Láncmeghajtók és láncfajták teljes útmutatója: alapvető ismeretek mérnököknek

​

A láncos hajtások kiemelkedő fontosságú mechanikai teljesítményátviteli megoldásként tűnnek fel, amelyeket széles körben használnak alkatrészek közötti teljesítményátvitelre – akár hosszabb távolságokon (például 5 emeletes tengeri motoroknál) akár röviden (például kerékpároknál). Ezek tartoznak az öt leggyakoribb mechanikai teljesítményátviteli módszer közé, amelyek a csatolókat, fogaskerék hajtásokat, szíjhajtásokat és orsóhajtásokat is magukban foglalják. Minden módszernek megvannak az egyedi előnyei és hátrányai, ezért a mérnököknek gondosan mérlegelniük kell ezeket a tényezőket, hogy az adott alkalmazáshoz a legoptimálisabb választást hozhassák. Ez a cikk a láncos hajtások alapjait, osztályozásukat, a leggyakoribb láncfajtákat, kiválasztási szempontokat, valamint előnyeiket és hátrányaikat tárgyalja.

Mi a láncos hajtás?

A láncos hajtás egy olyan mechanikai teljesítményátviteli rendszer, amely egy lánc segítségével juttatja át a teljesítményt egyik helyről a másikra. Egy tipikus láncos hajtás két vagy több fogaskerékből (fogazott kerekekből) és a láncból áll – a láncszemek nyílásai a fogaskerekek fogaira illeszkednek.
Amikor az elsődleges meghajtó (például villamosmotor vagy belső égésű motor) forog, a tengelyéhez rögzített fogaskereket is meghajtja. Ez a forgás a fogaskerék köré csavarodott láncot is hajtja, amely így mechanikai erőt visz át a meghajtott tengelyre, hatékonyan továbbítva az energiát.

Főbb összehasonlítások más átviteli módszerekkel

Szíjhajtásokkal szemben: A láncos hajtásoknál nincs csúszás, így a sebességáttétel mindig állandó. Ez kiküszöböli a teljesítményátvitel késleltetését, így különösen alkalmasak belső égésű motorok időzítőláncolatához. A láncos hajtásoknál a teljesítményveszteség csupán a láncszemek és a fogaskerekek közötti súrlódásból adódik, ezért mechanikai hatásfokuk magasabb.
Fogaskerék-hajtásokkal szemben: A láncos hajtások rugalmasabbak az üzemeltetési távolság szempontjából. Akkor is kiválóan használhatók, ha a tengelyek távolsága nagyobb, mint amit a fogaskerekek képesek áthidalni, miközben a szerkezet kompakt marad. Emellett egyetlen lánc egyszerre több tengelyt is meghajthat – ez a funkció a fogaskerekek esetében ritkán valósítható meg.

Láncos hajtások típusai (funkció szerint)

A láncos hajtásokat három fő típusra osztják a fő funkciójuk alapján, amelyek mindegyike különféle alkalmazási igényekre van szabva:

1. Teljesítményátviteli láncos hajtások

 Kizárólag arra kialakított hajtóláncok, hogy teljesítményt vigyenek át két tengely között; ezek a hajtóláncok egy gyakori problémát oldanak meg: a legtöbb teljesítményt termelő gép (pl. motorok szivattyúkban) nem tudja helyben felhasználni a termelt teljesítményt.
Gyakori alkalmazás: Kerékpárok, mezőgazdasági gépek, kompresszorok és motoros vezérműtengelyek – mind a teljesítményátviteli láncokra támaszkodnak a teljesítmény forrásától a felhasználási ponthoz való eljuttatásához.

2. Szállítóláncos hajtások

A szállítóláncos hajtások anyagmozgatásra specializáltak. Több száz különféle kialakítással rendelkeznek, amelyek különféle tulajdonságokra optimalizáltak, például alacsony súrlódás, magas hőmérséklet-állóság, vegyszerállóság, antistatikus képesség vagy mágneses jellemzők. A láncokhoz különféle igényekhez igazított szerelvények is hozzáadhatók.
Ipari felhasználás: Széles körben alkalmazzák csomagolásban, gépjárműgyártásban, élelmiszer- és italtermelésben, gyógyszeriparban és textiliparban hatékony anyagszállításhoz.

