CZ20012138A3 - Ozubený řemen - Google Patents

Description

Vynález se týká ozubeného řemenu z gumy nebo z umělé hmoty podobné gumě pro řemenový pohon s nejméně jednou hřbetní kladkou, který obsahuje tažný pás a tkaninu na hřbetu řemenu, přičemž tkanina je s řemenovým tělesem zvulkanizována vulkanizačním pochodem.

Dosavadní stav techniky

K zabráněni otěru na řemenových bocích ozubeného řemenu bočním narolováním na vodicí kladky nebo zalemované kotouče, je známo opatřovat hřbet ozubeného řemenu tkaninou. S výhodou se k tomu účelu používají tkaniny s dostatečně vysokou hustotou vláken, která probíhají více nebo méně kolmo k řemenovým bokům, aby se otěr co možná minimalizoval. EP 0 571 887 Al tak například popisuje ozubený řemen se zalomeně uspořádanými řadami zubů, který ke zvýšení příčné tuhosti obsahuje na svém hřbetu napřič nebo šikmo probíhající zesilovací vlákna.

Jakožto hřbetní tkaniny mohou být přitom také použity jednoduché tkaniny s plátnovou vazbou nebo s jednoduchými odvozeninami plátnové vazby (např. vazba panama nebo rypsová vazba) například z bavlny, které mohou být položeny svým útkem na rubovou stranu řemenu jak v podélném směru řemenu, • ·

tak také pod úhlem například 45° k podélnému směru. V této souvislosti je co se týče druhů vazeb zmíněných v tomto spise třeba poukázat například na dvacetičtyřsvazkovou Brockhausovu encyklopedii: „F.A. Brockhaus, 19. Auflage, Mannheim, 1987, Band 3, S. 330, kde se nachází přehled různých vazeb v tkalcovství a jejich vzorníků.

Tkaniny s plátnovou vazbou, respektive s jednoduchými odvozeninami plátnové vazby, však nelze na hřbet dnešních vysokovýkonných ozubených řemenů, které běží nejen přes řemenice, nýbrž také přes hřbetní, respektive napínací kladky, uplatnit, neboť tyto typy tkanin vykazují v podélném směru řemenu příliš malou roztažnost a příliš vysokou tahovou tuhost. Řemen je tudíž příliš tuhý a nevykazuje již potřebně vysokou ohebnost.

Než jednoduché tkaniny s plátnovou vazbou například z bavlny jsou pro vybavení hřbetu řemenů lépe vhodné strečové tkaniny, které mají útek z permanentně pružných tvarovaných nití nebo příze (strečová příze) , nebo z o sobě pružných materiálů, jako například z pružného polyuretanu, například Elastanu® nebo Dorlastanu®.

Tyto strečové tkaniny jsou pro potažení zubů ozubených řemenů úspěšně používány již dlouhou dobu. Druh vazby u těchto strečových tkaniny je obecně keprová vazba, tzn. vazné body v této vazbě stoupají v nepřerušované diagonále a tvoří tzv. keprový řádek. U keprových tkanin je možné docílit vysoké hustoty nití, takže tyto tkaniny vykazují vysokou pevnost a odolnosti proti opotřebení. Tkaniny jsou na hřbetu řemenu uspořádány tak, že útkové nitě probíhají v podstatě v podélném směru řemenu, čímž řemen vykazuje vyhovující • · ·

ohebnost. Vysoká hustota osnovnich vláken působí přitom obzvláště pozitivně na odolnost okrajů v oděru.

Z německého užitného vzoru DE-GM 83 34 233 je například známo opatřit hřbetní plochu řemenu středovou tkaninou, která je vytvořena z trvale pokovených vláken. Takovéto řemeny mají zaručovat trvalou a spolehlivou povrchovou elektrickou vodivost.

U ozubených řemenů s běžnými středovými tkaninami s keprovou vazbou na hřbetu řemenu bylo však zjištěno, že tyto řemeny při použití hřbetních kladek mají při určitých otáčkách motoru nevýhodnou tendenci sklouzávat bočně ze řemenice. Při přítomnosti vodicích kladek nebo zalemovaných kotoučů se tak zvyšuje oděr na bocích řemenu, respektive u hnacích konstrukcí s malým počtem nebo bez vodicích kladek nebo zalemovaných kotoučů může dokonce dojít k tomu, že řemen ze řemenice zcela sklouzne.

