Le catene a rulli o le catene a rulli con boccole sono più comunemente utilizzate in vari tipi di macchinari domestici, industriali e agricoli come trasportatori, macchine per trafilatura, macchine da stampa, automobili, motocicli, ecc. È un tipo di trasmissione a catena utilizzato. bicicletta. È costituito da una serie di corti rulli cilindrici tenuti insieme da maglie laterali. È azionato da ingranaggi chiamati ruote dentate. È un modo semplice, affidabile ed efficiente per trasmettere elettricità. Uno schizzo del XVI secolo di Leonardo da Vinci mostra una catena con cuscinetti a rulli. Nel 1800, James Fassel brevettò una catena a rulli che sviluppò un blocco di controbilanciamento e nel 1880 Hans Reynold brevettò una catena a rulli Bush.
mettere su
Le catene a rulli con boccole hanno due tipi di maglie disposte alternativamente. Il primo tipo è il collegamento interno, dove le due piastre interne sono tenute insieme da due manicotti o boccole che fanno ruotare due rulli. Le maglie interne si alternano ad un secondo tipo di maglia esterna, costituita da due piastre esterne tenute insieme da perni passanti nelle boccole della maglia interna. Le catene a rulli “senza boccola” sono costruite diversamente ma funzionano in modo simile. Invece di boccole o manicotti separati che tengono insieme i pannelli interni, i pannelli sono stampati con tubi che sporgono attraverso i fori e servono allo stesso scopo. Ciò ha il vantaggio di eliminare una fase nell'assemblaggio della catena. Il design della catena a rulli riduce l'attrito, aumentando l'efficienza e riducendo l'usura rispetto ai design più semplici. La catena di trasmissione originale non aveva rulli o boccole e sia la piastra interna che quella esterna erano tenute insieme da perni che erano a diretto contatto con i denti della ruota dentata. Tuttavia, in questa configurazione ho riscontrato che i denti del pignone e la piastra su cui ruotavano i denti del pignone si consumavano molto rapidamente. Questo problema è stato parzialmente risolto mediante lo sviluppo di catene a maniche, in cui i perni che sostengono le piastre esterne passano attraverso boccole o manicotti che collegano le piastre interne. Questo distribuisce l'usura su un'area più ampia. Tuttavia, i denti del pignone si consumano ancora più velocemente del previsto a causa dell'attrito radente con le boccole. I rulli aggiunti che circondano il manicotto della boccola della catena forniscono un contatto volvente con i denti del pignone e forniscono inoltre un'eccellente resistenza all'usura del pignone e della catena. Finché la catena è ben lubrificata, l'attrito è molto basso. Una lubrificazione continua e pulita delle catene a rulli è essenziale per un funzionamento efficiente e una corretta tensione.
lubrificante
Molte catene di trasmissione (come le trasmissioni degli alberi a camme nelle apparecchiature di fabbrica e nei motori a combustione interna) funzionano in ambienti puliti in modo che le loro superfici soggette a usura (ad esempio perni e boccole) non siano influenzate da sedimenti sedimentati e sospesi, e molte sono ambienti chiusi. Ad esempio, alcuni rulli le catene hanno un O-ring incorporato tra la piastra di collegamento esterna e la piastra della catena a rulli interna. I produttori di catene iniziarono ad adottare questa caratteristica dopo che Joseph Montano, che lavorava per Whitney Chain a Hartford, nel Connecticut, inventò l'applicazione nel 1971. Gli O-ring furono introdotti come metodo per migliorare la lubrificazione delle maglie della catena di trasmissione di potenza, che è importante per prolungare la durata della catena. . Questi fermi in gomma creano una barriera che mantiene il grasso applicato in fabbrica all'interno delle aree soggette a usura del perno e della boccola. Inoltre, gli O-ring in gomma impediscono l'ingresso di polvere e altri contaminanti nei giunti della catena. Altrimenti, tali particelle possono causare una grave usura. Ci sono anche molte catene che devono funzionare in condizioni sporche e non possono essere sigillate per ragioni di dimensioni o di funzionamento. Gli esempi includono catene utilizzate su attrezzature agricole, biciclette e motoseghe. Queste catene hanno inevitabilmente un tasso di usura relativamente elevato. Molti lubrificanti a base di olio attirano polvere e altre particelle, formando alla fine una pasta abrasiva che aumenta l'usura della catena. Questo problema può essere alleviato utilizzando la spruzzatura di PTFE “a secco”. Forma una pellicola resistente dopo l'applicazione che blocca sia le particelle che l'umidità.
