Есть вопросы? Ждем ВАС: звононите, пишите, голосовое сообщение на WhatsApp 89273197777
РЕЗИНОВЫЕ ИЛИ ПОЛИУРЕТАНОВЫЕ?
ЛУЧШЕ РЕЗИНОВЫХ -ПОЛИУРЕТАНОВЫЕ!
РАЗБЕРЕМСЯ С ИНЖЕНЕРНЫМ ПОДХОДОМ В ЦИФРАХ!
ДОКАЗАТЕЛЬСТВА В СТАТЬЕ!
Полиуретан является универсальным полимерным материалом, который используется в различных отраслях промышленности, строительстве и в быту. Этот материал обладает высокими прочностными характеристиками и диэлектрической проницаемостью, а также хорошо поддается механической обработке. Кроме того, для изделий из полиуретана характерна стойкостью к воздействию агрессивных сред и атмосферных явлений, износостойкость и долговечность.
Полиуретан широко используют и в качестве аналога для изделий из резины. Чаще всего из этого материала выполняют уплотнители и электроизоляционные элементы в автомобилях и других видах транспорта. Именно поэтому достаточно часто перед владельцами автомобилей возникает вопрос, не лучше ли заменить детали из резины на аналогичные, выполненные из полиуретана.
В этом вопросе мы и попробуем разобраться.
Чтобы понять, чем отличается резина от полиуретана, рассмотрим их основные физико-механические и эксплуатационные характеристики. Для удобства сравнения сведем все данные в таблицу:
| Показатель | ||
|---|---|---|
| Полиуретан | Резина | |
| Твердость по Шору (шкала А) | 40 98 | 65-95 |
| Предел прочности при разрыве, кг/см2 | 312 | 115 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 500-600 | 300 |
| Сопротивление раздиру, кг/см2 | 58 | 20 |
| Усадка, % | 33,5 | 35-40 |
| Эластичность, % | 40 | 30 |
| Абразивная стойкость (Н22) | 10 | 2 |
| Температурный предел хрупкости, 0С | 77 | -70 |
| Рабочий диапазон температур, 0С | 70 +120 | 30 +50 |
| Коэффициент морозостойкости | 58 | 20 |
| Истираемость, м3/ т·Дж | 11,25 26,6 | 45-80 |
Резина представляет собой продукт вулканизации каучука. Такой материал отличается небольшой себестоимостью, что и обусловило его частое использование во многих отраслях промышленности.
Однако из приведенной таблицы видно, что резина уступает полиуретану по прочности и эластичности, а также обладает меньшим диапазоном рабочих температур. Кроме того, резина менее устойчива к действию влаги, химических веществ и в значительной степени подвержена износу в процессе эксплуатации.
Каждый автовладелец рано или поздно сталкивается с необходимостью замены отдельных деталей или целых узлов автомобиля. И здесь приходится выбирать не только производителя запчастей, но и обращать внимание на материал, из которого они изготовлены. Например, во многих автомобилях втулки ходовой части выполнены из резины. Такие втулки часто идут в заводской комплектации автотранспорта, так как они отличаются невысокой стоимостью. Однако в процессе эксплуатации втулки из резины достаточно быстро изнашиваются, что требует их частой замены.
Поэтому часто приходится выбирать: заменить ли резиновую втулку полиуретановой или нет. В ситуации следует обратить внимание на следующие критерии:
Преимуществом резиновых втулок является их цена, но по износостойкости, надежности и долговечности они существенно уступают изделиям из полиуретана. Кроме того, полиуретановые втулки являются более универсальными, так как подходят для эксплуатации в любых климатических зонах. Также полиуретан обеспечивает лучшую амортизацию подвески автомобиля и не деформируется под воздействием больших усилий, однако, в промышленности, полиуретан обладает некоторым вредом для здоровья человека.
Таким образом, если выбирать, что лучше в подвеске резина или полиуретан, следует отдать предпочтение полиуретану. Этот материал обеспечит высокую безопасность движения автомобиля при любых погодных условиях, а также позволит сократить расходы на техническое обслуживание транспортного средства.
