체인 컨베이어 설계: 체인 당김, 스프로킷 선택 및 실제 함정

작년에 우리가 방문한 포장 공장에서는 새로운 체인 컨베이어가 작동 첫 달 만에 구동 스프로킷의 톱니를 건너뛰기 시작했습니다. 유지 관리 팀은 체인을 비난했습니다. 진짜 문제는 설계였습니다. 체인은 최대 시동 토크가 아닌 정상 상태 부하에 맞게 선택되었으며 테이크업 어셈블리의 스트로크가 너무 작아 충격을 흡수할 수 없었습니다. 수정은 더 나은 체인이 아니 었습니다. 체인 당김을 재계산하여 테이크업 시간을 늘리고 체인 등급을 한 단계 높였습니다. 체인 컨베이어 설계 작업을 수행하는 엔지니어의 경우 다음과 같은 요점이 간단합니다. 체인을 상품의 일부가 아닌 구조적이고 역동적인 구성요소로 취급합니다. . 이 가이드에서는 컨베이어가 수년 동안 작동할지, 아니면 몇 주 안에 고장날지를 결정하는 설계 결정에 대해 설명합니다.

체인 컨베이어 설계가 실제로 다루는 내용

체인 컨베이어 설계는 체인, 스프로킷, 가이드 레일, 구동 장치 및 테이크업 어셈블리를 지정된 처리량으로 안정적으로 제품을 이동시키는 기계로 결합합니다. 벨트 컨베이어와 달리 체인 컨베이어는 확실한 맞물림을 통해 하중을 전달합니다. 이를 통해 더 높은 적재 용량, 더 나은 내마모성, 제품을 정확하게 인덱싱하거나 축적하는 기능을 제공합니다. 동일한 긍정적 결합은 또한 설계 시작부터 해결해야 하는 맥동, 정렬 제약 및 마모 메커니즘을 생성합니다.

컨베이어 작동 방식을 정의하는 구성 요소

다섯 가지 구성 요소가 모든 체인 컨베이어의 동작을 지배합니다. 체인은 하중을 전달하고 구동력을 전달합니다. 스프로킷, 드라이브 및 아이들러는 확실한 맞물림을 제공하고 속도 비율을 설정합니다. 가이드 레일은 로드된 스트랜드와 리턴 스트랜드를 지원하고 추적을 제어합니다. 일반적으로 모터, 기어박스, 샤프트 커플링으로 구성된 구동 장치는 토크를 전달합니다. 테이크업 어셈블리는 라인 수명 동안 장력을 유지하고 체인 신장을 흡수합니다. 이해하기 컨베이어 체인의 구조적 특성 링크 형상, 핀 부싱 간격, 부착 형태 제어 강성, 마모 동작 및 체인이 스프라켓 톱니에 안착되는 방식 등 이 모든 것을 하나로 묶습니다.

체인 컨베이어 설계의 핵심 계산

체인 풀로 인해 모든 구성 요소 결정이 이루어집니다.

전체 체인 당김이 시작점입니다. 실용적인 엔지니어링 근사치는 총 견인력이 부하 마찰, 체인 마찰, 경사면의 중력 구성 요소, 시동 및 충격에 대한 동적 요소와 동일하다는 것입니다. 수평 컨베이어에서는 마찰이 지배적입니다. 경사 각도가 커짐에 따라 체인의 무게와 하중에 각도의 사인을 곱한 값이 당기는 힘에 직접적으로 추가됩니다. 실행 중인 당김이 추정되면 충격 수준에 대해 1.2~1.5의 서비스 계수를 적용한 다음, 다음을 사용하여 체인의 허용 작업 부하를 확인합니다. 안전계수 6~8 , 이는 일반적인 컨베이어 관행입니다. 체인 컨베이어 설계에서 가장 자주 발생하는 오류는 평균 작동 조건에 맞게 크기를 조정하고 최대 시동 토크를 무시하는 것입니다. 최대 부하 상태에서 다시 시작되는 컨베이어 또는 이송 지점에서 걸린 제품을 만나는 컨베이어는 몇 초 동안 작동 장력이 2~3배 증가할 수 있습니다. 그 스파이크는 체인을 부러뜨리고 스프로킷 키를 자르는 것입니다.