Podstata vynálezu

Předkládaný vynález si klade za cíl vytvořit ozubený řemen, který by vykazoval dobrou ohebnost a tažnost a zároveň zmenšenou nebo žádnou tendenci ke sklouzávání ze řemenice.

Tohoto cíle bylo dosaženo vyvinutím ozubeného řemenu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že

- tkanina ně hřbetu řemenu vykazuje v podélném směru řemenu tažnost, měřeno na 10 mm širokém proužku tkaniny, větší než 50 %,

- hodnota napětí tkaniny při 5 % protažení, měřeno na 10 mm širokém proužku tkaniny, je v příčném směru řemenu nejméně třikrát tak velká jako v podélném směru řemenu, a

- tkanina v nejméně 80 % šířky řemenu vykazuje osově souměrný vazební dezén ze dvou pravoúhle se křížících niťových systémů z osnovních a útkových nití, přičemž osa souměrnosti vazebního dezénu na hřbetu řemenu leží mezi bočními okraji hřbetu řemenu a její směr není odkloněn od směru okrajů o úhel větší než 5°, a přičemž útkové nitě tkaniny probíhají rovnoběžně s osou souměrnosti.

Tažnost a hodnota napětí při 5 % protažení jsou zjištěny jednoduchou tahovou zkouškou na zkušebním trhacím stroji při protažení konstantní rychlostí posuvu tahových upínacích svorek při pokojové teplotě. Proužek látky uložený v upínacích svorkách má šířku 10 mm a upínací délka je například 10 mm. Tkanina je spolu se svým gumovým zalitím vyčleněna z hotového řemenu, patřičně ustřižena a s pomocí tohoto proužku je pak určena tažnost a hodnota napětí. Co se týče pojmů pro jednoduchou tahovou zkoušku při zkoušení textilií, viz DIN 53 815.

Vynález je založen na poznatku, že sklon ke sklouznutí ozubeného řemenu se hřbetní tkaninou, který je ve styku nejméně s jednou hřbetní kladkou, závisí méně na použitém materiálu pro hřbetní tkaninu, avšak více na způsobu utkání, tedy na vazebním dezénu tkaniny.

U ozubeného řemenu podle vynálezu je tedy jednak použitím tkaniny s tažností v podélném směru řemenu více než 50 % a hodnotou napětí při 5 % protažení, která je v příčném • φ φφ φφ • · ♦· • · ·· φφ φφφ φ φ· φ ··· směru řemenu nejméně třikrát tak velká jako v podélném směru řemenu, dosaženo vyhovující ohebnosti a tažnosti řemenu, a jednak specielní vazební dezény hřbetní tkaniny a uspořádání tkaniny způsobí, že řemen již nevykazuje žádný anebo velmi malý sklon ke sklouznutí ze řemenice.

Vysoká hodnota napětí tkaniny při 5 % protaženi v příčném směru řemenu současně způsobí, že boky řemenu jsou chráněny před oděrem a řemeny podle vynálezu vykazují dobrou trvanlivost.

Vazební dezén tkaniny na hřbetu řemenu je v nejméně 50 % šířky řemenu osově souměrný k ose souměrnosti, která leží na hřbetu řemenu mezi jeho okraji. Osově souměrný vazební dezén přitom znamená, že průběhy osnovních a útkových niti a tím také jejich vazné body jsou osově souměrné k ose souměrnosti.

Jelikož je tkanina se stůčkovým polotovarem řemenu většinou vulkanizována, čímž je dosaženo dobré přídržnosti mezi řemenovým tělesem a hřbetní tkaninou, a následně jsou řemeny o různé šířce ze štůčky oddělovány, dochází často k tomu, že přiložená tkanina není v celé šíři řemenu (100 %) osově souměrná k ose souměrnosti mezi okraji. Tkanina totiž není při oddělování řemenů vždy ustřižena tak, že na okrajích vyjde přesně úplná nebo přesně poloviční střída vazby. Podle poznatků o vazbách ve tkalcovství přitom střída vazby zahrnuje nejmenší počet křížení osnovních a útkových nití, které v osnovnim a útkovém směru v přerušeném sledu připojené k sobě určují celkový obraz tkaninové vazby. U hřbetní tkaniny ozubeného řemenu podle vynálezu jsou ale vazební dezény a tloušťka útkových nití vzájemně vyladěny tak, že • ·

9999 • · *· • · ·· v nejméně 80 % šířky řemenu je navzdory libovolným ustřiženým okrajům k dispozici osově souměrný vazební dezén.