Зубчатые ремни применяются во всех отраслях промышленности, в передачах промышленного и бытового оборудования, приборах, машинах, механизмах, и автотранспорте. Спектр их применения очень широк. И их полная классификация, соответственно, имеет просто непомерный объём. Существуют десятки различных профилей и подвидов зубчатых ремней, каждый из которых, хоть и немного, но отличается от других своими полезными свойствами. Вникать в обозначения и свойства для каждой модели ремня особого смысла не имеет, тем более, один и тот же ремень может иметь разные условные обозначения у разных производителей. Поэтому мы затронем лишь основные свойства и особенности разных типов зубчатых ремней и материалов, из которых эти ремни изготавливают.
Почему же зубчатые ремни получили такое широкое распространение?
Конечно же дело в том, что их использование даёт ряд плюсов!
Таких как:
Зубчатый ремень представляет собой ленту с зубьями на внутренней поверхности, состоящую из несущего слоя, выполненного из стального троса или шнура из синтетических волокон, и эластичного связующего материала. Эти тросы образуют прочный каркас, называемый кордом, являющийся несущим элементом ремня при передаче окружного усилия от одного шкива к другому. Для повышения износостойкости зубья ремня, выполненные из резины, могут быть покрыты нейлоновой тканью.
Где приобрести качественные зубчатые ремни? Купить зубчатые ремни для ЧПУ и 3D-принтеров можете в нашем магазине 3DIY с доставкой по всей России
Начнём с материалов. С ними всё довольно просто, основных разновидностей материалов, из которых может быть выполнен ремень, всего две:
Первый вариант резина. Основным компонентом резиновой смеси в ремнях выступает неопрен (или хлоропреновый каучук). Зубчатые ремни из хлоропреновой резины имеют определённые плюсы:
Второй вариант материала для зубчатых ремней износостойкий полиуретан. Зубчатые ремни из полиуретана имеют следующие плюсы:
Корд ремня может быть изготовлен из полиэстера, нейлона, стекловолокна, углеволокна и других волокнистых и синтетических материалов. Эти неметаллические корды придают ремню разную степень прочности, при этом позволяя ему быть весьма гибким. Эта гибкость позволяет использовать в передаче с такими ремнями шкивы и ролики как малых диаметров, так и больших.
Корд ремня может быть и металлическим, например, изготовленным из стали. Такой корд обеспечивает высокую прочность ремня, однако, является не очень гибким, поэтому в передачах с такими ремнями стараются использовать шкивы и ролики большего диаметра, в сравнении с передачами где корд ремня выполнен НЕ из металла.
Разновидностей зубчатых ремней действительно существует чрезвычайно много! Давайте попробуем разобраться, какие ремни существуют, и в чём их уникальные особенности!
В зубчато-ременных передачах передача движения производится посредством зацепления зубьев шкива с зубьями ремня, поэтому большое внимание проектировщики уделяют форме зуба, что определяет надежность сцепления в передаче. От формы зубьев зависит распределение напряжения на всей поверхности ремня и нагрузка на сами зубья. Зубья могут иметь трапецеидальный, полукруглый, или криволинейный профиль. Полукруглый профиль в сравнении с трапецеидальным, обеспечивает более равномерное распределение напряжений в ремне и возможность повышения нагрузок на 40 %, более плавный вход зубьев в зацепление. Однако зубчатые ремни с трапецеидальными зубьями выполняются с бОльшим диапазоном шага, к тому же технологии их изготовления гораздо проще. Обращаем ваше внимание на то, что крайне похожие друг на друга профили ремней разных производителей могут иметь едва заметные отличия в размерах зуба. Эти различия могут сказаться на эффективности и работоспособности передачи при замене ремня, поэтому зачастую рекомендуется заменять ремень на такой же, не меняя производителя.