Lubrificazione catena moto
Utilizzare un bagno d'olio con una catena che gira ad alta velocità equivalente a quella di un veicolo a due ruote. Questo non è possibile sulle motociclette moderne e la maggior parte delle catene per motociclette funziona senza protezione. Pertanto, le catene delle moto tendono a usurarsi rapidamente rispetto ad altri usi. Sono soggetti a forze estreme ed esposti a pioggia, fango, sabbia e sale stradale. La catena della bicicletta è la parte della trasmissione che trasferisce la potenza dal motore alla ruota posteriore. Una catena adeguatamente lubrificata può raggiungere un'efficienza di trasmissione superiore al 98%. Una catena non lubrificata ridurrà significativamente le prestazioni e aumenterà l'usura della catena e del pignone. Sono disponibili due tipi di lubrificanti per catene motociclistiche aftermarket: lubrificanti spray e sistemi a goccia. I lubrificanti spray possono contenere cera o Teflon. Questi lubrificanti utilizzano additivi appiccicosi per aderire alla catena, ma creano anche una pasta abrasiva che rimuove sporco e sabbia dalla strada e accelera l'usura dei componenti nel tempo. Lubrificare continuamente la catena facendo gocciolare olio, utilizzando olio leggero che non si attacchi alla catena. La ricerca dimostra che i sistemi di fornitura di olio a goccia offrono la massima protezione dall'usura e il massimo risparmio energetico.
Varianti
Se la catena non viene utilizzata per applicazioni ad alta usura (ad esempio, semplicemente trasmettendo il movimento da una leva manuale all'albero di controllo di una macchina o alla porta scorrevole di un forno), viene utilizzata una tipologia più semplice. La catena può ancora essere utilizzata. Al contrario, una catena può “sbattere” quando è necessaria maggiore forza, ma deve essere guidata in modo fluido a intervalli più brevi. Invece di posizionare solo 2 file di piastre all'esterno della catena, è possibile posizionare 3 (“doppie”), 4 (“triple”) o più file di piastre parallele, con boccole tra coppie e rulli adiacenti. I denti con lo stesso numero di file sono disposti paralleli e accoppiati sulla ruota dentata. Ad esempio, la catena di distribuzione del motore di un'auto ha solitamente più file di piastre chiamate catene. Le catene a rulli sono disponibili in diverse dimensioni, gli standard più comuni dell'American National Standards Institute (ANSI) sono 40, 50, 60 e 80. Il primo numero indica la spaziatura della catena con incrementi di 8 pollici e l'ultimo numero è 0. 1 è per una catena standard, 1 per una catena leggera e 5 per una catena con manicotto senza rulli. Quindi una catena con un passo di 0,5 pollici è una ruota dentata di dimensione 40, mentre una ruota dentata di dimensione 160 ha 2 pollici tra i denti e così via. Il passo della filettatura metrica è espresso in sedicesimi di pollice. Pertanto, la catena metrica n. 8 (08B-1) è equivalente alla ANSI n. 40. La maggior parte delle catene a rulli sono realizzate in acciaio al carbonio o legato, ma l'acciaio inossidabile viene utilizzato nei macchinari per la lavorazione alimentare e in altri luoghi in cui la lubrificazione è un problema. , a volte vediamo anche il nylon e l'ottone per lo stesso motivo. Le catene a rulli sono solitamente collegate tramite maglie principali (chiamate anche “maglie di collegamento”). Questo collegamento principale di solito ha un perno tenuto in posizione da una clip a ferro di cavallo anziché da un accoppiamento a frizione e può essere inserito o rimosso con un semplice strumento. Le catene con maglie o perni rimovibili sono anche chiamate catene spezzate regolabili. Sono disponibili mezze maglie (chiamate anche “offset”) e vengono utilizzate per aumentare la lunghezza della catena con un singolo rullo. Catene a rulli rivettate Le estremità delle maglie principali (chiamate anche “maglie di collegamento”) sono “rivettate” o schiacciate. Questi perni sono durevoli e non possono essere rimossi.
clip a ferro di cavallo
Un morsetto a ferro di cavallo è un attacco in acciaio per molle a forma di U utilizzato per fissare le piastre laterali della maglia di collegamento (o "principale") precedentemente necessaria per completare la maglia della catena a rulli. Il metodo del morsetto sta perdendo popolarità poiché sempre più catene vengono realizzate come anelli infiniti che non sono destinati alla manutenzione. Le motociclette moderne tendono ad essere dotate di catene infinite, ma è sempre più raro che la catena si usuri e debba essere sostituita. Disponibile come pezzo di ricambio. Le modifiche alle sospensioni delle moto tendono a ridurre questo utilizzo. Comunemente utilizzato su motociclette e biciclette più vecchie (come quelle con cambio al mozzo), questo metodo di bloccaggio non può essere utilizzato su biciclette con cambio a deragliatore poiché i morsetti tendono a rimanere incastrati nel cambio. In molti casi la catena senza fine è fissata al telaio della macchina e non può essere facilmente sostituita (questo vale soprattutto per le biciclette tradizionali). Tuttavia, in alcuni casi, i collegamenti di accoppiamento che utilizzano morsetti a ferro di cavallo potrebbero non funzionare o essere preferiti dall'applicazione. In questo caso viene utilizzata una "maglia morbida", che si basa solo sull'attrito utilizzando una rivettatrice a catena. Utilizzando i materiali, gli strumenti e le tecniche più recenti, questa riparazione è una soluzione permanente che è forte e dura quasi quanto una catena ininterrotta.
