Háncskötéltől a csomagológép szíjakig

1.    Lapos szíjhajtás története

Szíjak, kötelek évezredek óta voltak használatban. Már az őskorban is használtak liánokból, rostos növényekből sodort, font köteleket.

1430 körül végtelen kötélhajtást használtak a csiszoló gépeknél, valamint Leonardo da Vinci (1452-1519) rajzain is láthatók. Mai napig is használatban van a végtelenített drótkötél a márvány tömbök fűrészelésénél.

A  gőzgép feltalálásával kezdődött iparosítás folyamán, a 18. században, az erőátviteli hajtást krómcserzésű bőrből készült, lapos szíjakkal oldották meg. Az ipari termelés beindulásának nélkülözözhetetlen eszközévé vált. A központilag telepített félstabil gőzgépek átadták a hajtást egy transzmissziós tengely segítségével, az egyes termelő berendezéseknek, szövő-forgácsoló- megmunkáló gépeknek, faipari fűrészeknek.

 

kepvalto-03

 

Leonhard Euler (matematikus, 1707-1783) szerzője az első elméleti esszének, mely leírja a hajtási mechanizmus elméletét.

Johann Albert Eytelwein (1764 – 1848) mérnök e tanulmányok alapján 1808-ban megalkotta egyenletét , mely egyenlet még mindig nélkülözhetetlen a hajtás során kialakuló súrlódási viszonyok kiszámításának.

Ugyanakkor, a hajtó mechanizmusok korszerűsödése gyors ütemben fejlődött.  Az elektromos motor bevezetése miatt, a transzmissziós hajtás háttérbe szorult, előre törtek az egyedi hajtások. A kis méretek miatt a gépek egyedi elektromotor hajtást kaptak. A bőrből készült lapos szíjak felett eljárt az idő, (súrlódás elégtelensége; túlzott csapágyterhelés, rezgés-stimuláció, zaj, és a balesetveszély), ezért új anyagok után kellett nézni.

Fernand  Habegger (mérnök és cégalapítója a Habasit AG Svájc cégnek, 1921-1992) a második világháború környékén bemutatott egy új találmányt, mely a bőr erőátviteli szíj hátrányaival szemben egy új anyag, a poliamid alkalmazását javasolja. A poliamid lehetőséget ad arra, hogy készítsünk belőle egyenletesen sima, stabil és kiszámítható rugalmas jellemzőkkel rendelkező, végtelen, ragasztott lapos hajtószíjat. Abban az időben, a krómcserzésű bőrszíjak már nem tudták teljesíteni az elvárt paramétereket.

A mai modern, teljesen szintetikus, nagy teljesítményű erőátviteli lapos szíjak rendelkeznek erős és rugalmas tapadást biztosító felülettel, poliamid, poliészter vagy aramid erősítő szálakkal, kopásállóak, olajnak és zsírnak ellenállnak. NBR-gumi (elasztomer) hajtó szíjak magas szintű állandó súrlódást garantálnak a szíj és szíjtárcsák között. Nagy hatékonyságú szintetikus lapos szíjak az ipar minden területén kiváló tulajdonságokkal, kiemelkedő megbízhatósággal, sokoldalú felhasználhatósággal szolgálják a korszerű termelést.

  1. 2.    Ékszíj

A lapos szíjak szlipjének ( szíj csúszás) csökkentése, és az átvihető nyomaték növelése érdekében ékszíjat kezdtek használni. Ezek a szíjak trapéz keresztmetszetűek, keskenyebbik oldalukkal a tengely felé szerelve. Az ékszíjak előnye, hogy megnövelik a súrlódási erőt a tárcsa és a szíj között. A trapéz alakú horonyba a szíj befeszül, így nagyobb normális erő mellett sem nő nagyon a tengelyt terhelő erő. A szabványos méretek (α=20°) esetén a súrlódási erő azonos szíjfeszítés mellett körülbelül a laposszíjhajtásnál szokásos érték háromszorosára növekszik ékszíj alkalmazásával, vagy ugyanakkora teljesítmény harmad akkora csapágyterheléssel vihető át. (Fnyomó=Ffeszítő/sinα).   Ékszíjhajtásokat kisebb tengelytávnál is lehet használni.

A megvalósítható áttétel: i≤10,

a tengelytávolság:a≤D2+2h ,

ahol  D2  a nagyobbik tárcsa átmérője,

h az ékszíj szelvényének magassága (sugárirányú mérete),

a szíjsebesség pedig: v≤26 (m/s) ,

Az ékszíjak általában textilerősítésű gumiból szabványos hosszúságra végtelenített alakba vulkanizálva készülnek. A leggyakrabban egy tárcsapárhoz egy ékszíjat használnak. Több ékszíj párhuzamos beépítése esetén az ékszíjak gyártási eltéréseiből adódóan nem biztosítható minden szíjhurokra egyenlő szíjfeszítő erő, ezért a névlegesnél kisebb átvihető teljesítménnyel kell számolni. Az ékszíjhajtásnál lehetővé kell tenni, hogy a kellő szíjhúzást a tengelytáv eltolásával be lehessen állítani, vagy szíjfeszítő tárcsát kell alkalmazni. Jelenleg ez a leggyakrabban használt szíjhajtás. A legtöbb gépkocsiban a generátort vagy régebben az egyenáramú dinamót ékszíjjal hajtották meg.

