Właściwie dobrany łańcuch zapewnia sprawne i bezawaryjne działanie maszyny. Jak więc dokonać właściwego wyboru, biorąc pod uwagę warunki eksploatacji?
Łańcuchy, czyli cięgna składające się z połączonych ze sobą podobnych ogniw, znajdują zastosowane w wielu dziedzinach. W technice, a zwłaszcza w maszynach, stosuje się najczęściej trzy rodzaje łańcuchów: pierścieniowe (ogniwowe), drabinkowe (np. łańcuch Galla) i płytkowe. W artykule przedstawione zostaną przede wszystkim łańcuchy drabinkowe (rolkowe, tulejkowe, sworzniowe). Są stosowane głównie w przekładniach łańcuchowych. Warto też wymienić łańcuchy płytkowe (ogniwa z cienkich płytek połączone przegubowo ze sworzniem), używane np. jako cięgna nośne w wózkach jezdniowych. Jest to też podstawowa grupa łańcuchów napędowych.
Trendy światowe
Światowy rynek napędów łańcuchowych rozwija się i według opublikowanego w czerwcu tego roku badania Global Chain Drives Market 20152019 firmy Technavio, w latach 20152019 ma rosnąć średnio rocznie (CAGR) o 3,27%. Zgodnie z tym badaniem główni użytkownicy końcowi to firmy z takich branż, jak: budownictwo, górnictwo, przemysł maszynowy i rolnictwo. W raporcie wymieniono kluczowych światowych dostawców działających na tym rynku, takich jak: Chiaravalli Group, Renold, Rexnord, Tsubakimoto Chain oraz innych znaczących, np.: Diamond Chain, Gates, Joh. Winklhofer Beteiligungs, Martin Sprocket & Gear, Hangzhou Donghua Chain Group, Suzhou Universal Group oraz Zhejiang Gidi Industrial Chain.
Jednym z głównych czynników wpływających na wzrost rynku łańcuchów napędowych jest ich wymiana na nowe. Według raportu powszechne stosowanie napędów łańcuchowych stwarza okazję dla producentów, by zwiększyć swoją sprzedaż poprzez wymianę. Zła konserwacja napędów łańcuchowych, złe warunki pracy, korozja to powód do wymiany i zwiększenia zapotrzebowania na nowe.
Można również powiedzieć, że rynek napędów łańcuchowych jest dojrzały, co stawia przed producentami i dystrybutorami duże wyzwania. Ciężko na nim konkurować. Również przez wiele dziesięcioleci doskonalono materiały, technologię i trudno dziś zaoferować nowe przełomowe funkcjonalności. Jak stwierdza raport, to powód stagnacji tempa wzrostu tego rynku na świecie. Coraz wyraźniej widać też wpływ trendu, jakim jest zastosowanie, zamiast łańcuchów, alternatywnych technologii do napędów. Tym bardziej, jeśli są one energooszczędne, tak jak napędy elektryczne o zmiennej częstotliwości prądu (ang. variable frequency driver – VFD), które obecnie dają bardzo istotne oszczędności w zużyciu energii.
Dziś w przemyśle poszukuje się napędów niezawodnych o możliwie najlepszych parametrach technicznych i równocześnie ekonomicznych. Wśród zalet łańcuchów, w porównaniu z pasami napędowymi, najczęściej wymienia się: brak wydłużania się w trakcie eksploatacji, łatwy montaż, prostą konserwację, pracę w różnych, nawet agresywnych chemicznie środowiskach i odporność na warunki atmosferyczne (np. promieniowanie UV – powoduje starzenie się gumy, częstego składnika pasów).
Napędy wykorzystujące łańcuchy mogą przenosić duże moce i pracować w wysokich temperaturach. Jednak są też wady, takie jak wrażliwość na zanieczyszczone środowisko pracy, generowanie hałasu i konieczność smarowania.
Oczywiście producenci starają się te niedogodności eliminować, wprowadzając na rynek łańcuchy bezobsługowe odporne na pracę w zanieczyszczonym środowisku i w dużej wilgotności. Eliminują też ich hałaśliwość. Jednak zastosowanie nowych materiałów i technologii w produkcji pasów zębatych powoduje, że mogą one przenosić coraz większe moce, i to przy zredukowaniu ich szerokości. Są też coraz bardziej odporne na działanie czynników zewnętrznych. Mówi się też o powrocie użytkowników do nowoczesnych pasów płaskich i wieloklinowych. Często ich trwałość jest już porównywalna z łańcuchami. Dziś nie zawsze już można powiedzieć, że tylko łańcuchy mogą przenosić większe moce, ale większa masa takiego napędu nadal zwiększa jego bezwładność.
