Prolonger la durée de vie des chaînes à rouleaux

Les entraînements par chaîne à rouleaux sont l'un des principaux systèmes utilisés dans l'industrie pour transmettre la puissance et transporter des produits. Étant donné que les entraînements par chaîne à rouleaux sont largement utilisés, la productivité dépend fortement des performances de la chaîne à rouleaux. Une chaîne à rouleaux qui souffre d'un allongement prématuré (étirement) dû à l'usure et doit être remplacée fréquemment aura un impact négatif sur la productivité et augmentera le coût de l'opération.

Cet article fournit des informations qui vont au-delà des facteurs évidents qui prolongent la durée de vie de la chaîne à rouleaux (lubrification et entretien général) et examine d'autres facteurs tels que la fabrication, la préparation et l'assemblage des composants de la chaîne à rouleaux. Ces facteurs sont essentiels pour atteindre une durée de vie maximale.

Figure 1. Diagramme d'usure.

Lubrification et entretien : L'importance d'une lubrification et d'un entretien appropriés de la chaîne à rouleaux pendant le fonctionnement ne peut pas être surestimée. Le strict respect du type et de la méthode de lubrification, sur la base des spécifications du variateur, non seulement réduira l'usure, mais produira d'autres avantages tels que les charges d'impact d'amortissement et la dissipation de chaleur. Mais la lubrification n'est qu'une partie du processus nécessaire pour maximiser la durée de vie de votre variateur. Le choix d'une chaîne de qualité sera tout aussi important.

Usure de la chaîne : Une chaîne à rouleaux est une série de paliers lisses connectés qui s'articulent lorsqu'ils entrent et sortent des pignons. Cette articulation entraîne une usure des axes et des bagues. Au fur et à mesure que le matériau s'use de ces surfaces, la chaîne à rouleaux s'allonge progressivement (Figure 1).

L'allongement dû à l'usure est un phénomène normal pendant le fonctionnement de l'entraînement. Le taux d'usure dépend de plusieurs facteurs; ceux-ci incluent :une lubrification appropriée, la charge, ainsi que la fréquence et le degré d'articulation entre les axes et les bagues. La fabrication des composants d'usure critiques, les axes et les bagues, exige la plus grande attention aux détails. Cela commence par la sélection appropriée des matières premières, la fabrication des pièces et la préparation des pièces avant et y compris l'assemblage. Tous ces éléments sont essentiels pour obtenir des performances maximales. Si les composants d'usure ne sont pas de la plus haute qualité, la durée de vie de la chaîne à rouleaux en souffrira quels que soient les autres facteurs.

Mesure de l'allongement de l'usure : Des mesures d'usure peuvent être effectuées pour déterminer si la chaîne s'est allongée à une longueur où le remplacement est nécessaire. Pour garantir des résultats précis, les mesures de longueur sur la chaîne à rouleaux doivent être effectuées lorsque la chaîne est sous tension. Si la chaîne est mesurée alors qu'elle est encore sur les pignons, le système doit être éteint et toutes les procédures de sécurité suivies. Mesurez l'envergure serrée de la chaîne. Si la chaîne a été retirée des pignons, la charge de mesure spécifiée par l'ANSI doit être appliquée à la chaîne de manière à éliminer le mou.

Mesurez aussi près que possible du centre d'une broche au centre d'une autre. Plus les pas (broches) contenus dans la mesure augmentent la précision. Si la valeur mesurée dépasse la valeur nominale de plus que le pourcentage autorisé, vous devez remplacer la chaîne. L'allongement d'usure maximal admissible est d'environ 3 % pour la plupart des applications industrielles, en fonction de la conception des pignons. L'usure de chaîne admissible, en pourcentage, pour les grands pignons de 68 dents ou plus peut être calculée à l'aide de la relation 200/N, où N est le nombre de dents du grand pignon. Cette relation est souvent utile car l'allongement d'usure de chaîne maximum admissible normal de 3 % n'est valable que jusqu'à 67 dents dans le grand pignon. Dans les entraînements à entraxe fixe, les chaînes fonctionnant en parallèle ou lorsqu'un fonctionnement plus fluide est requis, limitent l'usure à environ 1,5 %.

Par exemple, si 12 pas (12 broches) d'une chaîne #80 ont été mesurés et que le résultat était de 12,360 pouces ou plus (en utilisant 3 pour cent comme usure maximale admissible), vous devez remplacer la chaîne. Tout ce qui est inférieur à 12,360 pouces serait toujours acceptable selon la plupart des normes industrielles.

Figures 2 et 3. La goupille de droite a une profondeur de boîtier beaucoup plus faible que la goupille de gauche.

