Najnowsze artykuły
- 26 kwietnia 2025
Każdy wie, jak ważny jest łańcuch w rowerze. Kiedy naciskasz na pedały i obracasz przednią zębatkę roweru, to właśnie łańcuch przenosi ten obrót na tylną zębatkę i połączone z nią koło. Podobne zespoły łańcuchów i kół łańcuchowych są również wykorzystywane w wielu maszynach do przenoszenia mocy z jednego wału na drugi lub do podnoszenia ciężkich przedmiotów.
Napędy łańcuchowe stanowią ważną klasę układów przeniesienia napędu, szeroko stosowaną w wielu aplikacjach przemysłowych. Ich główne zastosowania obejmują przenoszenie momentu obrotowego lub ruchu, przenoszenie materiału lub synchronizację ruchu pomiędzy różnymi elementami zespołu mechanicznego. Napędy łańcuchowe wykonane z różnych materiałów i o różnych rozmiarach są używane w wielu różnych zastosowaniach, takich jak samochody, przenośniki i urządzenia dźwigowe, takie jak wózki widłowe.
Dwa podstawowe elementy systemu napędu łańcuchowego to łańcuch i koła łańcuchowe. Łańcuch jest zespołem ogniw, połączonych za pomocą połączeń sworzniowych. Jest on owinięty wokół jednego lub więcej kół zębatych, zwanych kołami łańcuchowymi, które są zazwyczaj zamontowane na określonych wałach w maszynie. Łańcuch przenosi ruch z jednego koła łańcuchowego na drugie, zazębiając się i przesuwając po zębach stykającego się koła łańcuchowego.
W zależności od zastosowania, łańcuch i koło łańcuchowe w napędzie łańcuchowym mogą być różnego rodzaju. Podczas gdy łańcuchy ciche, łańcuchy piórkowe i łańcuchy płaskie to niektóre z dostępnych typów łańcuchów, najczęściej stosowanym typem do przenoszenia napędu jest łańcuch rolkowy. Podobnie, istnieje wiele stylów kół łańcuchowych, które są dostosowane do specjalistycznych potrzeb.
Wybór odpowiedniego systemu przenoszenia mocy dla danego zastosowania zależy od wielu czynników. Napędy łańcuchowe mają wiele zalet w porównaniu z przekładniami zębatymi i pasowymi, ale nie posiadają również pewnych zalet tych alternatyw. Poślizg i straty wynikające z tarcia obserwowane w napędach pasowych są minimalne w napędach łańcuchowych. W porównaniu z napędami pasowymi, są one kompaktowe, łatwe w instalacji i odporne na ekstremalne warunki pogodowe. Jednak dokładność wymagana przy osiowaniu jest większa w przypadku napędu łańcuchowego niż pasowego. Napędy łańcuchowe są preferowane zamiast przekładni zębatych w przypadku łączenia wałów znajdujących się stosunkowo daleko od siebie. Jednak w porównaniu z kołami zębatymi, które mogą być stosowane do wałów równoległych i nierównoległych, napęd łańcuchowy może być montowany tylko na wałach równoległych.
Z wielu powodów symulacja dynamiki zespołu łańcuchowo-kołowego, zwanego ogólnie napędem łańcuchowym, jest trudnym zadaniem. Do symulacji układu napędu łańcuchowego niezbędne jest zamodelowanie napędu łańcuchowego wraz z jego wszystkimi istotnymi elementami. Jednakże, ponieważ typowy napęd łańcuchowy składa się z kilku ogniw połączonych i owiniętych wokół wielu kół łańcuchowych, pierwszy etap budowy geometrii wymaga dużej ilości czasu.
Nawet po zbudowaniu poprawnej geometrii, ustawienie odpowiedniej fizyki w celu odwzorowania zachowania systemu jest kolejnym wyzwaniem. Na przykład, aby symulować mechanizmy łączenia i rozłączania ogniw łańcucha z kołami zębatymi, należy zamodelować kontakt strukturalny pomiędzy zębem koła zębatego a stykającymi się ogniwami łańcucha. Podobnie, obrót ogniwa łańcucha w stosunku do sąsiedniego, który pomaga łańcuchowi dopasować się i przesuwać po zębatce, jest kolejnym ważnym aspektem, który musi zostać zamodelowany w celu uchwycenia prawidłowej dynamiki.
Korzystając z funkcjonalności Chain Drive dostępnej w interfejsie Multibody Dynamics, można łatwo wygenerować konfigurację modelu napędu łańcuchowego z wieloma funkcjami fizyki dodanymi jednocześnie za pomocą jednego kliknięcia przycisku. Aby ułatwić konfigurację modelu, w wersji 5.5 wprowadzono zestaw wbudowanych części geometrii, które mogą być użyte do zbudowania parametrycznej geometrii zespołu koła łańcuchowego.
W pierwszej części tej serii blogów dowiesz się jak budować niestandardową geometrię napędu łańcuchowego używając wbudowanych części geometrii w Bibliotece części. W drugiej części tego bloga skupimy się na tym, jak funkcjonalność Chain Drive wykorzystuje geometrię jako dane wejściowe i automatycznie tworzy różne właściwości fizyczne potrzebne do analizy.
Tworzenie geometrii łańcucha rolkowego w programie COMSOL Multiphysics®.
W celu symulacji dokładnej dynamiki napędu łańcuchowego, konieczne jest posiadanie realistycznej geometrii systemu. Ze względu na dużą liczbę komponentów i ich złożoność w układzie, budowanie geometrii zespołu koła łańcuchowego dla większości przypadków praktycznych jest zadaniem nietrywialnym.
Komponenty zespołu koła zębatego łańcucha rolkowego
Zanim nauczysz się jak używać wbudowanych części do tworzenia geometrii, ważne jest aby poznać różne komponenty geometrii napędu łańcuchowego i jak są one montowane aby utworzyć system. W następnym rozdziale omówione zostaną szczegóły dotyczące łańcucha rolkowego, koła łańcuchowego oraz sposobu montażu łańcucha rolkowego i koła łańcuchowego.
Łańcuch rolkowy składa się z szeregu ogniw połączonych przegubami. Jak pokazano na poniższym rysunku, typowy łańcuch rolkowy w układzie 2D ma dwa rodzaje ogniw:
Połączenie pomiędzy sworzniami jest zaprojektowane w taki sposób, że względny obrót pomiędzy nimi jest nieograniczony. Często pomiędzy płytami rolkowymi a płytami sworzniowymi znajdują się również tuleje elastyczne.
W przypadku łańcucha rolkowego 3D elementami składowymi są płyty ogniwowe 3D. Płyta rolkowa składa się z dwóch wydrążonych cylindrów połączonych dwoma płytami bocznymi. Podobnie, płyta sworznia jest połączeniem dwóch pełnych cylindrów połączonych dwoma płytami bocznymi. Łańcuch powstaje poprzez włożenie masywnych płytek sworzniowych do pustych cylindrycznych nóg sąsiednich płytek walcowych, tworząc połączenie wciskowe. Ten rodzaj połączenia pozwala na względny obrót pomiędzy ogniwami, wspomagając w ten sposób przenoszenie ruchu z jednej części systemu na drugą. Opcjonalnie pomiędzy płytami rolkowymi i sworzniowymi mogą znajdować się tuleje elastyczne.
