální" a do vstupního pole zadejte požadovanou hodnotu.

Poznámka: Při nevhodné (malé) volbě osové vzdálenosti může nastat situace, že Automatický návrh nebude schopen nalézt žádné vyhovující řešení (tabulka řešení bude prázdná).

2.4 Rozsah počtu zubů řetězového kola.

Zde nastavte rozsah, pro který bude "Automatický návrh" hledat řešení. Doporučení pro počty zubů naleznete na [3.3].

Poznámka: Pro velké rozsahy může výpočet všech řešení trvat i několik minut.

2.5 Automatický návrh - stiskněte tlačítko.

Stisknutím tlačítka "Automatický návrh" zahájíte proces Automatického návrhu. Zobrazený ukazatel ukazuje postup řešení.

2.6 Třídit výsledky podle parametru:

Výsledky v tabulce řešení můžete kdykoliv přetřídit výběrem jiného kritéria vybraného z rozbalovacího seznamu.

2.7, 2.8, 2.9 Tabulka řešení.

Při Automatickém návrhu jsou do tabulky zařazena všechna řešení, která nejsou vyloženě špatná. Máte tak i možnost vybrat řešení, u kterého některý ukazatel nevyhovuje, a to poté ručně upravit. Okamžitě po výběru řešení ze seznamu jsou parametry řešení nastaveny v odstavci výpočtu [3].

Tabulka řešení obsahuje následující hodnoty:

Symbol Popis
z1 Počet zubů hnacího řetězového kola
z2 Počet zubů hnaného řetězového kola
n2 Otáčky hnaného řetězového kola
i Převodový poměr
A Osová vzdálenost
Pp Tabulkový výkon příslušného rozměru řetězu pro dané podmínky
v Obvodová rychlost řetězu
SD Dynamický koeficient bezpečnosti proti přetržení
p Vypočítaný tlak v kloubu řetězu
SP Míra bezpečnosti v kloubu řetězu
Pp% Využití výkonového potenciálu řetězu v procentech
m Přibližná celková hmotnost (obě řetězová kola + řetěz)

 

Návrh a výpočet. [3]

Výsledek Automatického návrhu [2.5], nebo výsledek vybraný z tabulky řešení [2.7] je nastaven do kontrolního výpočtu v tomto odstavci. 

3.1 Výběr řetězu - Označení (rozteč).

Ve výběrovém seznamu vyberte řetěz (rozměr), který chcete pro výpočet použít. Výběrový seznam je naplněn podle vybraného typu řetězu [2.2]. Za rozměrovým označením řetězu (např. 20B, 100) následuje za pomlčkou počet řad řetězu a v závorce je uvedena rozteč [mm/inch].

3.2 Rozteč řetězu / počet řad řetězu.

Informace o rozteči zvoleného řetězu a o počtu řad.

3.3 Počet zubů řetězového kola / doporučený.

Na tomto řádku zadejte počet zubů poháněného kola. V zelené buňce napravo je uvedena doporučená (v závorce minimální) hodnota poháněného kola. Pro volbu existují následující praktická doporučení.

Poznámka: Pro pomaluběžné spíše kinematické než silové převody je možné volit z1 ještě nižší (až 7 zubů). Horní doporučené omezení, dané ztrátou silové vazby, je 120 zubů.

3.4 Roztečný průměr.

Roztečný průměr obou řetězových kol.

3.5 Požadovaná osová vzdálenost / doporučená.

Zadejte požadovanou osovou vzdálenost. Doporučená hodnota, závislá na rozteči řetězu, je uvedena v zelené buňce napravo od vstupní buňky. Doporučená osová vzdálenost je 40ti násobek rozteče zvoleného řetězu.

Obrázek: Osová vzdálenost, rozteč, prověšení řetězu

3.6 Skutečná osová vzdálenost / min. - max.

Skutečná osová vzdálenost je závislá na počtu zubů kol a na počtu článků řetězu. Na základě požadované osové vzdálenosti a počtu zubů kol je navržen počet článků řetězu. Ten je pak zaokrouhlen na celé (celé sudé) číslo a zpětně je dopočítána skutečná osová vzdálenost. V zelené buňce vpravo je uveden rozsah minimální (konstrukčně možné) a maximální (doporučené) osové vzdálenosti.