Směr osy souměrnosti by neměl být od směru okrajů hřbetu řemen odkloněn o víc než o 5°, s výhodou o víc než 1°, aby se zabránilo sklouznutí řemene z řemenice. Úhel odklonu 0° by byl optimální, z výrobně technických důvodů však tento úhel při uložení tkaniny na stůčkový polotovar nelze vždy realizovat. Zkoušky ukázaly, že úhel odklonu 5° lze ještě tolerovat, při úhlech větších než 5° se už opět u řemenů probíhajících okolo hřbetních kladek začíná projevovat zvýšený sklon ke sklouzávání ze řemenice.

Tím, že se u ozubených řemenů podle vynálezu neprojevuje sklon ke sklouzávání ze řemenic, je s výhodou zabráněno zvýšenému oděru na bocích řemenu při průchodu přes vodici kladky nebo zalemované kotouče. Ozubený řemen podle vynálezu probíhá přímo a nezešikmuje se, takže nedochází k výraznějšímu bočnímu navíjení na vodicích kladkách nebo zalemovaných kotoučích. Jestliže řemenový pohon neobsahuje žádné nebo jen málo vodicích kladek a zalemovaných kotoučů, může být ozubeným řemenem podle vynálezu zabráněno sklouzávání řemenu ze řemenice jako celku.

Výroba ozubeného řemenu probíhá v podstatě tak, že na ocelový válec jakožto formu s příslušnými podélnými drážkami pro zuby jsou vzájemně na sebe naneseny vrstvy tažného pásu, desky z kaučukové směsi a papírové vlákniny. Papírová vláknina má sloužit při následné vulkanizaci pro odvod vznikajících plynů. Jedná-li se o ozubený řemen, jehož zuby mají být rovněž pokryty tkaninou, je před nanesením zmíněných vrstev natažena na formu tkaninová punčocha obecně z polyamidové strečové tkaniny s keprovou vazbou, která je upravena adhezně impregnačním roztokem, obvykle impregnačním roztokem obsahujícím resorcin, formaldehyd a latex. Přídavně může být strečová tkanina upravena vhodnými kaučukovými roztoky, jako například roztokem ze směsi, která leží v řemenu pod tkaninou.

„Obalená forma je přetažena manžetou a je převedena do vulkanizačního kotle, autoklávu, kde je stůčkový polotovar pod tlakem vulkanizován. Přitom se spojí papírová vláknina se hřbetem štůčky ozubeného řemene. Po vulkanizaci je štůčka od formy a od manžety oddělena a obrobena na konečnou řemenovou výšku, přičemž musí být obroušena především vláknina na hřbetu řemene. Nakonec mohou být z této štůčky, jak již byla popsána, odděleny řemeny v různé šířce.

U ozubeného řemenu podle vynálezu se nabízí ta výhoda, že tkanina na hřbetu ozubeného řemenu, která je před zpracováním rovněž obvykle upravena adhezně impregnačním roztokem na bázi resorcinu, formaldehydu a kaučuku a navinuta na stůčkový polotovar, může při výrobě řemenu převzít funkci papírové vlákniny a v návaznosti na vulkanizaci pak nákladné broušení řemenu odpadne. Papírovou vlákninu je tedy možné vynechat a odpady obrobeného materiálu neexistují.

Jelikož osnovní nitě tkaniny probíhají na hřbetu řemenu kolmo k ose souměrnosti vazebního dezénu, je hustota vláken, která se rozprostírají v podstatě kolmo k bokům řemenu postačujícím způsobem vysoká. Toto způsobí vysokou hodnotu napětí při 5 % protažení v příčném směru řemenu a přispívá také k tomu, že boky řemenu jsou chráněny proti oděru. Je tím rovněž zajištěna vyhovující příčná tuhost.