Rynek polski
Na rynku mamy obecnie duży wybór łańcuchów napędowych przeznaczonych do różnych zastosowań w przemyśle. Mogą być to łańcuchy zgodne z normami brytyjskimi (typ B) lub amerykańskimi (typ A). Oczywiście do pracy w różnych warunkach mamy do dyspozycji odpowiednio wykonane łańcuchy, np. odporne na warunki atmosferyczne, agresywne substancje chemiczne, wysoką i niską temperaturę. Producenci oferują też wykonania heavy i ultra heavy.
Na przykład toruńska firma Margo jest dystrybutorem mechanizmów takich producentów, jak Renold i Arnold & Stolzenberg (obecnie Renold Deutschland). Autoryzowanym dystrybutorem produktów Renold jest też firma Brammer z Kolbuszowej. W ofercie firmy Margo znajdują się łańcuchy napędowe tulejkowo-rolkowe oraz inne, specjalistyczne łańcuchy, w tym łańcuchy napędowe rolkowe, w standardzie brytyjskim lub amerykańskim, takie jak bezobsługowe łańcuchy napędowe Sovereign i Syno (nie wymagają smarowania lub wymagają go bardzo niewiele). Seria obejmuje wersje ze spiekaną tulejką oraz niewymagającą smarowania wersję z tulejką polimerową. W ofercie są też łańcuchy dla przemysłu spożywczego ze smarem w tulejce spiekanej, impregnowane tulejki z efektem samosmarowania.
Z kolei łańcuchy ze stali nierdzewnej Coris mogą być stosowane tam, gdzie ważna jest odporność na korozję (elementy łańcucha wykonane ze stali nierdzewnej austenicznej). Stal tego typu dzięki zawartości chromu oraz molibdenu i o strukturze drobnoziarnistej ma dobre właściwości technologiczne, a przy tym jest bardziej odporna na korozję. Mogą to być też łańcuchy niklowane (stosowane w warunkach lekko korozyjnych). W ofercie firmy znajdują się łańcuchy z nakładkami polimerowymi (do urządzeń podających, przenoszących i wyładowczych, które nie mogą uszkodzić powierzchni gotowego produktu). To tylko część oferty jednego dystrybutora, co pokazuje, z jak dużą różnorodnością mamy do czynienia.
W ofertach spotykamy też często łańcuchy płytkowe (Flayera), tulejkowe (bezsworzniowe – ang. hollow pin), o podwójnej podziałce, z uzębionymi płytkami, lamelowe, rolkowe z zabierakami, płytkowe (ang. top chain) itp.
W Polsce mamy również producentów łańcuchów z kilkudziesięcioletnim doświadczeniem, np. firmę Spomasz Zamość, która oferuje łańcuchy podukowane zgodnie z normami PN i DIN. Łańcuchy są wykonywane w wersji obrabianej cieplnie, z powłokami ochronnymi – cynkową lub niklową, oraz w wersji kwasoodpornej. Napędowe o podziałce calowej od 1″ do 4½” i metrycznej od 30 mm do 250 mm oraz transportowe metryczne i calowe (rolkowe, tulejkowe, sworzniowe oraz z zabierakami – łapkami). Spomasz Zamość specjalizuje się w produkcji łańcuchów przenośnikowych w wykonaniach z łapkami.
Odpowiedni dobór
Na rynku działają firmy oferujące łańcuchy specjalne wg rysunków klienta. Mogą mieć nietypowe sworznie, zbieraki itp. Czas realizacji takich zamówień może wynosić nawet do czterech tygodni przy nietypowych konstrukcjach. Taką ofertę ma np. Zakład Ślusarstwa Produkcyjnego „ŁAŃCUCHY GALLA”.
Z doborem parametrów technicznych klient zazwyczaj sobie radzi, często natomiast nie zwraca należytej uwagi na odpowiednią jakość materiałów i wykonania w stosunku do danego zastosowania (konkretnej aplikacji).
Producenci, przy tych samych parametrach dotyczących rozmiarów, oferują wiele odmian jakościowych i wykonań przeznaczonych do pracy w warunkach typowych (standard duty) i w trudnych. Wykonane są one z różnych materiałów, poddanych innym procesom obróbki. Choć mogą wyglądać bardzo podobnie i spełniać te same normy, ich żywotność może być bardzo różna. Na przykład firma Renold w jednym rozmiarze 16B1 oferuje aż 7 różnych wykonań. Trzeba na to zwracać uwagę. Koszt zakupu może nie mieć znaczącego wpływu na łączne koszty eksploatacji łańcucha w danej aplikacji.
