Łańcuchy napędowe – efektywne narzędzia do przenoszenia napędu

-- niedziela, 28 lipiec 2013

Różnorodność rodzajów łańcuchów napędowych i duża liczba miejsc ich zastosowania świadczy o tym, jak ważnymi i niezbędnymi elementami przeniesienia napędu są te produkty. Ze względu na duże zapotrzebowanie na tego typu asortyment oferta producentów oraz dostawców łańcuchów obecnych na rynku polskim jest bardzo szeroka.

Spośród wielu elementów przeniesienia napędu najczęściej wymieniane są koła pasowe, sprzęgła, pasy napędowe i przenośnikowe. Oprócz nich równie ważne są także łańcuchy napędowe.

Zalety i wady łańcuchów

Jak słusznie zauważa Krzysztof Szulc z firmy Jolube, nowoczesny przemysł potrzebuje napędów niezawodnych i jednocześnie ekonomicznych, o najlepszych parametrach technicznych. Warunki te spełniają łańcuchy, których zaletami w stosunku do pasów napędowych są:

– Do zalet tych napędów należą zdolność do przenoszenia dużych mocy i możliwość pracy w wysokiej temperaturze. Natomiast wadami są: wrażliwość na zanieczyszczone (zapylone) środowisko pracy, hałaśliwość napędu, konieczność smarowania łańcucha – dodaje Piotr Konior, menedżer produktu Systemy Przenoszenia Napędu z firmy Brammer. W związku z tym producenci łańcuchów koncentrują się głównie na zwiększaniu trwałości produktów (przedłużaniu okresu eksploatacji) oraz na wprowadzaniu coraz lepszych rozwiązań łańcuchów bezobsługowych i odpornych na niekorzystne warunki eksploatacji (duża wilgotność i zanieczyszczone środowisko pracy).

W kręgu popularności

Zapytaliśmy naszych czytelników, jakiego rodzaju łańcuchy napędowe stosowane są w ich firmach. Jak wynika z badania, w głównej mierze są to łańcuchy rolkowe (60%), Galla i płytkowe (40%), zębate (33%), a także sworzniowe, rolkowe samosmarujące i tulejkowe (27%) oraz Flyera (20%) – służące do podnoszenia i przenoszenia ciężkich elementów (stosowane m.in. w wózkach widłowych, elewatorach itd.). W dalszej kolejności znalazły się łańcuchy wąskie oraz wąskie zespolone (13%).

W porównaniu do odpowiedzi uzyskanych w 2011 r. w sondażu przeprowadzonym przez redakcję magazynu Inżynieria i Utrzymanie Ruchu Zakładów Przemysłowych okazuje się, że w dalszym ciągu na pierwszym miejscu plasują się łańcuchy rolkowe. Zostały one wówczas uznane za najczęściej używane w zakładach przez ponad 52% ankietowanych. Łańcuchy te uważane są w dalszym ciągu za najpopularniejsze rozwiązanie.

– Wśród łańcuchów największą popularnością na rynku cieszą się standardowe łańcuchy napędowe rolkowe typu A i B – mówi Zenon Hajtko, prezes zarządu z firmy Komerc. – Ale i tutaj można zaobserwować, że odbiorcy coraz częściej wybierają z tej grupy łańcuchy w wersji wzmocnionej, superwytrzymałej czy łańcuchy samosmarujące, nie kierując się już tylko ceną, lecz także jakością łańcuchów. Stąd w naszej ofercie łańcuchy superwytrzymałe typ SH i BH oraz łańcuchy samosmarujące typ SLR.

Nic dziwnego, że łańcuchy rolkowe są chętnie wybierane przez klientów – mają wiele zalet, do których można zaliczyć zwiększoną trwałość oraz małe zużycie uzębień koła. Tego typu łańcuchy składają się na przemian z ogniw wewnętrznych i zewnętrznych, mają konstrukcję podobną do ogniw łańcucha tulejkowego, z tą różnicą, że łańcuch rolkowy ma dodatkowo rolkę obracającą się swobodnie względem tulejki osadzonej na sworzniu. Klienci pragnący nabyć łańcuchy rolkowe nie mogą narzekać, gdyż oferta polskich dostawców jest obecnie bardzo szeroka. Można wybierać z łańcuchów rolkowych w wersjach europejskich i amerykańskich, w szerokiej gamie wymiarów. Łańcuchy mogą być wykonane z różnorodnych materiałów, np. ze stali węglowej, stali nierdzewnej, kwasoodpornej, jak również z tworzywa sztucznego. Ponadto łańcuchy te są dostępne w różnych wersjach, m.in. z przelotowymi sworzniami (hollow pin), prostobieżne czy skrętne. Dodatkowo łańcuchy mogą być wyposażone w różnego rodzaju zabieraki proste lub boczne. Oczywiście istnieje możliwość zamówienia (oprócz wersji standardowych łańcucha) rozwiązań nietypowych, dostosowanych do indywidualnych wymagań klienta. Łańcuchy rolkowe znajdują obecnie szerokie zastosowanie w maszynach i urządzeniach, technice transportowej, rolnictwie, maszynach do pakowania i maszynach drukarskich.