Podle výhodného dalšího provedení vynálezu se jedná u tkaniny na hřbetu řemenu o tkaninu, která jako útkové nitě obsahuje polyamidové strečové nitě. Takovéto tkaniny se vyznačují dobrou tepelnou odolností a odolností proti oděru a jsou levné. U polyamidových strečových nití se jedná například o tvarované polyamidové nitě.

Alternativně ke tkanině s polyamidovými strečovými nitěmi jakožto útkovými nitěmi může být také použita tkanina s útkovými nitěmi z o sobě pružného materiálu, například z pružného polyuretanu, jako je například Elastan® nebo Dorlastan®. Tyto tkaniny přinášejí tu výhodu, že jsou stabilnější vůči dynamickému dlouhodobému namáhání ohybem než tkaniny s tvarovanými polyamidovými strečovými nitěmi.

Podle výhodného provedení vynálezu vykazuje tkanina na hřbetu řemenu vazbu panama. Tento typ vazby spojuje vysokou hustotu nití s nepatrnou šířkou střídy. Hustota nití je vyšší, než u plátnové vazby a větší délka vláken působí kladně na tažnost tkaniny. Šířka střídy, která je ve srovnání se tkaninou s keprovou vazbou nepatrná, umožňuje, že vazební dezén tkaniny na rubu řemenu je na nejméně 80 % šířky řemenu osově souměrný.

Pro řemen podle vynálezu však může být také použita tkanina s plátnovou vazbou. Vykazuje ještě menší šířku střídy při stejné tloušťce nití a lze ji jednoduše vyrobit. Je ale také možno použít všechny ostatní typy tkanin, které poskytují na hřbetu řemene osově souměrný vazební dezén podle nároku 1.

Aby tkanina na hřbetu řemene efektivně zabraňovala jeho sklouzáváni ze řemenice a současně nevýhodně neovlivňovala jiné vlastnosti řemenu, jako například mez únavy při střídavém napětí v ohybu nebo akustické chování, ukázalo se jako účelné, aby tkanina nebyla silnější než 1,2 mm a tenčí než 0,7 mm. Je-li tkanina silnější než 1,2 mm, je povlak na hřbetu řemenu příliš silný, což může v konečném důsledku vést k vypadnutí řemenu. Mimoto je řemen díky příliš silné tkanině těžší a dražší. Je-li naproti tomu tkanina tenčí než 0,7, vzrostou diky nepatrnému množství uloženého materiálu ztráty okrajové odolnosti proti oděru.

Pro vyhovující adhezi tkaniny na gumovém tělese ozubeného řemenu je tkanina před dalším zpracováním ve výrobě ozubeného řemene upravena adhezně impregnačním roztokem na bázi resorcinu, formaldehydu a kaučukového latexu, tzv. roztokem RFL-Dip.

U obvyklého provedení ozubeného řemenu se tkanina nachází také na zubech řemenu, a to obecně strečová tkanina s keprovou vazbou například z polyamidu, aby se zvýšila trvanlivost řemenu. Tkanina na zubech chrání zuby před oděrem, respektive usmyknutím působícími silami a zvyšuje tuhost zubů, takže může být zabráněno přeskočení zubů při vysokých kroutících momentech. Také nepatrný součinitel tření tkanin ve srovnání s gumou přispívá k tomu, že se zlepší odolnost zubů proti opotřebení.

·«·«

Přehled, obrázků na výkresech

Vynález je dále blíže vysvětlen s pomoci přikladu provedení, znázorněného na výkresech, aniž by však byl na tento příklad omezen. Na výkresech značí:

obr. 1 schematicky uspořádání řemenového pohonu s kladkami a ozubenými koly v dieselmotoru;

obr. 2 vzorníky vazby hřbetních tkanin, s nimiž řemeny nevykazují buď žádný nebo alespoň zmenšený sklon ke sjíždění ze řemenice;

obr. 3 vzorníky vazby hřbetních tkanin, s nimiž řemeny vykazují silný sklon ke sjíždění z řemenice; a obr. 4 schematicky výseč z řemenového pohonu.