utilizzo
Le catene a rulli vengono utilizzate in trasmissioni a velocità medio-bassa con velocità comprese tra circa 600 e 800 piedi al minuto. Tuttavia, a velocità elevate, da 2.000 a 3.000 piedi al minuto, le cinghie trapezoidali vengono spesso utilizzate a causa di problemi di usura e rumore. La catena per bicicletta è un tipo di catena a rulli. La catena della tua bicicletta potrebbe avere una maglia principale oppure potrebbe essere necessario uno strumento per la catena da rimuovere e installare. La maggior parte delle motociclette utilizza una catena simile, più grande e più resistente, ma a volte viene sostituita con una cinghia dentata o una trasmissione ad albero che produce meno rumore e richiede meno manutenzione. Alcuni motori automobilistici utilizzano catene a rulli per azionare gli alberi a camme. Le trasmissioni a ingranaggi sono comunemente utilizzate nei motori ad alte prestazioni e alcuni produttori utilizzano cinghie dentate sin dall'inizio degli anni '60. Le catene vengono utilizzate anche nei carrelli elevatori che utilizzano pistoni idraulici come pulegge per sollevare e abbassare il camion. Tuttavia, queste catene non sono considerate catene a rulli ma sono classificate come catene di sollevamento o catene a piastre. Le catene da taglio per motoseghe sono superficialmente simili alle catene a rulli ma sono più strettamente correlate alle catene a foglia. Sono azionati da maglie di trasmissione sporgenti e servono anche per posizionare la catena sulla barra. Forse insolitamente utilizzando un paio di catene da motocicletta, l'Harrier Jumpjet utilizza una trasmissione a catena da un motore ad aria per ruotare un ugello mobile del motore che punta verso il basso per il volo stazionario e all'indietro per il normale volo. Volo in avanti, un sistema chiamato “thrust vectoring”.
Indossare
L'effetto dell'usura della catena a rulli è quello di aumentare il passo (la distanza tra le maglie) e allungare la catena. Tieni presente che ciò è dovuto all'usura del perno e della boccola, non all'effettivo allungamento del metallo (che accade con alcune parti flessibili in acciaio, come i cavi del freno a mano delle auto). Piace). Con le catene moderne, è raro che una catena (non bici) si usuri fino al punto di rompersi. Man mano che la catena si consuma, i denti della ruota dentata iniziano a consumarsi rapidamente e alla fine si rompono, con conseguente perdita di tutti i denti della ruota dentata. Denti del pignone. Il pignone (soprattutto il più piccolo dei due pignoni) subisce un movimento di molatura che crea la caratteristica forma ad uncino sulla superficie condotta dei denti. (Questo effetto è aggravato da una tensione inadeguata della catena, ma è inevitabile indipendentemente dalle precauzioni prese). I denti (e le catene) usurati non saranno in grado di trasmettere la potenza in modo fluido, il che sarà evidente nel rumore, nelle vibrazioni o (nel caso dei motori di automobili con catene di distribuzione) nei cambiamenti nella fasatura dell'accensione visti attraverso la luce della fasatura. Una nuova catena su un pignone usurato non durerà a lungo, quindi in questo caso sarà necessario sostituire sia il pignone che la catena. Tuttavia, nei casi meno gravi, è possibile salvare il pignone più grande dei due. Questo perché i pignoni più piccoli si usurano sempre di più. Solitamente le catene fuoriescono dai pignoni solo in applicazioni molto leggere (come le biciclette) o in casi estremi di tensione insufficiente. L'allungamento dovuto all'usura della catena si calcola secondo la seguente formula: % = ( ( M. − ( S. ＊ P. ) ) / ( S. ＊ P. ) ) ＊ 100 {\displaystyle \%=((M-(S *P ))/(S*P))*100} M = Lunghezza del numero di maglie misurate S = Numero di maglie misurate P = Passo È comune nel settore monitorare il movimento della catena tenditore (sia manuale che automatico) e precisione della catena di trasmissione Lunghezza (una regola pratica è allungare i rulli del 3% in una trasmissione regolabile per sostituire la catena o allungare la catena a rulli dell'1,5%) % (in una trasmissione a centro fisso ). Un metodo semplice, particolarmente adatto agli utenti di biciclette e motociclette, consiste nello sfilare la catena dal pignone più grande dei due pignoni quando la catena è tesa. Un movimento significativo (visibile attraverso spazi vuoti, ecc.) può indicare che la catena ha raggiunto o superato il limite di usura finale. Ignorare questo problema potrebbe danneggiare il pignone. L'usura del pignone può contrastare questo effetto e mascherare l'usura della catena.