3. Emelő- és húzólánc-hajtások

Ezeket a lánc-hajtásokat nehéz terhek emelésére és süllyesztésére használják gépekben, gyakran csörlőkkel együtt dolgoznak, csökkentve az erőfeszítést. Példák közé tartoznak láncos csörlők (kézi, elektromos vagy pneumatikus), melyek gyakoriak autószerelő műhelyekben, munkahelyeken, építkezéseken, hajók géptermeiben és üzemekben – akár 20 tonnás terhek emelésére/süllyesztésére képesek.
Az emelőláncok tovább oszlanak két alcsoportra:

Elliptikus láncok (tekercsláncok): Közepes vagy kisebb terhelés, alacsony sebességű emelésre használják. Gyepláncuk elliptikus, hegesztéssel összekapcsolt. Négyzetes gyeplánc néha alternatíva, de kerülendő a rossz feszültségeloszlás és a csomózódás problémái miatt.
Szegecsekkel ellátott láncok: Nagy teherbírású alkalmazásokra ajánlottak. Minden láncszem belső szélességébe szegecset építenek be, amely megakadályozza a csomózódást, és növeli a szilárdságot és tartósságot. Ezeket általában hajókötélhorgonyokban és más nehéz ipari emelőberendezésekben használják.

Gyakori láncfajták láncos hajtásokban

Ötféle láncfajta uralkodik az ipari és kereskedelmi alkalmazásokban, mindegyiknek megvan a saját szerkezete és előnyei:

1. Görgős láncok (Csapágyas görgős láncok)

A legismertebb láncfajta, a görgős láncokat (vagy csapágyas görgős láncokat) széles körben használják kerékpárok, motorkerékpárok és szállítóberendezések meghajtására. Általában egyszerű szénacélból vagy acélötvözetekből készülnek.
Szerkezet: Belső lemezekből (görgős lemezek), külső lemezektől (csapszeges lemezek), csapágyakból, csapszegből és görgőkből áll. A görgők egyenletesen el vannak osztva a láncszemek között, és a fogaskerék fogazatával kapcsolódva adják át az erőt.
Fő előnyök: A görgők szükség szerint forognak a fogaskerék fogainak érintkezésekor, így minimalizálva az energiael veszteséget. Átviteli láncok esetén a görgők mindkét oldalán található görgőlemezek magassága meghaladja a görgő átmérőjét – megakadályozva, hogy az oldallemezek érintkezzenek a fogaskerekekkel, és vezetőként működve megelőzve a lánccsúszást. Szállító görgőláncok esetén a görgő átmérője nagyobb, mint az oldalsó rúd magassága, így kizárja az oldalrudak és a szállítópálya közötti érintkezést, csökkentve a súrlódást. Többágú görgőláncok is elérhetők nagy teljesítményigény esetén, lehetővé téve alacsonyabb sebességeket és kisebb lépések alkalmazását ugyanazon terhelési követelmények mellett.

2. Csendes láncok (Fordított fogazású láncok)

A hagyományos láncmeghajtások gyakran zajosak, így nem alkalmasak zajérzékeny környezetekre, mint például zárt terek, bányák vagy lakóterületek. A csendes láncok (vagy fordított fogazású láncok) ezt a problémát megoldják, mivel csendesen működnek, miközben nagy teljesítményt képesek átvinni magas sebességek mellett.
Szerkezet: Sík lemezekből áll, melyeket sorokban egymásra helyeznek és egy vagy több csap által kötnek össze. Minden elem alja a fogaskerék fogazatával összhangban lévő profillal rendelkezik, biztosítva a sima kapcsolódást.
Teljesítmény: A terhelhetőség, húzószilárdság és a lánc szélessége növekszik a láncszemekben található síklemezek számával.

3. Láncszemláncok

A legegyszerűbb láncfajta, a láncszemláncok csapokból és lemezekből állnak – a lemezek felváltva működnek csapszemként és forgószemként. Ezek nem kapcsolódnak fogaskerekekhez; helyette tárcsákon futnak vezetés céljából.
Alkalmazás: Ideális emelésre és kiegyensúlyozásra, például liftben, targoncában, oldalazó emelőkocsiban és liftoszlopokban. Ezek az alacsony sebességű gépek a láncra nagy statikus terhelést és minimális üzemi terhelést helyeznek, és a láncszemláncok kiválóan bírják az ütést és tehetetlenséget.
Kritikus követelmény: Képesnek kell lennie elviselni a nagy húzófeszültséget nyúlás vagy törés nélkül, valamint elegendő szakadószilárdsággal kell rendelkeznie a fáradásállósághoz. A kenési és környezeti feltételeket a tervezés során figyelembe kell venni.