Znacznie bardziej ograniczone zastosowanie mają np. łańcuchy sworzniowe, składające się z płytek wewnętrznych osadzonych luźno na czopach sworznia oraz płytek zewnętrznych osadzonych na wcisk. Według oceny ankietowanych dwa lata temu znalazły się one na drugim miejscu popularnych łańcuchów napędowych. W aktualnej ankiecie ten rodzaj łańcuchów wskazało 27% sondowanych, czyli o 10% osób mniej niż w badaniu z 2011 r. Łańcuchy sworzniowe są stosowane coraz rzadziej ze względu na swoją ograniczoną prędkość (do ok. 0,5 m/s) oraz z powodu szybkiego zużywania się przegubów.

Porównując wyniki obu ankiet, można zauważyć wzrost zainteresowania łańcuchami Galla, Flyera czy tulejkowymi. Ostatnie z wymienionych mogą pracować przy prędkości do 15 m/s (zwykle do 8 m/s). Okazuje się także, że łańcuchy zębate, zwane cichobieżnymi, cieszą się dwukrotnie większym zainteresowaniem, niż miało to miejsce w 2011 r. Do ich mocnych stron można zaliczyć cichą pracę (co ciekawe, pasy zębate wytwarzają większy hałas w czasie pracy niż łańcuchy zębate), skuteczne zmniejszanie skutków uderzeń oraz dużą sprawność. Łańcuchy te są zmontowane z użyciem płytek z występami trapezowymi, zazębiających się z kołami uzębionymi. Dodatkowo mają płytki prowadzące, wchodzące w wycięcia w zębach koła łańcuchowego, których celem jest zabezpieczanie łańcucha przed zsuwaniem się z koła. Jak podkreśla Ireneusz Jakubowski, członek zarządu Bosch Rexroth Pneumatics, koła zębate wykonuje się zgodnie z wymaganiami klienta jako gotowe do montażu ze stali, z hartowanymi powierzchniowo zębami lub jako odlewy z żeliwa szarego lub z żeliwa sferoidalnego. Łańcuchy zębate stosuje się w hutnictwie szkła opakowaniowego, na liniach montażowych zakładów motoryzacyjnych, w obrabiarkach do metalu i w maszynach do obróbki drewna. Ponadto są używane szczególnie tam, gdzie łańcuchy tradycyjne pod względem konstrukcyjnym i wytrzymałościowym są zbyt słabe do przejęcia odpowiedzialności za przeniesienie napędu o ściśle określonych parametrach pracy, w tym dużej mocy.

– Jedyną przeszkodą w powszechnym zastosowaniu łańcuchów zębatych jest ich cena. Ze względu na technologię, zastosowane materiały oraz wysoką jakość produktów są one stosunkowo drogie, zapewniają jednak bezawaryjną pracę urządzenia, w którym są zastosowane. Ewentualne koszty związane z awarią łańcucha czy nieprawidłową jego pracą, powodującą powstawanie braków, są zbyt dużym obciążeniem dla użytkownika – tłumaczy Ireneusz Jakubowski. Dlatego coraz częściej w przypadku napędów ze zmiennym obciążeniem czy zastosowanych w nietypowych warunkach brane są pod uwagę łańcuchy zębate o dużej wytrzymałości, trwałości oraz wysokiej jakości wykonania. Ze względu na swoją specyfikę łańcuchy zębate nadal mają jednak niewielki, ale wzrastający udział w rynku łańcuchów napędowych.