간단한 예는 방법이 어떻게 작동하는지 보여줍니다. 수평 컨베이어는 미터당 약 4kg의 무게가 나가는 30m 체인에 900kg의 제품을 운반합니다. 하중이 가해진 스트랜드에 대해 약 0.12의 마찰 계수와 복귀에 대해 0.1의 마찰 계수를 사용하여 작동 중인 체인 당김은 대략 1.3kN입니다. 서비스 팩터 1.3과 안전 여유 6:1을 곱하면 필요한 최소 파단 하중은 약 10.5kN이 됩니다. 약 18kN의 절단 하중을 갖는 표준 08B 체인은 편안한 마진을 제공합니다. 대략 9kN의 더 작은 06B 클래스는 시동 피크가 추가되는 순간 부족할 것입니다. 계산은 간단하지만, 부하를 확인하지 않고 기존 라인에서 컨베이어를 복사할 경우 바로 건너뛰게 되는 단계입니다.

속도, 피치 및 스프로킷 톱니가 연결됩니다.

체인 속도는 체인 유형, 피치 및 윤활 방법에 따라 제한됩니다. 일반적으로 피치가 작고 스프라켓 톱니가 많을수록 더 빠른 속도에서 더 부드러운 주행이 가능합니다. 분당 30~45미터의 이중 피치 컨베이어 체인은 장치 처리에 일반적입니다. 짧은 피치 정밀 체인은 더 ​​빠르게 작동할 수 있지만 제어된 윤활과 더 긴밀한 정렬이 필요합니다. 스프로킷 톱니 수에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 6개 톱니 아래의 현 동작은 눈에 띄는 속도 변화를 생성하고 관절 각도를 증가시켜 핀 부싱 압력을 높입니다. 치아 8~12개 대부분의 운반 라인에 대한 실용적인 구역입니다. 톱니 수가 많을수록 더 매끄럽게 작동하고 체인 수명이 눈에 띄게 연장되며, 추가 스프라켓 직경은 일반적으로 차지하는 공간만큼 가치가 있습니다.

용도에 맞는 체인 유형 선택

이중 피치 또는 단피치

첫 번째 선택 결정은 체인 피치 클래스입니다. 더블 피치 컨베이어 체인은 표준 롤러 체인과 동일한 링크 높이와 롤러 직경을 사용하지만 피치는 대략 두 배입니다. 더 가볍고 저렴하며 중간 속도의 긴 중심 운반 라인에 매우 적합합니다. 이것이 바로 대부분의 유닛 핸들링, 드래그 및 스크랩 컨베이어가 위에서 작동하는 이유입니다. 더블 피치 컨베이어 체인 . 짧은 피치 정밀 롤러 체인은 컨베이어가 특정 위치로 인덱싱하거나, 제품을 축적하거나, 맥동을 최소화하면서 더 빠른 속도로 작동해야 할 때 더 나은 선택입니다. 라인이 중간 정도의 부하가 있는 긴 센터에서 분당 약 45미터 미만으로 달리는 경우, 스프로킷과 테이크업 이동이 포함되면 일반적으로 더블 피치가 총 비용에서 승리합니다.

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부착물은 체인을 컨베이어로 변환합니다.

대부분의 컨베이어 체인은 베어 체인 롤러가 아닌 부착물을 통해 제품을 운반합니다. 한쪽 또는 양쪽에 K형 구부러진 부착물이 가장 일반적이지만 롤러, 도그, 플라이트 및 푸셔를 장착하는 데 확장 핀과 중앙 구멍 플레이트가 널리 사용됩니다. 레이아웃에 넓은 제품 경로나 맞춤형 플라이트 간격이 필요한 경우, 더블 피치 컨베이어 체인 with attachments 값비싼 맞춤형 링크 솔루션으로 전환하지 않고도 제품 공간에 맞게 설계할 수 있는 자유를 제공합니다. 여기서는 두 가지 확인 사항이 중요합니다. 먼저, 최악의 제품 충격 사례에서 부착판 연결부의 굽힘 응력을 확인합니다. 둘째, 측면 하중이 가해질 때 확장 핀의 허용 모멘트를 확인하십시오. CAD에서 단단해 보이는 비행은 몇 달 간의 반복적인 하중 후에 링크 플레이트가 깨질 만큼 핀이 구부러질 수 있습니다. 하중 적용 지점을 체인 중심선에 최대한 가깝게 유지하고 측면 하중이 높을 경우 경화되거나 도금된 핀을 선택하십시오.

