Els accionaments de cadena destaquen com una solució de transmissió de potència mecànica vital, àmpliament utilitzada per transferir potència entre components-ja sigui a llargues distàncies (com en els motors marins de 5-pisos) o curtes (com a les bicicletes). Es troben entre els cinc mètodes de transmissió de potència mecànica més comuns, juntament amb acoblaments, transmissió d'engranatges, transmissió per corretja i cargols de potència. Cada mètode té els seus avantatges i contres únics, de manera que els enginyers han de sospesar acuradament aquests factors per fer l'elecció òptima per a aplicacions específiques. Aquest article aprofundeix en els fonaments de les unitats de cadena, les seves classificacions, els tipus de cadenes comuns, els criteris de selecció i els avantatges i desavantatges clau.
Què són les unitats de cadena?
Una cadena de transmissió és un sistema de transmissió de potència mecànica que utilitza una cadena per transferir potència d'un lloc a un altre. Una cadena de transmissió típica consisteix en dues o més rodes dentades (rodes dentades) i una cadena pròpiament dita-amb els forats de les baules de la cadena que s'ajusten a les dents de les rodes dentades.
Quan el motor principal (per exemple, un motor elèctric o un motor de combustió interna) gira, gira la roda dentada connectada al seu eix. Aquesta rotació impulsa la cadena embolicada al voltant de la roda dentada, que després aplica una força mecànica a l'eix conduït, transmetent efectivament la potència.
Comparacions clau amb altres mètodes de transmissió
Versus accionaments per corretja: a diferència dels accionaments per corretja, els accionaments per cadena ofereixen un lliscament zero, garantint una relació de velocitat constant. Això elimina el retard de transmissió de potència, el que els fa ideals per a aplicacions com les cadenes de distribució de motors de combustió interna. L'única pèrdua de potència en els accionaments de cadena prové de la fricció entre els enllaços de la cadena i els pinyons, el que resulta en una major eficiència mecànica.
Versus Gear Drives: les unitats de cadena són més flexibles pel que fa a la distància operativa. Sobresurten quan els eixos estan més allunyats del que poden acomodar els engranatges, tot mantenint una configuració compacta. A més, una sola cadena pot alimentar diversos eixos simultàniament-una característica que els engranatges rarament coincideixen.
Tipus d'accionaments en cadena (per funció)
Els accionaments en cadena es classifiquen en tres tipus principals segons la seva funció principal, cadascun adaptat a les necessitats específiques de l'aplicació:
1. Transmissió de potència en cadena
Dissenyats exclusivament per transferir potència entre dos eixos, aquests accionaments en cadena aborden un repte comú: la majoria de màquines-generadores d'energia (per exemple, els motors de les bombes) no poden utilitzar la potència que produeixen al lloc-.
Aplicacions habituals: bicicletes, maquinària agrícola, compressors i arbres de lleves del motor{0}}depenen de cadenes de transmissió d'energia per traslladar l'energia des de la font fins al punt d'ús.
2. Transmissions de cadena transportadora
Els accionaments de la cadena transportadora estan especialitzats per a la manipulació de materials. Presenten centenars de dissenys amb propietats personalitzades, com ara baixa fricció, resistència a alta-temperatura, resistència química, capacitats antiestàtiques o característiques magnètiques. També es poden afegir accessoris a la cadena per adaptar-se a les diferents necessitats.
Usos de la indústria: àmpliament adoptat en envasos, fabricació d'automòbils, producció d'aliments i begudes, productes farmacèutics i tèxtils per a un transport eficient de materials.
3. Accionaments per cadena d'elevació i tracció
Aquests accionaments de cadena s'utilitzen en maquinària per aixecar i baixar càrregues pesades, sovint treballant amb politges per reduir l'esforç. Alguns exemples inclouen polipasts de cadena (manuals, elèctrics o pneumàtics), que són habituals en garatges, tallers, obres de construcció, sales de màquines de vaixells i fàbriques-capaços d'aixecar/baixar càrregues de fins a 20 tones.