Fabrication : La fabrication des composants d'usure doit être effectuée de manière à obtenir l'assemblage et les performances souhaités conformément aux spécifications du fabricant de la chaîne. Les broches sont "étirées à froid" à travers une matrice pour créer un diamètre avec des tolérances dimensionnelles très proches. Les broches subissent ensuite un processus de meulage sans centre qui élimine toutes les imperfections de surface, laissant la surface des broches avec une finition semblable à un miroir. Cette finition donne à la surface une zone d'appui uniforme qui répartit uniformément la pression portante sur toute la longueur de la goupille. En fin de compte, l'usure de la goupille est uniformément répartie sur toute la longueur de la goupille, prolongeant la durée de vie de la chaîne.

Les bagues subissent également un processus de meulage pour assurer une surface d'appui uniforme. Des tolérances serrées sur les diamètres intérieur et extérieur de la bague sont spécifiées pour assurer la rondeur. La rondeur de la douille est critique, fournissant la zone de contact maximale entre la goupille et la douille. Toute surface irrégulière dans la zone de contact entraîne une usure accélérée et une durée de vie de la chaîne raccourcie. Chaque étape des processus de fabrication d'un fabricant de chaînes est conçue pour conférer aux composants d'usure des caractéristiques qui maximisent collectivement les performances d'usure de la chaîne.

Traitement thermique : Un traitement thermique approprié des composants d'usure est un aspect critique pour une durée de vie optimale. Les propriétés mécaniques et physiques des composants d'usure peuvent être tellement altérées par le traitement thermique que, s'il est mal fait, il pourrait en résulter plus de mal que de bien. Par conséquent, le traitement thermique doit être compris et étroitement contrôlé pour obtenir les résultats les plus efficaces. Avec ces critères à l'esprit, certains fabricants de chaînes emploient leur propre métallurgiste et leur propre personnel de laboratoire pour surveiller de près et maintenir les normes de qualité les plus élevées.

Les goupilles et bagues standard sont cémentées ou cémentées. Ce processus transforme l'extérieur des pièces en une surface dure et résistante à l'usure, mais permet au noyau interne de rester solide et ductile pour absorber les charges de choc normales.

Les deux éléments clés du traitement thermique des composants d'usure sont la dureté et la profondeur du boîtier. Ces éléments doivent se situer dans la plage permettant une résistance à l'usure et une durabilité maximales. Si la profondeur de la dureté de cémentation est trop importante, la pièce devient cassante et peut se casser pendant le fonctionnement. Si la profondeur de la dureté de la casse est trop faible, la dureté de la casse s'usera prématurément et entraînera un allongement rapide.

Sur la figure 2, une photo microscopique montre la profondeur du boîtier d'un axe de chaîne à rouleaux. La profondeur du boîtier peut être vue comme l'anneau gris plus clair indiqué par les flèches rouges. Une faible profondeur de boîtier est préjudiciable à la durée de vie de la chaîne, la faisant s'allonger rapidement après l'usure de la faible dureté du boîtier.

En raison de la ligne fine entre un composant d'usure qui a été correctement traité thermiquement et un autre qui ne l'a pas été, certains fabricants de chaînes exploitent leur propre service de traitement thermique pour s'assurer que tous les aspects du processus sont étroitement contrôlés.

Figure 4. Tableau de précharge.

Précharger : Après assemblage, le fabricant de chaînes applique une charge initiale aux chaînes, appelée précharge. Cette précharge se rapproche de la charge maximale recommandée en service. Le préchargement peut être effectué de manière statique ou dynamique. Le préchargement est effectué en tant qu'alignement final des divers composants de la chaîne tels que les axes, les bagues et les plaques de liaison.

Le préchargement aide à éliminer considérablement l'allongement initial souvent trouvé dans les chaînes de qualité inférieure. L'élimination de cet allongement initial peut augmenter la durée de vie utile. Le tableau de précharge (Figure 4) illustre les avantages de la précharge en augmentant la durée de vie. La chaîne qui n'a pas ou peu de précharge appliquée subira un allongement important lors du démarrage initial de l'entraînement avant de se stabiliser. La chaîne s'allongera ensuite à une vitesse constante jusqu'à ce que la dureté de la casse sur les composants d'usure disparaisse et que la chaîne subisse un allongement rapide. La chaîne qui a été correctement préchargée a très peu d'allongement lors du démarrage initial, ce qui entraîne une durée de vie supplémentaire.

Coûts-avantages : En fin de compte, tout cela s'ajoute à une chaîne à rouleaux de haute qualité et hautes performances qui améliorera les performances de vos entraînements et, à long terme, maintiendra les coûts bas.

Cet article a été fourni par Diamond Chain Company. Pour plus d'informations à ce sujet, visitez www.diamondchain.com ou appelez le 800-872-4246.