Профиль может отличаться не только формой зуба, но и его величиной. Чем больше размер зуба, тем лучше его сцепление со шкивами, что уменьшает вероятность проскальзывания. Однако, при использовании ремня с зубьями большего размера, увеличиваются и вибрации в установке. Эти вибрации могут оказывать нежелательное воздействие на изготавливаемых заготовках, уменьшая точность позиционирования исполнительного инструмента. Например, при 3D печати на поверхностях моделей могут возникать волны, а при обработке лазерным гравером может понизиться детализация наносимого изображения.
Также на сегодняшний день в производственном ряду почти у каждого производителя есть ремни со своим сложным эксклюзивным профилем зубьев. А для крупных заказчиков производители ремней могут изготовить и партию уникальных ремней с особыми свойствами и профилем под заказ, что ещё больше увеличивает разнообразие всех существующих разновидностей ремней.
Для ваших проектов требуется ремень GT2? Зубчатый ремень GT2 вы можете купить в нашем магазине 3DIY с доставкой по всей России.
Одним из основных критериев работоспособности ремня является его тяговая способность. Обычно её оценивают допускаемой приведённой удельной силой, передаваемой одним миллиметром ширины ремня. Этот параметр зависит от расстояния между серединами зубьев ремня. Его называют шагом зубьев или модулем ремня. Вот как изменяется значение допускаемой приведённой удельной силы для ремня с одним из распространённых трапецеидальных профилей.
Помимо шага и модуля, ремни могут отличаться и по ширине. Чем шире ремень, тем бОльшее усилие он сможет передать. Оно увеличивается пропорционально ширине.
Конечные зубчатые ремни (как резиновые, так и полиуретановые) используют для приводов линейных передач, реверсивных приводов, где необходимо точное позиционирование, в транспортной технике, в подъемных механизмах, моечных и многих других установках.
Стыковка ремней данного типа в кольцо осуществляется несколькими способами. К примеру, стыковку можно проводить с помощью специального формующего устройства. Для этого концы ремня подрезают, придавая им определённую форму, а затем соединяют их таким образом, чтобы впадины одного конца ремня совмещались с выступами другого. Концы ремня укладывают в формующее устройство, затем нагревают их до размягчения полиуретана и последующего его охлаждения и отформовывают состыкованную часть ремня. При этом корд внутри ремня не становится замкнутым.
Эти зубчатые ремни (как резиновые, так и полиуретановые) производятся с непрерывным кордом и используются там, где требуется максимальная степень синхронизации при передаче высокой мощности. Они бывают как определенной ширины, так и в рукавах-викелях из которых производится нарезка по ширине, запрашиваемой заказчиком. Они применяются в бытовой технике, деревообрабатывающей промышленности, на ткацких станках, в кормосмесителях, системах охлаждения, упаковочном оборудовании и во многих других приводах различного оборудования.
Протяжные зубчатые ремни производятся по специальной технологии. Наносимое на ремни бесшовное покрытие имеет однородные свойства по всей длине ремня. Это обеспечивает протяжку ремней без проскальзывания и увеличение времени безостановочной работы оборудования.
Транспортирующие зубчатые ремни из полиуретана со специальным бесшовным покрытием отличаются прочностью и малым весом. Транспортирующие свойства зубчатые ремни приобретают благодаря нанесению на их поверхность специального бесшовного покрытия. Вид покрытия ремня обеспечивает хорошее сцепление с тем или иным перемещаемым продуктом. Также можно дополнительно улучшить свойства транспортирующих ремней при помощи их перфорации и добавления различных проточек как на зубчатой части ремня, так и на его покрытии.
Зубчатые ремни из полиуретана выпускаются с перегородками самой разнообразной формы, что обеспечивает точное позиционирование и надежную транспортировку практически любых изделий. Перегородки устанавливаются на несущей поверхности ремня, а их форму и расположение обуславливает форма продукции. Перегородки могут быть не только стационарными, но и съемными, закрепляемыми при помощи специальных медных вставок.