3.7 Počet článků řetězu.

Počet článků řetězu, nutný pro dosažení požadované osové vzdálenosti, je uveden v zeleném poli napravo. Pokud je zaškrtnuté zaškrtávací políčko, je tato hodnota použita pro výpočet. Pokud hodláte zadat vlastní počet článků řetězu, odškrtněte zaškrtávací políčko a zadejte vlastní hodnotu do buňky vlevo.

3.8 Délka řetězu.

V buňce je uvedena skutečná délka řetězu.

3.9 Rychlost řetězu / max.

V levé buňce je uvedena aktuální obvodová rychlost řetězu. V pravé, zelené buňce je uvedena maximální hodnota obvodové rychlosti pro daný typ a rozměr řetězu a zadané vstupní podmínky. Překročení maximální obvodové rychlosti je signalizováno změnou barvy číslice na červenou, kritické překročení pak změnou barvy celé buňky.

Tip: Snížení obvodové rychlosti dosáhnete snížením počtu zubů nebo volbou řetězu s menší roztečí.
Poznámka: Maximální rychlosti řetězu je možné dosáhnout pouze za odpovídajících konstrukčních a provozních parametrů. Pro tyto rychlosti doporučujeme konzultaci s výrobcem řetězu.

3.10 Návrhový výkon / tabulkový.

Návrhový výkon je počítán z požadovaného výkonu. Ten je upraven (vynásoben) řadou koeficientů [4.2 - 4.8]. Návrhový výkon slouží pro výběr odpovídajícího řetězu podle jeho tabulkového výkonu. Tabulkový výkon je počítán z výkonových rovnic. Pokud je návrhový výkon větší než tabulkový, je barva číslice červená, při překročení 1.5 násobku je červené pozadí buňky.

Poznámka: Tabulkové výkony řetězů v tomto výpočtu jsou založené na příslušných normách (ANSI B 29.1M, ISO 10823). Tabulkové výkony řetězu od konkrétního výrobce mohou být odlišné. Doporučujeme proto srovnání s katalogem výrobce.

Výpočet tabulkového výkonu.

Pro výpočet tabulkového výkonu konkrétního řetězu jsou použity výkonové rovnice. Tyto rovnice obsahují řadu koeficientů (list "Tabulky", tabulka "Chain types - Main table" sloupec 6,8,10-16), které ovlivňují počítaný výkon. Pro odhad těchto koeficientů, u řetězů od konkrétního výrobce, zašleme na vyžádání registrovaným uživatelům aplikaci "Editor výkonových rovnic".

Výkonové rovnice: Proměnné Exp1 ... Exp6 definují parametry konkrétního řetězu.

3.11 Tahová síla / Odstředivá síla.

Na základě přenášeného výkonu, otáček a průměru řetězových kol vzniká v řetězu tahová síla. Tuto sílu je nutné brát jako podklad pro návrh (kontrolu) hřídelí a ložisek. Odstředivá síla má vliv až při vyšších rychlostech řetězu a její součet s tahovou silou dává výslednou sílu působící na řetěz.

3.12 Síla přetržení (tabulka) / Síla na řetěz.

Je to síla, při jejímž dosažení dochází k přetržení řetězu. Je to tabulková hodnota. Síla na řetěz je součet tahové a odstředivé síly.

3.13 Statický koeficient bezpečnosti proti přetržení.

Vlevo je aktuální hodnota navrhovaného řetězu. Vpravo potom hodnota doporučená pro běžné podmínky navrhovaného řešení. Menší hodnota než doporučená je signalizována červeným číslem, překročení kritické hodnoty (=5) je signalizováno změnou barvy celé buňky. 