Porównując odpowiedzi ankietowanych, warto podkreślić, że osoby biorące udział w sondażu sprzed dwóch lat nie wymieniły jako popularnego rozwiązania łańcuchów płytkowych, których ogniwa składają się z cienkich płytek stalowych połączonych przegubowo ze sworzniem. Aktualnie stanowią one podstawową grupę łańcuchów napędowych, co znajduje odzwierciedlenie w liczbach – łańcuchy te znajdują się w zakładach 40% osób uczestniczących w naszym najnowszym sondażu.

Do zadań specjalnych

Można zauważyć coraz większe zainteresowanie łańcuchami przeznaczonymi do pracy w trudnych warunkach środowiskowych, takich jak wilgoć, zapylenie czy duże obciążenie. W środowisku wilgotnym sprawdzają się łańcuchy wykonane m.in. ze stali nierdzewnej, odpornej na wpływ korozji, które z powodzeniem używane są w aplikacjach wymagających czystości oraz tam, gdzie stosowane są agresywne środki chemiczne. Idealnie sprawdzają się w środowisku kwaśnym i zasadowym, w obszarach kontaktu z produktami spożywczymi oraz w miejscach bezpośrednio narażonych na działanie wody i bardzo wysokiej lub niskiej temperatury, gdzie wymagana jest wysoka odporność na korozję. Ich wytrzymałość na rozciąganie wynosi około 65% wytrzymałości typowych łańcuchów wykonywanych ze stali węglowej. Dużą popularnością cieszą się także łańcuchy cynkowane, które gwarantują bardzo dobre przyleganie powłoki do metalu bazowego, a ponadto łączą przy tym wytrzymałość standardowych łańcuchów z dużą odpornością na korozję wynikającą z procesu cynkowania. W wypadku tych łańcuchów wytrzymałość na rozciąganie wynosi w przybliżeniu około 85% wytrzymałości typowych łańcuchów produkowanych ze stali węglowej. Podobną wytrzymałość na rozciąganie oraz odporność na korozję mają łańcuchy niklowane, które znalazły zastosowanie w butelkowaniu napojów. Do środowisk wodnych nadają się również np. łańcuchy Renold Hydro-Service, pokryte powłokami zabezpieczającymi przed korozją. Łańcuchy pokryte powłoką antykorozyjną charakteryzują się 30-krotnie większą odpornością na działanie rdzy w porównaniu ze standardowymi łańcuchami, są bardziej ekonomiczne i wytrzymalsze niż produkty wykonane ze stali nierdzewnej.

W niektórych aplikacjach potrzebne jest rozwiązanie idealnie dostosowane do warunków pracy. Wykorzystanie łańcucha o typowej specyfikacji w trudnych środowiskach zapylenia i atmosfery ściernej wpływa na znaczne skrócenie jego żywotności oraz wzrost ryzyka uszkodzenia, a tym samym przestoju. Żeby nie dopuścić do pojawienia się tak przykrych konsekwencji, warto zastosować łańcuch dostosowany do określonej funkcji. Przykładem takiego łańcucha jest produkt Renold Sovereign, poddawany specjalnej obróbce powierzchni, która gwarantuje dużo większą odporność na zużycie. Łańcuchy te są odporne na działanie pyłu oraz zanieczyszczeń wnikających w miejsca połączeń elementów tocznych, między sworzniami, tulejkami i płytkami, które wpływają na szybkie zużycie łańcuchów standardowych. Sprawdzają się doskonale w warunkach, w których występuje podwyższone tarcie (np. przy produkcji cegieł lub płytek ceramicznych) oraz w pracy z dużymi prędkościami. Łańcuchy te chętnie stosowane są w aplikacjach, gdzie nie ma możliwości przeprowadzania regularnej konserwacji bądź gdzie jest to bardzo utrudnione.

Z kolei z ekstremalnymi obciążeniami dobrze poradzą sobie np. łańcuchy Renold Synergy, których odporność na zużycie i charakterystyka robocza nie mają sobie równych. Technologia Synergy stanowi największą innowację w zakresie przenoszenia napędu od czasu wynalezienia łańcuchów tulejowych z rolkami. W niektórych zastosowaniach łańcuchy te znacznie zmieniły okres koniecznej wymiany – z comiesięcznego na raz w roku.

Łańcuchy przyjazne środowisku

– Coraz istotniejszą rolę, również w branży łańcuchowej, ma ochrona środowiska, w związku z czym dotychczasowe powłoki stosowane na pokrycia elementów łańcucha są zamieniane na te bardziej przyjazne środowisku. Do takich szkodliwych należą powłoki zawierające sześciowartościowy chrom, które zgodnie z dyrektywami unijnymi już zostały wycofane z zastosowania w przemyśle elektrycznym i motoryzacyjnym – wyjaśnia Zenon Hajtko z firmy Komerc.