Az ipar fejlődése, a gépesítés sokszínűsége egyre több helyen igényelt két, vagy több tengely közötti kötött szinkronhajtást. Ennek a feladatot a lánchajtás alkalmazása valósította meg

  1. 3.   Lánchajtás története

Ismereteink szerint lánchajtást legrégebben a polüboloszban alkalmazták, melyet a i.e. 3. században Bizánci Philon görög mérnök írt le. A polübolosz ismétlő számszeríj volt, melyben két fogaslánc csatlakozott egy csörlőhöz, ennek ismételt előre-hátra forgatása kilőtte a nyílvesszőt és önműködően újratöltötte, amíg a tár ki nem ürült. Mindenesetre ez a lánc nem valósított meg folytonos hajtást egyik tengelyről a másikra, ezért nem tekinthető a lánchajtás közvetlen elődjének.

Az első folyamatos lánchajtást a kínai Song-dinasztia (960–1279) idejében alkalmazta Su Song (1020-1101), aki asztronómiai óratornyának armilláris gömbjét és azokat a figurákat mozgatta vele, melyek a nap egyes óráit szimbolizálták és adott időben gongokat és dobokat ütöttek meg. A lánchajtás a vízóra-torony tartályából táplált vízkerékről hajtotta az óra szerkezetét. Babiloniak és az asszírok is használtak láncokat a vízzel működtetett gépeknél.

A végtelenített hajtóláncot Európában az előbbitől függetlenül Jacques de Vaucanson találta fel 1770-ben, aki egy selyemgombolyítóban alkalmazta. Elsőként J. F. Tretz építette be a lánchajtást kerékpárba 1869-ben:

A lánchajtással forgómozgást lehet átvinni két nagyobb tengelytávolságú párhuzamos tengely között nagy áttétellel és csúszásmentesen, mindemellett a kapcsolat rugalmas marad. A lánckerék fogai és a lánc közötti kényszerkapcsolat következtében az áttétel pontos és állandó.

A lánchajtással általában legfeljebb 150-200 kW teljesítmény vihető át. A szokásos láncsebesség 7–8 m/s, gépjárművek vezértengely hajtásánál használt láncoknál a tervezett rövidebb élettartam és jó minőségű láncok alkalmazása folytán 20–25 m/s is lehet. A hatásfok megfelelő kenés esetén 97-98%, hüvelyes láncoknál 94-96%. A lánc hosszú élettartamú, üzembiztos hajtást valósít meg.

Előnyök, hátrányok

A laposszíjhajtással szemben előnye, hogy melegre, nedvességre érzéketlen, nem csúszik, nincs szlip, kis előfeszítés szükséges, a csapágyakat kisebb erő terheli. A fogaskerékhajtásnál olcsóbb, karbantartása egyszerűbb.

Hátránya:

–  Kis fogszámú hajtókeréknél a láncsebesség nem egyenletes, emiatt dinamikus   hatások érik a hajtó és a hajtott gépet.

– Zajos

– A szükséges kenőanyag (zsír) miatt környezetét szennyezi

  1. 4.    A fogazott szíj megjelenése

A gépjármű motoroknál a hajtómű tervezők kifejlesztették az OHV felső szelep vezérlést, melynél a főtengely és a vezérlőműtengely között lánchajtást alkalmaztak. Ez a megoldás lehetővé tett bizonyos rugalmasságot a vezérműtengely elhelyezésére, azonban a hosszú lánc ostorozó mozgása sok problémát vetett fel.

Bill Devin1954-ben találta fel a fogazott gumi vezérműszíjat.

Még ebben az évben a Devin Sports Autóba be is építették. 1956-ban  megnyerte a Sports Car Club of America (SCCA) Országos Bajnokságot.  A gumi vezérműszíj valamivel több, mint egy évtized múltával kezdett megjelenni a gyári járművek motorjaiban, és lett végül standard hajtás minden Volkswagen, Toyota, és Ferrari típusokban

1962-ben a német Glas 1004 volt az első vezérműszíjjal szerelt, sorozatban gyártott jármű. 1966-ban kezdte meg a termelést Vauxhall is. A ma épített autók többségében vezérmű szíjat alkalmaznak.

kepvalto-02

 E korszerű termék megjelenése forradalmi változást okozott a hajtástechnikában. Egyesítette a fogaskerekek, hajtóláncok szigorú szinkronitását, és a szíjhajtás rugalmas alkalmazhatóságának előnyeit. Természetesen az ipar sok ágazata felfigyelt erre a lehetőségre, és széles körben kezdte alkalmazni e korszerű hajtást.

Elsőként gumiból készültek fogazott szíjak. Később ismét a vegyipar eredményeire támaszkodva megszületett a poliuretán alapanyag tulajdonságait kihasználva a modern fogazott szíj.