Specjaliści radzą, by zwracać uwagę nie na statyczną wytrzymałość na zerwanie, a na wytrzymałość zmęczeniową łańcuchów. Na przykład, jak podaje przedstawiciel firmy Renold, łańcuch o podwyższonej wytrzymałości zmęczeniowej można rozpoznać po pełnych, wyciskanych na zimno tulejkach lub rolkach oraz poszerzanych blaszkach, tzw. GrandPrix (prostsze, mniej przypominające ósemkę). Trzeba też pamiętać, że wykonania specjalne, np. ze stali nierdzewnej, mogą mieć mniejszą wytrzymałość. Wynika to z właściwości stali, z której je wykonano. Do pracy w wysokich temperaturach używa się łańcuchów pokrytych powłokami galwanicznymi. Łańcuchy mogą też być wielorzędowe, a najczęściej stosuje się dwu- i trzyrzędowe.
Zdarza się, że przy wyborze przeprowadzany jest błędny pomiar podziałki i zamiast calowego klient wybiera łańcuch metryczny. Różnice w wymiarach mogą być niewielkie, ale są znaczące. Myli się też łańcuchy rolkowe z tulejkowymi. Rolka jest elementem obrotowym, a tulejka stałym. Łańcuch rolkowy to na przemian ułożone ogniwa wewnętrzne i zewnętrzne o konstrukcji podobnej do ogniw łańcucha tulejkowego, różnicą jest tu dodatkowa rolka, obracająca się swobodnie w stosunku do tulejki osadzonej na sworzniu. Taki łańcuch charakteryzuje się zwiększoną trwałością i mniejszym zużyciem uzębień koła.
Można powiedzieć, że największą popularnością na rynku cieszą się typowe łańcuchy napędowe rolkowe typu A i B. Użytkownicy coraz częściej wybierają łańcuchy w wersjach wzmocnionych, samosmarujące itp. Świadczy to o rosnącej świadomości tego, że wysoka jakość produktu to również niższe koszty eksploatacji, choćby tylko dzięki zmniejszeniu liczby roboczogodzin przeznaczonych na obsługę napędu.
Ważny jest również środek smarny
W większości rodzajów łańcuchów duże znaczenie ma w eksploatacji właściwe smarowanie. Na rynku dostępna jest bogata oferta nowoczesnych środków smarnych do zastosowań w warunkach przemysłowych, również w branżach o specjalnych wymaganiach, np. w przemyśle spożywczym. Przykładem jest FEHCHEM BIO H FG Spray, syntetyczny, lepki olej przeznaczony do smarowania łańcuchów i lin w przemyśle spożywczym (USDA H1). Charakteryzuje się dobrym przyleganiem do powierzchni i właściwościami pełzającymi. Zalecany jest do smarowania wszelkich łańcuchów napędowych i trudno dostępnych łożysk narażonych na wymywanie przez wodę. Innym przykładem jest Cassida Chain HTX firmy Fuchs – wysokotemperaturowy syntetyczny olej do łańcuchów w urządzeniach przemysłu spożywczego o zakresie temperatur pracy od -15 do +300°C (certyfikaty NSF H1, ISO 21469, Kosher i Halal). Do smarowania łańcuchów napędowych wykorzystuje się też suche smary na bazie PTFE (teflon). Stosuje się je tam, gdzie wymagane jest smarowanie, a chcemy uniknąć przywierania kurzu i zanieczyszczeń.
Podsumowanie
Przy tak dużym zróżnicowaniu łańcuchów, w tym łańcuchów napędowych, trudno szczegółowo doradzać przy ich wyborze lub eksploatacji. Na pewno łańcuchy będą w przemyśle stosowane jeszcze długo, ale warto również obserwować postęp i rozwój alternatywnych metod przenoszenia energii napędowej. Wydaje się, że niektóre rodzaje pasów napędowych mogą mieć coraz więcej zalet i mniej dotychczasowych wad.
Autor: Bohdan Szafrański jest od początku lat 90. związany z branżą informatyczną. Ukończył studia podyplomowe z zakresu informatyki i telekomunikacji na Politechnice Warszawskiej. Zajmował się zagadnieniami normalizacyjnymi w Polskim Komitecie Normalizacyjnym. Publicysta, dziennikarz. Obecnie publikuje m.in. w prasie specjalistycznej skierowanej do służb utrzymania ruchu w przemyśle.
Tekst pochodzi z nr 5/2015 magazynu „Inżynieria i Utrzymanie Ruchu Zakładów Przemysłowych”. Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.