Obecnie popyt w Europie na powłoki antykorozyjne zawierające sześciowartościowy chrom znacznie zmalał, a prawdopodobieństwo zakazu stosowania go w innych gałęziach gospodarki jest bardzo duże. Warto wiedzieć, że takie warstwy ochrony antykorozyjnej, jak: powłoki cynkowe pasywowane na żółto, czarno, oliwkowo oraz płatkowe powłoki cynkowe Dacromet zostały już objęte zakazem stosowania w wymienionych branżach. Ze względu na to, że sześciowartościowy chrom jest świetnym składnikiem warstwy pasywacyjnej, zwiększającym odporność antykorozyjną, pozostawiono możliwość stosowania go, redukując jego maksymalną dopuszczalną zawartość w warstwie ochronnej do 0,1%. Do takich należą białe i niebieskie warstwy ochronne, które są oparte na trójwartościowym chromie, natomiast sześciowartościowy chrom występuje w nich w ilościach poniżej granicy wykrywalności.

Alternatywą dla sześciowartościowego chromu jest zastosowanie powłok nanoszonych metodą nieelektrolityczną: cynkowane mechanicznie z pasywacją białą lub niebieską oraz płatkowe powłoki cynkowe. Powłoki te charakteryzują się dużą odpornością na korozję, doskonale nadają się również do stosowania w materiałach o wysokiej twardości bez obaw o wystąpienie kruchości wodorowej. Do tego rodzaju powłok zalicza się także Geomet.

Rozwiązaniem przyjaznym środowisku są również łańcuchy bezobsługowe nowej generacji. Jak wiadomo, w zależności od przeznaczenia wybiera się taki łańcuch napędowy, który wymaga konserwacji (stosowane zwykle w maszynach drukarskich, rolnictwie, transporcie, przemyśle spożywczym) bądź samosmarujący, stosowany tam, gdzie utrudnione lub niemożliwe jest ręczne smarowanie, ale też przy pracy z dużą prędkością. Ogromnym atutem łańcuchów niewymagających smarowania jest brak ich ujemnego wpływu na środowisko, na co zwraca uwagę coraz większa grupa użytkowników.

Trwałość nade wszystko

Jak pokazuje wykres 1, trwałość jest głównym kryterium branym pod uwagę przy zakupie łańcucha napędowego.

– W przypadku łańcuchów z powłoką antykorozyjną istotne jest, żeby były one nie tylko odporne na korozję – jak łańcuchy nierdzewne – ale także, aby ich wytrzymałość była taka jak łańcuchów ze stali węglowej – mówi Zenon Hajtko.

Dla klientów ważne są także takie czynniki, jak parametry techniczne, cena oraz marka.

Naszym respondentom zadaliśmy pytanie: łańcuchy napędowe jakich producentów używane są w firmie? Oto jakie uzyskaliśmy odpowiedzi: Tsubaki (64%), Bosch Rexroth (43%), Włomet (29%), Bud-Mech (21%) oraz Kahi, Renold, AIP (14%).

– Kluczową rzeczą poza ceną i jakością jest również termin dostawy – czasami ten właśnie czynnik decyduje przede wszystkim o wyborze dostawcy przez klienta – uważa Paweł Czop, specjalista ds. marketingu, Spomasz Zamość.

Między ceną łańcucha a jego trwałością istnieje duża zależność. Żeby to zobrazować, posłużmy się pewnym przykładem. Renold jako światowy lider w produkcji łańcuchów oferuje ten sam typ łańcucha (np. 08B-1) w minimum 7 odmianach. Na przykład marka Renold AS/BlueBox jest ok. 3 razy droższa niż najtańsza marka Renold SD (Standard Duty), ale czas pracy łańcucha marki AS/Blue-

Box jest od 3 do 5 razy dłuższy niż SD. Tak więc koszt droższego łańcucha szybko się zwraca (pomijając koszty przestoju, wymiany, wypisania nowego zamówienia itd.). Najdroższa marka Renold Synergy zapewnia kilkanaście razy dłuższą pracę niż typowe łańcuchy spotykane na rynku.