Они предусматривают применение шкивов со специальными боковыми ограничительными дисками, не допускающими соскакивания ремня. Эти диски называют ребордами.
Эти зубчатые ремни выпускаются разных типов: с центральной направляющей, со смещенными зубьями, с закругленными зубьями, ремни с шевронными зубьями, комковатые ремни. Ход этих ремней не требует применения шкивов с ребордами, что уменьшает размер передачи в целом. Соответственно, самоустанавливающиеся зубчатые ремни применяются там, где в силу различных причин эксплуатация стандартных зубчатых ремней не возможна.
Совместно с зубчатыми ремнями в ремённых передачах используют зубчатые шкивы и ролики.
Шкив передачи представляет собой зубчатое колесо, головки зубьев которого срезаны до диаметра, меньшего диаметра делительной окружности
(делительная окружность шкива совпадает с нейтральным слоем ремня). Зубья на шкивах нарезают специальными фрезами методом обкатки. Шкивы в передачах могут быть ведущими и ведомыми. Усилие от одного ведущего шкива может передаваться на несколько ведомых. Как мы говорили ранее, шкивы могут иметь реборды по бокам, при чем реборда может находиться только с одной из сторон шкива.
Шкивы в процессе работы сцепляются с профилем ремня для передачи усилия. И так как профили ремней насчитывают огромное количество разновидностей, такое же разнообразие имеют и шкивы. Нередко производители зубчатых ремней изготавливают и шкивы для ремённых передач, которые подходят для конкретных моделей зубчатых ремней. Такие связки являются наиболее удачными при продолжительной совместной работе.
Однако, под распространённые типоразмеры профилей зубчатых ремней шкивы изготавливает целое множество разных производителей, и нередко это даёт возможность сэкономить при их покупке.
Шкивы могут быть одинарными и двойными.
Шкивы преимущественно изготавливают из алюминия, стали или чугуна.
Где приобрести шкивы для ремней? Зубчатые шкивы для ЧПУ и 3D-принтеров вы можете купить в нашем магазине 3DIY с доставкой по России
Ролики в передачах с зубчатыми ремнями бывают как плоскими, так и зубчатыми. Они используются для придания ременной передаче определённой формы. В середине ролика обычно располагаются радиальные подшипники, которые позволяют ремню перемещаться на больших скоростях, при этом сохраняя форму передачи. Ролики, как и шкивы, зачастую имеют реборды для удержания ремня на своей поверхности. Помимо придания формы, ролики можно использовать для натяжения ремня.
Где купить ролики?
Купить зубчатые и гладкие ролики для ЧПУ можно в нашем магазине!
Величина силы натяжения ремня оказывает существенное влияние на долговечность, тяговую способность и КПД передачи. Давайте поговорим о способах натяжения ремня поподробнее.
Есть несколько распространённых способов контроля силы натяжения.
Самый технологически простой способ периодически подтягивать ремни в передаче вручную. Для замкнутых ремней такой способ не подойдёт.
Ещё один способ - использовать один из многочисленных натяжителей ремней. У них бывает разная конструкция, например, они могут содержать в себе один из роликов или шкивов ремённой передачи, и позволять ему перемещаться таким образом, чтобы смещение ролика изменяло силу натяжения ремня.
Можно собрать ремённую передачу и с самонатяжением ремня. В такой передаче один из её элементов за счёт своей массы создаёт постоянную силу натяжения ремня. Износ и растяжение ремня не изменят создаваемую этой массой силу натяжения.
В ремённых передачах с малым межосевым расстоянием можно встретить натяжные и оттяжные ролики. Они имеют перемещаемую ось вращения и создают дополнительный перегиб ремня, тем самым увеличивая силу его натяжения.
Что ж, мы прошлись по довольно большому объёму теории, давайте теперь поговорим о передачах с зубчатыми ремнями на более конкретном примере, а именно, в контексте ФДМ 3д принтеров.
