Jak tlustší rozvodový řemen ovlivňuje tuhost převodovky a přesnost polohování

Ozubené řemeny jsou široce používané komponenty převodovky s pozitivním pohonem v automatizačních zařízeních, CNC strojích, balicích systémech, lineárních modulech a aplikacích pro přesnou dopravu. S tím, jak se průmyslová zařízení neustále vyvíjejí směrem k vyššímu zatížení, vyššímu zrychlení a větší přesnosti polohování, jsou mechanická omezení ozubených řemenů standardní tloušťky stále zjevnější.

Zesílené rozvodové řemeny jsou vyvinuty zvětšením konstrukční tloušťky těla řemenu při zachování původní rozteče a profilu zubu. Toto konstrukční vylepšení výrazně zlepšuje mechanický výkon, zejména pokud jde o tuhost převodu a přesnost polohování, díky čemuž jsou zesílené rozvodové řemeny důležitým řešením pro vysoce výkonné hnací systémy.

Definice tuhosti převodu v systémech rozvodových řemenů

Tuhost převodovky se týká schopnosti mechanického hnacího systému odolávat elastické deformaci při zatížení. U pohonů s rozvodovým řemenem je tuhost primárně ovlivněna následujícími faktory:

• Modul pružnosti pásových materiálů

• Tažnost tahových kordů

• Efektivní plocha průřezu pásu

• Stabilita záběru zubů s řemenicí

Během provozu se rozvodové řemeny pružně protahují působením tahové síly. Toto prodloužení přímo ovlivňuje odezvu systému, stabilitu zatížení a přesnost ovládání pohybu. Zesílené ozubené řemeny snižují pružnou deformaci zvýšením účinného nosného průřezu, čímž zvyšují celkovou tuhost.

Vliv zesílených ozubených řemenů na podélnou tuhost

Podélná tuhost úzce souvisí s tahovou vrstvou v rozvodovém řemenu. Tlusté rozvodové řemeny obvykle obsahují tažné kordy s větším průměrem nebo vyšším počtem vyrobených z oceli, aramidu nebo materiálů ze skleněných vláken. Při stejných úrovních napětí vykazují zesílené ozubené řemeny výrazně nižší axiální prodloužení.

V aplikacích s vysokým točivým momentem nebo dlouhým zdvihem zvýšená podélná tuhost účinně minimalizuje odchylku polohy způsobenou změnou zatížení. U servomotorů vyžadujících časté zrychlování a zpomalování poskytují zesílené rozvodové řemeny stabilnější a konzistentnější přenos síly za dynamických provozních podmínek.

Zlepšení strukturální a boční tuhosti

Zvětšení tloušťky pásu také zvyšuje celkovou strukturální tuhost. Silnější těleso řemenu má za následek vyšší moment setrvačnosti, čímž se zlepšuje odolnost proti boční deformaci při záběru řemenice.
Rovnoměrnější rozložení napětí na kořen zubu
Stabilní kontakt zubů při velkém zatížení
Snížené boční vibrace těla řemene

Zlepšená strukturální tuhost je zvláště výhodná ve vysokorychlostních operacích a víceosých synchronizovaných systémech, kde deformace pásu může jinak způsobit oscilaci a nestabilitu pohybu.

Přesnost polohování v převodových systémech rozvodového řemene

Přesnost polohování se skládá z opakovatelnosti a absolutní přesnosti polohování. V systémech rozvodového řemene jsou chyby polohování způsobeny především:

• Elastické prodloužení pásu

• Vůle záběru zubů

• Přechodná deformace při proměnlivém zatížení

• Únava materiálu při dlouhodobém provozu

V systémech s přesným pohybem může být i minimální prodloužení pásu zesíleno do měřitelných chyb polohování na hnané ose.

Přímý vliv zesílených rozvodových řemenů na přesnost polohování

V důsledku snížené elastické deformace zesílené ozubené řemeny výrazně snižují posuv vyvolaný zatížením za stejných provozních podmínek.
Nižší prodloužení na jednotku zatížení
Snížený polohový odskok během start-stop pohybu
Vylepšená konzistence opakovaných pohybových cyklů

V lineárních modulech, pohybových platformách XYZ a automatizovaných nakládacích systémech přispívají zesílené rozvodové řemeny k vyšší přesnosti opakovaného polohování a předvídatelnějšímu chování při řízení pohybu.

Výkon za dynamických provozních podmínek

Aplikace s vysokou akcelerací a vysokofrekvenční start-stop působí na rozvodové řemeny značné setrvačné síly. Zesílené rozvodové řemeny se svou zvýšenou tuhostí rychleji dosahují stabilního napětí během fází zrychlení a zpomalení.

Tato charakteristika umožňuje pohybovým systémům udržovat přesnost trajektorie při vyšších rychlostech a zároveň snížit závislost na kompenzaci ovladače. Zesílené ozubené řemeny se proto dobře hodí pro automatizované výrobní linky a vysokorychlostní balicí zařízení.

Dlouhodobá stabilita přesnosti polohování

Při prodloužené životnosti dochází u rozvodových řemenů k únavě materiálu a změnám mikrostruktury. Zesílené rozvodové řemeny pracují při nižších úrovních namáhání při stejném zatížení, což má za následek zlepšenou odolnost proti únavě.
Nižší trvalé prodloužení v průběhu času
Snížená rychlost opotřebení zubů
Pomalejší degradace přesnosti polohování

Pro průmyslové aplikace, kde jsou kritické intervaly údržby a dlouhodobé zachování přesnosti, nabízejí zesílené rozvodové řemeny jasné výhody v oblasti výkonu.

Hodnota zesílených ozubených řemenů ve vysoce přesných aplikacích

U přesných montážních zařízení, kontrolních systémů a pomocných polovodičových strojů tuhost převodu a přesnost polohování přímo ovlivňují kvalitu produktu a spolehlivost zařízení. Zesílené rozvodové řemeny zvyšují výkon systému prostřednictvím konstrukčního zesílení, aniž by bylo nutné měnit celkovou architekturu pohonu.