Tip: Pro méně zatížené převody, klidné rázy a jasné provozní podmínky je možné spokojit se s hodnotou bezpečnosti 6 až 8.

3.14 Dynamický koeficient bezpečnosti proti přetržení.

Pro dynamický koeficient bezpečnost platí totéž co pro koeficient bezpečnosti statický.

3.15 Tlak v kloubu řetězu vypočtený / dovolený.

Vlevo je aktuální hodnota tlaku navrhovaného řetězu vpravo potom maximální. Maximální hodnota by neměla být překročena. Červená číslice signalizuje překročení maximální dovolené hodnoty. Červeně zvýrazněná maximální dovolená hodnota v zelené buňce signalizuje, že pracovní oblast řetězu je mimo doporučené hodnoty.

3.16 Míra bezpečnosti kloubu řetězu.

Je poměr mezi vypočteným a dovoleným tlakem v kloubu řetězu. Hodnota tohoto koeficientu by měla být větší než 1. Menší hodnota je signalizována červenou číslicí.

3.17 Celková hmotnost převodu / řetězu.

Celková hmotnost je součet odhadnutých hmotností obou řetězových kol a řetězu. Jako výchozí materiál kol je uvažována ocel. Hmotnost řetězu je počítána přesně na základě tabulkových hodnot.

Přesto, že celková hmotnost je pouze přibližná, jedná se o velmi dobrý optimalizační parametr, který je vhodné brát při návrhu v úvahu.

Hmotnost řetězových kol je počítána podle zjednodušeného obrázku vpravo.

 

Výsledky, koeficienty. [4]

V tomto odstavci jsou uvedeny koeficienty sloužící pro výpočet "Návrhového výkonu" [3.10] a další parametry navrhovaného převodu

4.1 Součinitele pro korigování výkonu.

Tabulkový výkon je většinou udáván ve formě výkonových diagramů pro níže uvedené standardní podmínky. Pro tyto podmínky je udávána životnost řetězu 15000 hod.

Proto je nutné korigovat požadovaný přenášený výkon řadou koeficientů, které zohledňují podmínky reálného provozu.

4.2 Součinitel počtu zubů.

Součinitel počtu zubů zohledňuje jiný počet zubů menšího kola než standardní. Pro tento výpočet ponechte nastavenu hodnotu "K1=1.0". Vliv počtu zubů je již zahrnut do výpočtu tabulkového výkonu [3.10] podle výkonových rovnic obsažených v databázi řetězů.

Poznámka: Použijte tento koeficient pouze pro porovnání "Návrhového výkonu" s tabulkovým výkonem získaným z katalogu výrobce.

4.3 Součinitel převodového poměru.

Zohledňuje vliv jiného převodového poměru než 1:3.

4.4 Součinitel rázu.

Součinitel rázu zohledňuje jiné zatížení než standardní klidné bezrázové. Součinitel je dosazen podle nastavení v odstavci [1] na řádce [1.7, 1.8].

4.5 Součinitel vzdálenosti os.

Součinitel zohledňuje jinou vzdálenost os než optimální.

4.6 Součinitel mazání.

Způsob a kvalita mazání výrazně ovlivňuje životnost řetězového převodu. Součinitel proto zohledňuje podle nastavené kvality mazání i výpočet "Návrhového výkonu".

4.7 Součinitel teploty.

Pro běžné teploty je K6=1.0. Pro výrazně vyšší (nižší) teploty konzultujte s výrobcem řetězu. Pokud nejsou údaje k dispozici můžete použít tabulku.

Teplota
do 80 °C 
do 175 °F
80-150 °C 
175 - 300 °F
150-250 °C 
300 - 480 °F
1.0 1.1 1.2

4.8 Součinitel životnosti.

Zohledňuje denní využití převodu. Pro tento výpočet je K7=1.0. Koeficient konzultujte s výrobcem řetězu. Pokud nejsou údaje k dispozici můžete použít tabulku.