Příklady provedení vynálezu

Byly vyrobeny ozubené řemeny s hřbetními tkaninami ze strečové tkaniny z polyamidu PA 6.6 a různými vazebními dezény. Tkaniny byly upraveny pomocí RFL-Dip a výroba řemenů postupovala již dříve popsaným způsobem. Tkaniny byly ve všech případech položeny tak, že útkové nitě probíhaly v podstatě rovnoběžně s okraji řemenu. Takovéto řemeny byly zabudovány do dieselmotoru s rozdělovacím čerpadlem, jak je schematicky znázorněn na obr. 1 se svými otočně uloženými kladkami, koly nebo řemenicemi.

Ozubený řemen 1 je v takovémto motoru poháněn rozvodovým kolem 2 klikového hřídele a probíhá svým hřbetem přes

·· ·* • '♦ * napínací kladku _3 dříve než přes rozvodové kolo £ vačkového hřídele pohání vačkový hřídel. Přes malou vodicí kladku 5 je ozubený řemen veden dále ke kolu (i rozdělovacího vstřikovacího čerpadla. Po pohonu kola Ί. pro vodní čerpadlo vede velká vodicí kladka 8 ozubený řemen _1 zpět k rozvodnému kolu 2 klikového hřídele. Na napínací kladce 3, malé vodicí kladce 5 a velké vodicí kladce 8. leží řemen svým hřbetem. Ke zvýšení namáhání řemenu byly zvoleny řemeny o šířce pouze 15 mm. Motor byl provozován s proměnným počtem otáček a bylo zkoušeno sklouzávání řemenu. V případě, že bylo sklouzávání zpozorováno, docházelo k němu především na velké vodicí kladce 8.

Další zkoušky v motoru podle obr. 1 byly prováděny tak, že velká vodicí kladka 8. byla opatřena přídavným zalemovaným kotoučem a kolo 6 rozdělovacího vstřikovacího čerpadla bylo nastaveno lehce šikmo. Motor byl provozován s otáčkami 4000/min. Tímto způsobem byla prozkoušena různá chování řemenu co se týče oděru okrajů s různými hřbetními tkaninami.

Na obr. 2 jsou znázorněny vzorníky vazby některých tkanin, které byly použity jako hřbetní tkanina na ozubeném řemenu v motoru podle obr. 1 a způsobily to, že řemen při průchodu přes hřbetní kladky nejevil žádný nebo velmi malý sklon ke sklouznutí. Při zkoušce odolnosti okrajů proti oděru se šikmo nastaveným kolem rozdělovacího vstřikovacího čerpadla byl u řemenů s těmito typy tkanin zpozorován zmenšený oděr okrajů. U použitých tkanin se jednalo o středovou tkaninu s osnovními nitěmi z polyamidu PA 6.6 a útkovými nitěmi z tvarovaného polyamidu PA 6.6.

• · ♦

„Vzorník vazby je pro textilního odborníka běžný způsob znázornění vytvoření tkaniny; v této souvislosti je opět třeba poukázat na Brockhausovu encyklopedii ve dvacetičtyřech svazcích: „F.S. Brockhaus, 19. Auflage, Mannheim, 1987, Band 3, S330. Každý sloupec vzorníku vazby odpovídá jedné osnovní niti a každý řádek jedné útkové niti. Je-li čtvereček křížení určitého sloupce a určitého řádku vyznačen černě, pak tam určitá osnovní niť přechází nad určitou útkovou nití; je-li čtvereček křížení určitého sloupce a určitého řádku naproti tomu vyznačen bíle, pak tam určitá osnovní niť prochází pod určitou útkovou nití. Vzorník vazby 2a je plátnová vazba, 2b je rypsová vazba, 2c je vazba panama a 2d je keprová lomená vazba.

Na obr. 3a až obr. 3e jsou znázorněny vzorníky vazby některých tkanin, které při použití jakožto hřbetní tkaniny na ozubených řemenech způsobily, že řemeny za popsaných podmínek vykazovaly silný sklon ke sklouzávání, respektive silný okrajový oděr. U těchto tkanin se jedná vesměs o tkaniny s keprovou vazbou.