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환경이 재료와 밀봉을 결정합니다

컨베이어 체인 먼지, 세척, 화학 물질 및 극한 온도에서 작업하십시오. 는 산업용 컨베이어 응용 분야에서 합금강의 장점 더 높은 인장 강도와 더 나은 내마모성을 포함하지만 합금강은 젖거나 부식성 환경에서 여전히 보호가 필요합니다. 식품, 제약, 아웃도어 라인의 경우, 스테인레스 스틸 이중 피치 컨베이어 체인 녹 얼룩을 방지하고 세척 서비스 시 조인트를 자유롭게 유지합니다. 먼지가 많거나 모래가 많은 환경에서는 밀봉된 체인이 대안입니다. O-링 또는 X-링 밀봉은 윤활유를 조인트 내부에 유지하고 연마재를 차단합니다. 실제 결과는 동일한 환경에서 밀봉되지 않은 체인에 비해 접합 수명이 5~10배 더 길어졌습니다.

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현장에서 나타나는 설계 실수

대부분의 컨베이어 고장은 예측 가능한 패턴을 따릅니다. 아래 목록은 근본 원인 분석 및 긴급 교체 주문에 반복적으로 나타나는 항목을 보여줍니다.

• 최대 시작 및 충격 하중이 아닌 정상 상태 당김에 대해서만 체인 크기를 조정합니다.
• 톱니 수가 너무 적은 스프라켓을 사용하면 속도 맥동이 발생하고 핀과 부싱 마모가 가속화됩니다.
• 유지보수 간격 사이의 정상적인 체인 신장을 흡수할 만큼 충분한 테이크업 스트로크를 생략합니다.
• 링크 플레이트의 한쪽에 하중이 집중되는 스프로킷 정렬 불량을 허용합니다.
• 링크 플레이트 가장자리에 응력 상승을 생성하는 방식으로 용접 부착물.
• 컨베이어 체인이 천천히 움직이기 때문에 윤활이 필요하지 않다고 가정합니다.

각각의 실수는 알아볼 수 있는 서명을 남깁니다. 스프로킷 톱니가 너무 적으면 하중이 걸린 스트랜드에서 눈에 띄는 떨림이 발생합니다. 짧은 테이크업 스트로크로 인해 체인이 늘어남에 따라 느슨해지며 리턴 스트랜드가 프레임을 휘젓고 때립니다. 잘못 정렬된 스프라켓은 핀의 한쪽 면을 연마하고 비대칭 링크 플레이트 마모를 생성합니다. 이들은 컨베이어 체인 고장의 일반적인 원인 이는 실제 고장이 발생하기 몇 주 전에 설계 결정까지 거슬러 올라갈 수 있습니다.

체인 제조업체와 협력

모든 체인 컨베이어 설계는 결국 카탈로그의 한계에 도달합니다. 비표준 부착 간격, 특이한 피치, 특수강, 견고한 플레이트 및 부식 방지 마감재는 게시된 표에 포함되지 않습니다. 체인과 스프로킷을 모두 만드는 제조업체는 체인-스프라켓 쌍을 독립적으로 공급되는 두 개의 부품이 아닌 하나의 시스템으로 검증할 수 있기 때문에 제조업체가 실질적인 가치를 더하는 경우입니다. 컨베이어가 기존 라인과 일치해야 하는 경우에도 동일한 논리가 적용됩니다. 한 소스의 체인과 스프로킷은 마모를 가속화하는 톱니 프로파일과 폭 불일치를 제거합니다.

체인 제조업체에 접근할 때 계산에 사용된 것과 동일한 입력을 공유하십시오. 제품 특성, 처리량, 컨베이어 길이, 경사, 속도, 드라이브 배열, 시간당 시작 및 세척 또는 먼지 조건. 우수한 엔지니어링 공급업체는 체인 당김을 확인하고, 피치 등급과 부착 형태를 권장하며, 데이터에 따라 경화 핀, 스테인레스 스틸 또는 씰이 타당한지 여부를 알려줍니다. 해당 검증 단계는 최대 부하에서 생산을 중단하는 컨베이어 비용에 비해 저렴합니다.

체인 컨베이어 설계는 시스템 수준의 관점을 보장합니다. 최대 하중이 포함된 체인 당김을 정직하게 계산하고, 제품과 환경에 맞는 피치 등급과 부착물을 선택하고, 테이크업과 윤활에 실제 조건에 필요한 주의를 기울이십시오. 이러한 결정을 내리는 데 소요되는 시간은 현장 고장으로 인한 비용에 비하면 아주 사소한 것이며, 이는 수년 동안 작동하는 컨베이어와 유지 관리 기록을 절대 남기지 않는 컨베이어의 차이입니다.