Les cadenes d'elevació es divideixen a més en dos subtipus:
Cadenes el·líptiques (cadenes de bobina): s'utilitzen per a elevació de càrrega mitjana-a-baixa-a baixa velocitat. Els seus enllaços són el·líptics i entrellaçats mitjançant soldadura. Les cadenes d'enllaços quadrats-de vegades són una alternativa, però normalment s'eviten a causa de la mala distribució de l'esforç i els problemes de nusos.
Cadenes de perns: preferides per a aplicacions de gran-càrrega. Cada enllaç té un tac instal·lat a la seva amplada interior, que evita el nus i millora la resistència i la durabilitat. S'utilitzen habitualment en àncores de vaixells i altres equips d'elevació d'-pesos.
Tipus de cadenes comuns a les unitats de cadena
Cinc tipus de cadenes dominen les aplicacions industrials i comercials, cadascuna amb diferents estructures i avantatges:
1. Cadenes de rodets (cadenes de rodets de buje)
El tipus de cadena més reconeixible, les cadenes de rodets (o cadenes de rodets de bujes) s'utilitzen àmpliament en la transmissió de potència per a bicicletes, motocicletes i equips de transport. Normalment es fabriquen amb acer al carboni o aliatges d'acer.
Estructura: composta per plaques interiors (plaques de rodets), plaques exteriors (plaques de passadors), casquilles, passadors i corrons. Els corrons estan espaiats de manera uniforme entre els enllaços, engranant-se amb les dents de la roda dentada per transmetre la potència.
Avantatges clau: els corrons giren segons sigui necessari quan estan en contacte amb les dents de la roda dentada, minimitzant la pèrdua de potència. En el cas de les cadenes de transmissió, l'alçada de les plaques de rodets (a banda i banda dels rodets) supera el diàmetre del rodet-i impedeix que les plaques laterals toquin els pinyons i actuen com a guies per evitar el lliscament de la cadena. Per a les cadenes de rodets transportadors, el diàmetre del rodet és més gran que l'alçada de la barra lateral, eliminant el contacte entre les barres laterals i les pistes del transportador per reduir la fricció. Les cadenes de rodets multi-hi ha disponibles per a necessitats d'alta-potència, permetent velocitats més baixes i passos més petits per als mateixos requisits de càrrega.
2. Cadenes silencioses (cadenes de dents invertides)
Les unitats de cadena tradicionals solen ser sorolloses, la qual cosa fa que no siguin aptes per a entorns-sensibles al soroll, com ara espais tancats, mines o zones residencials. Les cadenes silencioses (o cadenes de dents invertides) solucionen això funcionant en silenci mentre transmeten gran potència a altes velocitats.
Estructura: Fet de plaques planes apilades en fileres i connectades per una o més agulles. La part inferior de cada enllaç té un perfil que coincideix amb les dents de roda dentada per a un engranatge suau.
Rendiment: la capacitat de càrrega, la resistència a la tracció i l'amplada de la cadena augmenten amb el nombre de plaques planes per enllaç.
3. Cadenes de fulles
El tipus de cadena més senzill, les cadenes de fulles consisteixen només en agulles i plaques-amb plaques que s'alternen com a enllaços de passador i enllaços de frontissa. No engranen amb rodes dentades; en canvi, funcionen amb politges per guiar-se.
Aplicacions: ideal per a l'aixecament i l'equilibri, com ara en ascensors, carretons elevadors, transportadors a cavall i pals d'ascensors. Aquestes màquines de baixa -velocitat sotmeten les cadenes a càrregues estàtiques elevades i càrregues de treball mínimes, i les cadenes de fulles excel·lent per manejar l'impacte i la inèrcia.
Requisit crític: ha de suportar un esforç de tracció elevat sense allargament ni trencament, i tenir una ductilitat suficient per resistir la fatiga. Durant el disseny s'han de tenir en compte la lubricació i les condicions ambientals.
4. Cadenes superiors-planes
Utilitzades exclusivament per al transport, les-cadenes superiors planes substitueixen les cintes transportadores i els materials de transmissió de corretges-es poden transportar directament als seus enllaços.