4. Síktetejű láncok

Kizárólag szállításra használják, a síklapú láncok a szállítószalagokat és övfutásokat helyettesítik, a szállítandó anyagot közvetlenül a láncszemeken lehet szállítani.
Felépítés: Az egyes láncszemek általában acéllemezekből készülnek, melyeknek az alján hordó alakú üreges kiemelkedések találhatók. A csapszegek ezekbe a kiemelkedésekbe fúrnak, így kötik össze a szomszédos láncszemeket, lehetővé téve a mozgást csupán egy irányban. A speciális síklapú láncok oldalirányban is hajlíthatók (módosított csapszerkezet segítségével), lehetővé téve a szállítóberendezés íves szakaszokon való áthaladását.
Alkalmazás: Alacsony sebességű szállítóberendezésekben használják anyagok szállítására összeszerelő sorokban.

5. Mérnöki acélláncok

A mérnöki acélláncokat az 1880-as években fejlesztették ki, különösen kemény környezeti feltételekhez és igényes alkalmazásokhoz tervezték őket. Forgalmas acélból készülnek (néha hőkezelt változatban, a megnövelt szilárdság érdekében), és az alkatrészek között nagyobb hézagok vannak, amelyek lehetővé teszik a por, kosz és abrazív anyagok kezelését üzem közben.
Modern felhasználás: Főként anyagmozgatáshoz használt láncszállítóként alkalmazzák, de egyesek hajtásra is szolgálnak. Ezeket láncszállítókon, villástargoncokon, kosáremelőkön és fúróberendezéseken használják – javított szilárdság, kopásállóság, teherbírás és lépésköz révén megfelelnek a modern ipari igényeknek.

A megfelelő lánc hajtás kiválasztása

A helyes lánc hajtás kiválasztásához meg kell vizsgálni az alkalmazási igényeket, hogy kizárjuk a nem megfelelő típusokat. A figyelembe veendő főbb szempontok a következők:

1. Terhelés

Meg kell határozni az átvihető teljesítményt – a láncnak el kell viselnie a meghajtó egység által generált teljesítményt. Pontos számítások kritikus fontosságúak a biztonság szempontjából, és ajánlott elegendő biztonsági tényező alkalmazása.

2. Lánchajlás sebessége

Nem minden lánc hajtás működik nagy sebességen; egyesek alacsony sebességre vannak kialakítva. Számítsa ki a szükséges sebességet, és győződjön meg róla, hogy az a lánc ajánlott sebességtartományában van, hogy leszűkítse a lehetőségeket.

3. Tengelyelrendezés

A legtöbb lánc hajtás csak párhuzamos tengelyekkel működik. Ha a tengelyek nincsenek egyenesen behangolva, akkor fogaskerék hajtás lehet a jobb alternatíva.

4. Tengelytávolság

A tengelytávolság ajánlott értéke 30–50-szerese a lánc osztásközének. Emellett biztosítani kell, hogy a kisebb fogaskeréken legalább 120°-os érintkezési ív legyen; ha a fogaskerék fogszáma kicsi, legalább öt fognak kell lennie érintkezésben a láncsal egy adott időpontban.

5. Üzemi környezet

A környezet határozza meg a láncnak a nedvességgel, szennyeződéssel, kopással, korrózióval és magas hőmérséklettel szembeni ellenállását. Ugyancsak befolyásolja a rezgéseket, a zajszintet és a fáradási szilárdságot. Például zajérzékeny területeken előnyben részesítik az invertált fogazatú láncokat (néma láncokat).

6. Kenés

A láncmeghajtások többségének kenésre van szüksége a kopásállóság meghosszabbítása érdekében. A lánc típusa, mérete, terhelése és sebessége határozza meg a kenés módját (kézi, cseppenkénti, olajfürdős vagy kényszerkenés). Elérhetők öntisztító láncok is – ezek olajjal telített sinterelt műanyagból vagy fémből készült csapágyakat használnak, amelyek folyamatos kenést biztosítanak külső karbantartás nélkül.

A láncmeghajtás előnyei

Képes hosszabb távolságon át továbbítani a nyomatékot.
Nincs csúszás (a szíjhajtásokkal ellentétben), így biztosítja az állandó teljesítményt.
Kompaktabb, mint a szíjhajtások, így viszonylag kis helyen is elfér.
Egyetlen lánc-hajtás több tengelyt is meghajthat.
Rugalmasság, magas hőmérsékleten és különböző környezetekben (száraz, nedves, kopácsoló, korróziós stb.) is működőképes.
Alacsony súrlódású rendszer, amely magas mechanikai hatékonyságot garantál.

A lánc-hajtások hátrányai

Nem használható nem párhuzamos tengelyekkel.
Hajlamos a zajra és rezgésekre működés közben.
A tengelyek nem megfelelő igazítása lánc csúszást okozhat.
Egyes tervek folyamatos kenést igényelnek.
Általában szükség van egy tokra a védelemhez.
Időszakos feszítés (pl. lazítók segítségével) szükséges a teljesítmény fenntartásához.

​