Usura della catena della bicicletta
Le catene leggere delle bici con cambio a deragliatore possono rompersi perché il perno interno è a forma di botte anziché cilindrico (o meglio, nella piastra laterale, poiché di solito la “rivettatura” è la prima a fallire). potrebbe staccarsi). Il contatto tra il perno e la boccola è un punto anziché la solita linea, facendo sì che il perno della catena passi attraverso la boccola ed eventualmente il rullo, provocando infine la rottura della catena. Questa struttura è necessaria perché l'azione di cambio di questa trasmissione richiede che la catena si pieghi e giri lateralmente, ma è dovuta alla flessibilità e alla libertà relativamente lunga di una catena così sottile sulla bicicletta. può verificarsi una certa lunghezza. La rottura della catena è un problema minore nei sistemi di cambio al mozzo (Bendix 2 velocità, Sturmey-Archer AW, ecc.) perché la superficie di usura a contatto con le boccole dei perni paralleli è molto più grande. Il sistema di ingranaggi nel mozzo consente inoltre un alloggiamento completo, che aiuta notevolmente nella lubrificazione e nella protezione dalla sabbia.
Forza della catena
La misura più comune della resistenza della catena a rulli è la resistenza alla trazione. La resistenza alla trazione indica la quantità di carico che una catena può sopportare prima di rompersi. La resistenza alla fatica della catena è importante quanto la resistenza alla trazione. I fattori chiave che influenzano la resistenza alla fatica della catena sono la qualità dell'acciaio utilizzato per fabbricare la catena, il trattamento termico dei componenti della catena, la qualità della lavorazione del foro del nodo della landa, il tipo di pallini e la resistenza del rivestimento mediante pallinatura. sulla scheda di collegamento. Altri fattori possono includere lo spessore della piastra della catena e il design della piastra della catena (profilo). Per le catene a rulli che funzionano con azionamenti continui, una regola pratica è che il carico sulla catena non deve superare 1/6 o 1/9 della resistenza alla trazione della catena, a seconda del tipo di maglia principale utilizzata (a pressione o a scorrimento). SU ). deve adattarsi). Le catene a rulli che funzionano con azionamenti continui al di sopra di queste soglie possono, e spesso lo fanno, guastarsi prematuramente a causa del cedimento per fatica delle piastre della catena. Il carico di rottura minimo standard per le catene in acciaio ANSI 29.1 è 12.500 x (passo in pollici)2. Le catene X-ring e O-ring sono dotate di lubrificanti interni che riducono significativamente l'usura e prolungano la durata della catena. Il lubrificante interno viene iniettato tramite vuoto durante la rivettatura della catena.
norma della catena
Organizzazioni di standardizzazione come ANSI e ISO mantengono standard per la progettazione, le dimensioni e l'intercambiabilità della catena di trasmissione. Ad esempio, la tabella seguente mostra i dati dello standard ANSI B29.1-2011 (Catene a rulli di precisione, accessori e ruote dentate) sviluppato dall'American Society of Mechanical Engineers (ASME). Vedi Risorse per i dettagli. Per aiutarti a ricordare, ecco un'altra tabella delle dimensioni chiave (in pollici) per lo stesso standard (che fa parte di ciò che consideri quando scegli i numeri consigliati dallo standard ANSI): Catena tipica della bicicletta (per cambi a deragliatore) Usa stretta 1 Catena con passo /2 pollici. La larghezza della catena è variabile senza influire sulla capacità di carico. Più pignoni hai sulla ruota posteriore (prima erano 3-6, ora 7-12), più sottile sarà la catena. Le catene vengono vendute in base al numero di velocità a cui sono progettate per funzionare, ad esempio una "catena a 10 velocità". Il cambio al mozzo o le bici a velocità singola utilizzano una catena da 1/2 x 1/8 di pollice. 1/8 di pollice si riferisce allo spessore massimo del pignone che può essere utilizzato su una catena. Le catene con maglie parallele solitamente hanno un numero pari di maglie, dove ciascuna maglia stretta è seguita da una maglia più larga. Le catene realizzate con maglie uniformi, strette a un'estremità e larghe all'altra, possono essere realizzate con un numero dispari di maglie, il che è vantaggioso per adattarsi a distanze speciali dei pignoni. Per prima cosa, tali catene tendono ad essere meno forti. Le catene a rulli prodotte secondo gli standard ISO sono talvolta chiamate “isochains”.
Orario di pubblicazione: 06-nov-2023