Obr. 4 znázorňuje výseč z řemenového pohonu s ozubeným řemenem Vpodle vynálezu, který je veden přes ozubené kolo 9 a hřbetní kladku 10 a to napínací nebo vodicí. Řemen sestává z gumového tělesa 11 s tažným pásem 12, tkaniny 14 pokrývající zuby 13 a tkaniny 15 na hřbetu řemenu.

U tkaniny 15 se jedná o strečovou tkaninu s vazbou panama. Tato tkanina 15 může být například polyamidová tkanina o tloušťce 1,04 mm, přičemž osnovní nitě vykazují jemnost 235 dtex a útkové nitě jsou tvarované polyamidové nitě ze šesti jednotlivých nití o jemnosti 78 dtex. Tkanina φφ

Φ Φ

Φ ·

Φ ♦

Φ Φ • -φ·

Φ·

ΦΦ < Φ

Φ ·· na hřbetu řemenu vykazuje v podélném směru řemenu tažnost větší než 50 %. Hodnota napětí tkaniny při 5 % protažení je v příčném směru řemenu nejméně třikrát tak velká jako v podélném směru řemenu.

Tažnost a hodnota napětí jsou měřeny tak, že je z hotového řemenu oddělena tkanina i s gumovým zalitím. Jsou vytvořeny proužky tkaniny o šířce 10 mm jak v podélném tak také v příčném směru řemenu a je provedena jednoduchá tahová zkouška s konstantní rychlostí posuvu tažebních upínacích svorek o upínací délce 10 mm. Vazební dezén je z nejméně 80 % šířky řemenu osově souměrný k ose souměrnosti, která probíhá rovnoběžně s okraji řemenu, a útkové nitě probíhají rovnoběžně s osou souměrnosti.

Claims (9)

podobné Ozubený řemen (1, 1') z gumě pro řemenový pohon gumy nebo s nejméně umělé jednou hmoty hřbetní kladkou (10) , pás (12) rubu řemenu, zvulkanizována se tím, který obsahuje tažný přičemž tkanina (15) je vulkanizačnim pochodem, že tkaninu řemenovým z n a č u tělesem - tkanina (15) ně hřbetu řemenu vykazuje v podélném směru řemenu tažnost, měřeno na 10 mm širokém proužku tkaniny, větší než 50 %, - hodnota napětí tkaniny (15) při 5 % protažení, měřeno na 10 mm širokém proužku tkaniny, je v příčném směru řemenu nejméně třikrát tak velká jako v podélném směru řemenu, a - tkanina (15) v nejméně 80 % šířky řemenu vykazuje osově souměrný vazební dezén ze dvou pravoúhle se křížících niťových systémů z osnovních a útkových nití, přičemž osa souměrnosti vazebního dezénu na hřbetu řemenu leží mezi bočními okraji hřbetu řemenu a její směr není odkloněn od směru okrajů o úhel větší než 5°, a přičemž útkové nitě tkaniny (15) probíhají rovnoběžně s osou souměrnosti.

1 nebo 2, vyznačující se tím, že tkanina (15) na • * · · • ♦ · · • · · · hřbetu řemenu obsahuje jako útkové nitě polyamidové strečové nitě.

2. Ozubený řemen podle nároku 1, vyznačuj ící s e t i m , že směr osy souměrnosti vazebního dezénu není odkloněn od směru okrajů o úhel větší než 1°.

3. Ozubený řemen podle nároku

4. Ozubený řemen podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že tkanina (15) na hřbetu řemenu obsahuje jako útkové nitě nitě z o sobě pružného materiálu.

5. Ozubený řemen podle nároku 4, vyznačující se tím, že tkanina (15) na hřbetu řemenu obsahuje jako útkové nitě nitě z elastického polyuretanu.

6. Ozubený řemen podle nejméně jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že vazba tkaniny (15) na hřbetu řemenu je vazba panama.

7. Ozubený řemen podle nejméně jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že vazba tkaniny (15) na hřbetu řemenu je plátnová vazba.

8. Ozubený řemen podle nejméně jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že tkanina (15) na hřbetu řemenu vykazuje tloušťku 0,7 až 1,2.

9. Ozubený řemen podle nejméně jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že tkanina (15) na hřbetu řemenu je upravena impregnačním roztokem na bázi resorcinu, formaldehydu a latexu.