Również wymienione wcześniej czynniki, takie jak cena, jakość oraz czas wykonania i dostawy w dzisiejszych realiach decydują o utrzymaniu się producentów łańcuchów napędowych na rynku. – Z moich obserwacji wynika, że w Polsce produkcja łańcuchów o małych podziałkach (poniżej 1 cala) jest nieopłacalna, gdyż większość zapotrzebowania pokrywa towar z importu. Firmy handlowe wypierają tutaj producentów głównie ceną i dostępnością od ręki. Dla rodzimych producentów z kolei szansą stają się większe podziałki, niestandardowe rozwiązania konstrukcyjne, łańcuchy z nietypowych materiałów, jak specjalne stale kwasoodporne czy żaroodporne. Konkurencyjność rodzimych producentów podnoszą coraz niższe koszty wytwarzania, co związane jest z rozwojem myśli technologicznej, ciągłym unowocześnianiem oraz automatyzacją procesów produkcyjnych – mówi Paweł Czop.

Dobre opinie o dostawcach

Ankietowaną grupę zapytaliśmy także, jak oceniają jakość usług i kompetencje krajowych dostawców łańcuchów napędowych. Ponad połowa (53%) zaznaczyła odpowiedź „dobrze”, a pozostała część (47%) „bardzo dobrze”. Dla osób biorących udział w sondażu istotne są takie aspekty, jak: natychmiastowa pomoc i wsparcie techniczne, umiejętność dostosowania oferty do potrzeb klienta, fachowe doradztwo, brak problemów z kontaktem i informacjami, terminowość dostaw oraz wysoka jakość oferowanych produktów.

Niemal wszyscy sondowani (93%) pragnący nabyć nowe łańcuchy napędowe skorzystają z oferty tego samego producenta (wykres 2).

Awarie to rzadkość

Zdaniem ankietowanych awarie łańcuchów napędowych nie należą do zjawisk częstych. Wręcz przeciwnie. W ich opinii do usterek dochodzi bardzo rzadko lub w ogóle (27%), czasami (20%) lub rzadko (13%). Tylko 7% twierdzi, że awarie zdarzają się bardzo często lub często (7%).

Jeśli dochodzi już do awarii, to są to najczęściej różnego rodzaju uszkodzenia mechaniczne, takie jak zerwanie łańcucha, wytarcie elementów.

Zdaniem Piotra Koniora z firmy Brammer napędy łańcuchowe są mało awaryjnym systemem przenoszenia napędu (jeśli są odpowiedniej jakości). Do głównych przyczyn uszkodzeń tych napędów należą: zbyt duże obciążenia, brak odpowiedniego smarowania i zanieczyszczenie cząstkami stałymi lub praca w środowiskach agresywnych chemicznie.

Łańcuchy napędowe z roku na rok stają się coraz mniej awaryjne, również dzięki nowoczesnym narzędziom służącym do monitoringu. Na przykład Renold ma tzw. Smart Link, który zapewnia śledzenie pracy łańcucha od podziałki 1’’ wzwyż i diagnozowanie zużycia oraz zapobieganie nieoczekiwanym awariom.

Plany zakupowe

Przyjrzyjmy się teraz wydatkom planowanym na zakup łańcuchów napędowych w ciągu najbliższych 6 miesięcy w porównaniu z okresem wcześniejszym. Prawie połowa (47%) ankietowanych chce uszczuplić kwotę przewidzianą na ten cel, ponieważ aktualnie nie widzi realnej potrzeby nabywania nowych produktów (wykres 3). Część tych osób zastój zakupowy argumentuje zredukowaniem tempa pracy zakładu oraz wystarczającą ilością stanów magazynowych.

Zupełnie inaczej wyglądały plany zakupowe osób biorących udział w ankiecie przeprowadzonej przez redakcję magazynu Inżynieria i Utrzymanie Ruchu Zakładów Przemysłowych dwa lata temu. Wówczas ponad połowa (53%) deklarowała chęć zakupu łańcuchów napędowych w ciągu najbliższego roku. Czyżby różnice w odpowiedziach wynikały z poprawy jakości łańcuchów, a co za tym idzie – coraz rzadszej potrzeby wymiany zużytego łańcucha na nowy? To bardzo prawdopodobne.

– Mimo że Hans Renold pierwszy na świecie opatentował łańcuch w roku 1880, do dzisiaj są one używane, a ze względu na swoją prostotę, niezawodność, ekologiczność i inne atuty będą pewnie jeszcze używane przez następne stulecia – podsumowuje Jacek Zatoń.

UR

Autor: Agata Grabowska