Чаще всего, в них используют неопреновые зубчатые ремни GT-2 с волокнистым кордом и шириной 6 миллиметров, а иногда и 9. Почему именно они? Неопреновые ремни уступают в прочности полиуретановым, однако они значительно дешевле. При работе 3д принтера не появляется таких больших нагрузок, как при работе металлообрабатывающего станка, и неопрен вполне спокойно выдерживает их. Ремни с шириной в 6 миллиметров не занимают в конструкции много места и не бросаются в глаза при первой взгляде на любой фдм принтер. По той же причине сравнительно малых нагрузок в ремнях GT2, которые используются 3д принтерах практически не используется стальной корд. В нём просто нет никакой необходимости. Корд из стекло- или углеволокон отлично справляется в таких условиях, и к тому же, даёт возможность использовать шкивы и ролики малого диаметра, с которыми металлокорд не смог бы взаимодействовать продолжительное время. При всём этом, профиль ремня GT-2 является полукруглым, что даёт ему возможность выдерживать в передаче на 40% больше нагрузок, в сравнении с аналогичным ремнём, имеющим трапецеидальный профиль. Из всех этих свойств и вытекает вывод, что ремень GT2 является самым оптимальным вариантом для использования в ФДМ 3д принтерах. При правильном использовании он прослужит продолжительный период времени, а в случае непредвиденного выхода из строя его можно приобрести по невысокой цене и просто заменить. Малая ширина и высокая гибкость этого ремня позволяет использовать шкивы с малым количеством зубьев и ролики с малым диаметром, что тоже позволяет уменьшить затраты на создание и обслуживание 3д принтера.
Конечно, необходимо учитывать, что всё вышесказанное применимо к 3д принтерам с рабочей областью с размерами осей до трёхсот миллиметров. Если же говорить о принтерах с рабочей областью с размерами в диапазоне от примерно 300на300на300 миллиметров и до 500на500на500 миллиметров, то желательно использовать ремень с шириной хотя бы 9 или 10 миллиметров. А также стоит учитывать, какой величины будут нагрузки в установке. К примеру, если печатающая голова или другой исполнительный инструмент будет иметь массу от одного килограмма и выше, то лучше использовать ремень с бОльшим шагом, чем у GT2, а также не забывать о возможности использовать ещё более широкий ремень. Ширина ремня и его шаг должны увеличиваться пропорционально габаритам установки и рабочим нагрузкам, с которыми столкнётся ремень при работе.
Если же говорить о других установках с ЧПУ, например, лазерных граверах и резаках, то там в рабочих процессах могут возникать нагрузки на порядок бОльшие, чем в 3д принтерах, и соответственно, там применяются ремни бОльшей ширины и с бОльшим шагом, а также часто можно встретить зубчатые ремни со стальным кордом. При чём, чем больше габариты установки, тем толще будут ремни. Ремни в таких установках выглядят в разы массивнее, и это вовсе не означает, что установка с такими толстыми зубчатыми ремнями точно надёжнее в работе, чем 3д принтер с ремнями GT2. Ремни подбираются именно в соответствии с нагрузками, при которых они будут работать, а у лазерных установок скорость работы, зачастую намного выше скорости печати 3д принтера. Ну а лазерная голова зачастую может весить в несколько раз больше, чем весь экструдер 3д принтера целиком. При таких нагрузках стоит обратить внимание на размер зуба зубчатого ремня, и по возможности выбрать профиль с зубьями побольше, чтобы обезопасить установку от проскальзываний.
Зубчатые ремни получили чрезвычайно широкое распространение в приводах практически любой техники, и это совсем не удивительно, ведь их применение очень удобно и имеет ряд преимуществ в сравнении с другими решениями. Ремни делают преимущественно всего из двух материалов неопрена и полиуретана. Они могут иметь разную форму, содержать в себе корды разных форм и из разных материалов, быть замкнутыми и конечными, иметь дополнительное покрытие из других материалов для повышения необходимых при использовании свойств и содержать в себе и другие функциональные примочки.