A fogazott szíjjakkal szemben támasztott követelmények folyamatosan növekednek. Csak pár tulajdonság kerül itt felsorolásra, de ezek nagyon fontos paraméterek:

–       kötött szinkron hajtás

–       kopás állóság

–       magas szakító szilárdság

–       vegyszer állóság

–       időjárás állóság

–       hosszú élettartam

–       alacsony zajszint

–       környezet barát

–       alacsony ár

Hátrányai:

–       drága, fogazott tárcsákon fut

–       pontos tengely geometria helyzetet igényel

–       túlterhelés esetén tönkremegy

Ellentétben a súrlódás segítségével kapcsolódó szíjhajtásokkal, a fogazott szíjak pontos szinkronhajtást tesznek lehetővé, megtartva ugyanakkor az ékszíjhajtás számos előnyét: egyszerű kezelhetőségét, egyszerű szerelését, zajtalan, nyugodt üzemét, rezgéscsillapító képességét.

  1. 5.    Transzport szíjak

Eddig elsősorban erőátviteli hajtásokról volt szó, azonban a szíjakat transzport feladatok ellátására is kitűnően lehet használni. A termékek, anyagok mozgatása az élet minden területén előfordul. A gyors csomagolás, a termelékeny gyártás alapvető eszköze lett. Szinte mindenütt működnek konvejor sorok, szállító szalagok, a bányászattól kezdve, az élelmiszeripari, gyógyszeripari alkalmazásokon keresztül, a mikroelektronika iparig. Ma már szinte minden terméket csomagolni kell.

 A korszerű csomagológépek jelentős része fóliába zárja a terméket, mely fóliát fogazott szíjak mozgatnak. Ezek a „lehúzó hevederek” speciális kialakítású fogas szíjak.

A fogas szíjhajtás biztosítja a vezérelt szinkronmozgást, és a szíj hátoldalára felvitt puha, kopásálló bevonat a fólia mozgatásához szükséges súrlódó erő forrása.

  1. 6.    Hátoldali bevonatok

A kommersz fogazott szíjak jellemzően Neoprénből, Poliuretánból készülnek, melyek nagyszerűen ellátják az erőátviteli feladatukat. Azonban, ha a hátoldalukkal valamilyen anyagmozgatást szeretnénk végezni, akkor olyan bevonattal kell ellátni, mely az adott applikációhoz illeszkedik.

Az ilyen bevonatok igen változatos kivitelűek. Nyers hal mozgatásához például rozsdamentes acéltüskéket, cigarettagyártáshoz puha habot kell alkalmazni. A bevonatok anyaga is sokféle, csak ízelítőül: natúrgumi, Linatex, Puhab, PVC, szilikon, Teflon. Mindig a feladat szabja meg a bevonat anyagát, geometriáját, keménységét. Az egészség megőrzése érdekében előtérbe kerültek ezen anyagok olyan változatai, melyek érintkezhetnek élelmiszerekkel, gyógyszerekkel. Ezt a megfelelőséget szigorú vizsgálatok elvégzése révén nagy tekintélyű intézetek certifikálják, mint pl.: FDA.  A vizsgálatok kiterjednek az anyag, és a gyártási környezet alkalmasságára egyaránt

A kezdetekben a bevonatot ráragasztották a fogazott szíj hátoldalára, lapolt átfedéssel. Ezért ezek a hevederek csak meghatározott mozgásiránnyal voltak használhatók, mivel ellentétes irányú alkalmazása során a lelapolt ragasztás felfeslett.  Ezért a korszerű hevederek már végtelenített, ráöntött, vulkanizált bevonatokkal rendelkeznek, melyeknél a ragasztás is kihagyhatóvá vált. Az ilyen hevederek már tetszőleges mozgásiránnyal, akár oda-vissza üzemmódban is használhatók.

A fóliás csomagológépeknél, a termelékenység növelése miatt, szükségessé vált a fólialehúzó heveder és a csomagoló fólia közti súrlódás növelésére. A ciklus idő csökkentése érdekében gyorsabban kell mozgatni a fóliát, melyet úgy értek el, hogy vákuum segítségével megnövelték az összeszorító erőt. Ehhez a fogazott szíj fogoldalán egy hornyot vágtak a fogazatba, és átlyukasztották a szíjat. E nyílások mögé helyezett vákuumfej képes a csomagoló fóliát rászívni a heveder felületére és erősen odatapasztani.

Az alábbi képen egy Bervina Kft által kifejlesztett poliuretán- szilikon konstrukciójú csomagológép lehúzó szíj látható:

Gumi+SI

A fogazott oldalon található hornyban helyezik el a vákuumfejet, és a furatokon keresztül érvénysül a szívóhatás. A bevonat 40 Shore A keménységű vulkanizált szilikon gumi.

BG 2013

 

Your browser is out of date. It has security vulnerabilities and may not display all features on this site and other sites.

Please update your browser using one of modern browsers (Google Chrome, Opera, Firefox, IE 10).

X