Estructura: els enllaços individuals solen estar fets de plaques d'acer amb sortints buits en forma de barril-a la part inferior. Les agulles passen per aquestes protuberàncies per connectar els enllaços adjacents, permetent el moviment només en una direcció. Les cadenes-superiors planes especialitzades poden doblegar-se lateralment (mitjançant estructures de pins modificades), cosa que permet al transportador navegar per les corbes.
Aplicacions: s'utilitza en transportadors de baixa-velocitat per al transport de material a les línies de muntatge.
5. Enginyeria de cadenes d'acer
Desenvolupades a la dècada de 1880, les cadenes d'acer d'enginyeria estan dissenyades per a entorns durs i aplicacions exigents. Estan fets d'acer-laminat en calent (de vegades tractat amb calor-per a una major resistència) i tenen espais més grans entre els components per manejar la pols, la brutícia i els abrasius durant el funcionament.
Usos moderns: s'utilitzen principalment com a cadenes transportadores per a la manipulació de materials, però alguns serveixen com a accionaments. Es troben en cintes transportadores, carretons elevadors, elevadors de galledes i plataformes de perforació petroliera-amb una resistència, resistència al desgast, capacitat de càrrega i pas millorades per satisfer les demandes industrials modernes.
Com seleccionar la unitat de cadena correcta
L'elecció de la transmissió de cadena correcta requereix avaluar les necessitats de l'aplicació per eliminar les opcions inadequades. Els factors clau a tenir en compte són:
1. Càrrega
Determineu la potència que s'ha de transmetre- que la cadena ha de gestionar la potència generada pel motor principal. Els càlculs precisos són fonamentals per a la seguretat i es recomana un factor de seguretat suficient.
2. Velocitat de la cadena
No tots els accionaments de cadena funcionen a altes velocitats; alguns estan dissenyats per a velocitats baixes. Calculeu la velocitat necessària i assegureu-vos que es troba dins del rang recomanat de la cadena per reduir les opcions.
3. Disseny de l'eix
La majoria d'accionaments de cadena només funcionen amb eixos paral·lels. Si els eixos estan desalineats, els engranatges poden ser una millor alternativa.
4. Distància del centre entre eixos
Es recomana que la distància central entre els eixos sigui de 30 a 50 vegades el pas de la cadena. A més, assegureu-vos un arc de contacte mínim de 120 graus a la roda dentada més petita; si la roda dentada té poques dents, almenys cinc dents han d'estar en contacte amb la cadena en qualsevol moment.
5. Entorn de servei
El medi ambient determina la resistència requerida de la cadena a la humitat, la brutícia, els abrasius, la corrosió i les altes temperatures. També afecta la vibració, els nivells de soroll i la resistència a la fatiga. Per exemple, les cadenes de dents invertides (cadenes silencioses) es prefereixen a les zones-sensibles al soroll.
6. Lubricació
La majoria d'accionaments de cadena necessiten lubricació per allargar la vida útil. El tipus de cadena, la mida, la càrrega i la velocitat determinen el mètode de lubricació (manual, alimentació per degoteig, bany d'oli o lubricació forçada). Hi ha disponibles cadenes auto-lubricables-utilitzen coixins fets de plàstic sinteritzat impregnat d'oli-o metall per proporcionar una lubricació contínua sense manteniment extern.
Avantatges dels accionaments en cadena
Pot transmetre el parell a llargues distàncies.
Sense lliscament (a diferència de les transmissió per corretja), assegurant un rendiment constant.
Més compacte que les transmissió per corretja, s'adapta a espais relativament reduïts.
Una única cadena de transmissió pot alimentar diversos eixos.
Versàtil, operant a altes temperatures i ambients diversos (sec, humit, abrasiu, corrosiu, etc.).
Sistema de baixa-fricció, que garanteix una alta eficiència mecànica.
Desavantatges dels accionaments en cadena
No es pot utilitzar amb eixos no-paral·lels.
Propens a sorolls i vibracions durant el funcionament.
La desalineació pot provocar el lliscament de la cadena.
Alguns dissenys requereixen lubricació contínua.
Normalment es necessita un tancament per protegir-se.
El tensat periòdic (per exemple, mitjançant rodes) és necessari per mantenir el rendiment.