Denní využití převodu [hod]
8 16 24
1.0 1.1 1.2

4.9 Výpočet a nastavení koeficientů podle.

Výpočet "Návrhového výkonu" je různý podle ANSI/ASME B29.1M, jiný podle ISO 10823 (DIN 8195) a jiná jsou i doporučení různých výrobců. Výpočet (resp. koeficienty) v tomto sešitu je možné přepnout mezi ANSI / ISO a nebo je možné volit vlastní hodnoty koeficientů podle doporučení výrobců.

4.10 Doporučený způsob mazání.

Způsob mazání je doporučen vzhledem k rychlosti řetězu a jeho rozteči.

4.11 Přípustný způsob mazání

Mazání nejvíce ovlivňuje životnost a kvalitu řetězového převodu. Věnujte proto mazání zvýšenou pozornost. Červeně zbarvený text signalizuje nepřípustnou kombinaci doporučeného způsobu mazání a jeho kvality [1.9].

Poznámka: Není přípustné používat řetěz za vyšších rychlostí s nedostatečným či žádným mazáním.

4.12 Maximální prověšení řetězu.

Udává doporučené maximální prověšení řetězu pro případ, že jsou kola rovnoběžná.

4.13 Minimální / Maximální rychlost kola 2.

viz [4.14]

4.14 Součinitel nerovnoměrnosti

Řetězové převody jsou charakteristické určitou nerovnoměrností chodu způsobenou navíjením článkového řetězu na n-úhelník hnacího kola. U hnaného kola dochází ke kolísání obvodové rychlosti mezi vmin a vmax. Toto kolísání se označuje jako nerovnoměrnost chodu, zde vyjádřená v procentech.

Poznámka: U většiny strojů nebývá tato nerovnoměrnost na závadu.

Rozměry. [5]

V tomto odstavci jsou uváděny dva typy rozměrů.

Mazání řetězů.

Přestože způsob a kvalitu mazání doporučujeme konzultovat s výrobcem řetězu, uvádíme zde orientační tabulku doporučených olejů pro různé pracovní teploty.


Označení řetězu


Rozsah okolní teploty

-10 - 0°C

14 - 32°F

0 - 40°C

32 - 105°F

40 - 50°C

105 - 120°F

50 - 60°C

120 - 140°F

ANSI/AGMA

ISO/DIN

50 a menší 10A/B a menší
SAE10
SAE20
SAE30
SAE40
60 - 80
12A/B-16A/B
SAE20
SAE30
SAE40
SAE50
100
20A/B
SAE20
SAE30
SAE40
SAE50
120 a větší 24A/B a větší
SAE30
SAE40
SAE50
SAE60

 

Grafický výstup, CAD systémy.

Informace o možnostech 2D a 3D grafického výstupu a informace o spolupráci se 2D a 3D CAD systémy naleznete v dokumentu "Grafický výstup, CAD systémy"

Poznámka: Rozměry řetězových kol pro CAD modely jsou zprůměrované mezi minimální a maximální dovolenou hodnotou.

Nastavení, změna jazyka.

Informace o nastavení parametrů výpočtu a nastavení jazyka naleznete v dokumentu "Nastavení výpočtů, změna jazyka".

Uživatelské úpravy výpočtu.

Všeobecné informace o tom, jak je možné měnit a rozšiřovat sešity výpočtu, jsou uvedeny v dokumentu "Úpravy sešitu (výpočtu)".

Dodatky - Tento výpočet:

Všechny parametry dostupných řetězů jsou uvedeny v listu "Tabulky" do kterého se přepnete poklepáním na záložku se jménem listu na dolním okraji sešitu. Výpočtové podklady jsou uložené v tabulce "Chain types - Main table", kde každý řádek odpovídá jednomu typu řetězu. Sloupce tabulky jsou pro jednoduchou orientaci opatřeny příslušným popisem. Údaje týkající se konkrétního rozměru řetězu jsou uloženy v tabulkách následujících.

Pro odhad koeficientů Exp1...Exp6, u řetězů od konkrétního výrobce, zašleme na vyžádání registrovaným uživatelům aplikaci "Editor výkonových rovnic".