Selecionando o sistema de acionamento correto

Ao fazer uma conversão de acionamento ou projetar um novo sistema de transmissão de potência, os gerentes de manutenção e engenheiros de projeto têm três opções amplas:acionamentos por corrente de rolos, acionamentos por correia em V e acionamentos por correia síncrona.

Cada um tem suas próprias vantagens e desvantagens, junto com considerações de custo que podem não ser imediatamente aparentes.

ROLLER CHAIN ​​DRIVES

A popularidade dos acionamentos por corrente decorre de sua capacidade de transmitir altos níveis de torque em um pacote pequeno, a um custo relativamente baixo, enquanto utiliza componentes de estoque prontamente disponíveis. Embora os custos iniciais de acionamentos de corrente de roletes padrão possam ser bastante baixos, o custo de manutenção pode ser substancial. A manutenção adequada é essencial para o desempenho ideal do acionamento por corrente de rolos e inclui os seguintes fatores de custo:

• Lubrificação
• Alinhamento
• Tensão
• Substituição do componente da unidade

De acordo com as estimativas da indústria de correntes, os acionamentos de corrente de rolos operando sem lubrificação desgastam-se aproximadamente 300 vezes mais rápido do que os acionamentos comparáveis ​​devidamente lubrificados. Mesmo assim, os fabricantes de correntes de roletes estimam que 90 a 95 por cento de todos os acionamentos instalados são lubrificados incorretamente ou não lubrificados de forma alguma. Determinar o tipo de método de lubrificação necessário é uma consideração importante de projeto com implicações de custo próprias. Um alojamento de corrente retentora de óleo, por exemplo, pode representar até 75 por cento do custo total do sistema de acionamento por corrente. Além da lubrificação, o alinhamento adequado da roda dentada e o tensionamento da corrente são essenciais para aumentar a vida útil da corrente dos rolos.

Outro fator de manutenção com implicações de custo é a substituição dos componentes do inversor. Um dos principais pontos fracos de uma transmissão por corrente de rolos é o desgaste da corrente, que resulta em esticamento ou alongamento. Os fabricantes recomendam a substituição da corrente de roletes quando ocorre um alongamento de aproximadamente 3 por cento. A maioria dos fabricantes de correntes de roletes também recomenda a substituição das rodas dentadas com cada nova corrente de roletes, porque o contato de metal com metal gera desgaste severo da roda dentada.

As tabelas de classificação de potência publicadas na indústria de correntes de rolos são baseadas em uma vida útil teórica de 15.000 horas, assumindo o projeto de acionamento, alinhamento, lubrificação, manutenção adequados, etc. Mas em um ambiente operacional típico, a vida real do acionamento raramente se aproxima do ideal. Os acionamentos por corrente de rolos não lubrificados operando em condições adversas podem durar apenas 100 horas.

O custo dos requisitos de manutenção observados acima, adicionado ao custo inicial, aproxima-se do custo real de uma transmissão por corrente de roletes padrão. No entanto, além do custo do lubrificante e da substituição dos componentes do acionamento, está a despesa de mão-de-obra do retensionamento frequente, que requer o desligamento do acionamento, resultando em tempo de inatividade da produção. Além disso, os acionamentos de corrente de rolos padrão operam com eficiência de 91 a 94 por cento, dependendo da aplicação, portanto, os custos de energia devem ser levados em consideração.

Apesar dos custos de manutenção e energia, os acionamentos por corrente de rolos oferecem aos projetistas e usuários algumas vantagens sobre os sistemas de correia em V ou de correia síncrona:

1. 
   Versatilidade (acessórios funcionais podem ser adicionados para transportar produtos, interruptores de viagem, alavancas de acionamento, etc.)
   
2. 
   A capacidade de criar qualquer comprimento de corrente com elos de conexão
   
3. A disponibilidade de uma grande seleção de correntes e rodas dentadas

ACIONADORES V-BELT

Os acionamentos por correia em V transmitem potência por meio do atrito entre a correia e a polia. Com eficiências que variam de 95 a 98 por cento na instalação, esses drives usam energia de forma mais eficiente do que os drives de corrente de rolos e um pouco menos eficientemente do que os drives de correia síncronos. Os acionamentos por correia em V são um padrão da indústria, oferecendo uma ampla variedade de tamanhos a um custo relativamente baixo, além de facilidade de instalação e operação silenciosa.

As peças de reposição da correia em V podem custar menos
mais caro do que corrente de rolos ou acionamento síncrono
componentes, mas retensionamento regular de
As correias em V podem aumentar as despesas de manutenção.

As correias em V são fabricadas em uma variedade de materiais, seções transversais e materiais de reforço, e muitas vezes são usadas individualmente, em conjuntos combinados ou em configurações unidas. Eles são adequados para aplicações de serviço severo, como aquelas que envolvem cargas de choque e altas cargas iniciais. As unidades de correia em V padrão operam melhor em aplicações de 500 RPM ou mais, taxas de velocidade de até 6:1 e dentro de uma faixa de temperatura operacional de -40 a 130 graus Fahrenheit. Como as correias em V escorregam quando sobrecarregadas, elas ajudam a proteger equipamentos mais caros de picos de carga. Também permitem flexibilidade no posicionamento do motor e da carga.

Em uma aplicação adequada, a vida útil de uma correia em V instalada e mantida adequadamente varia de 20.000 a 25.000 horas. Os componentes de uma correia em V simples são relativamente baratos para comprar, instalar, substituir e manter. Depois de instalados corretamente e tensionados de acordo com os valores recomendados pelo fabricante da correia, esses acionamentos requerem muito pouco serviço, exceto para retensionamento durante o cronograma de manutenção normal. Devido ao deslizamento da correia, eles perdem até 5 por cento de sua eficiência após a instalação. As correias em V se esticam à medida que se desgastam, piorando o escorregamento, o que pode diminuir a eficiência em até 10%, a menos que seja corrigido por retensionamento periódico. Correias em V dentadas ou dentadas podem aumentar a eficiência em 2 por cento em relação aos projetos padrão.

ACIONADORES DE CORREIA SINCRÔNICOS

As correias sincronizadas funcionam segundo o princípio da pega dentada. Os dentes redondos, quadrados ou curvilíneos modificados da correia engrenam com ranhuras nas rodas dentadas para fornecer transmissão de potência positiva em aplicações de alto torque com velocidades altas e baixas.

Se o tamanho da unidade for um problema, muitos
os sistemas de acionamento por correia agora têm um equivalente
capacidade para acionamentos de corrente de roletes na mesma largura.

Os componentes de um sistema de acionamento por correia síncrona normalmente custam mais inicialmente do que os de uma corrente de roletes padrão comparável ou acionamento por correia em V. Por outro lado, as unidades de correia síncronas não têm os custos de manutenção associados às unidades de corrente de rolos. Eles não requerem lubrificação e nenhum sistema de lubrificação, apenas proteção de segurança básica. Embora a corrente de roletes exija retensionamento frequente e as correias em V exijam retensionamento periódico, uma correia síncrona normalmente não requer retensionamento durante sua vida útil.

Para ilustrar a quantidade de alongamento que pode ocorrer em uma corrente de roletes, as tolerâncias de avanço de distância central recomendadas para acionamentos por correia podem ser comparadas ao levantamento de distância central necessária para uma corrente de roletes do mesmo comprimento. Assumindo um comprimento de 100 polegadas, uma corrente de rolos, uma correia em V e uma correia síncrona podem ser comparadas da seguinte forma:

Corrente de rolos: Uma corrente de roletes se alongará aproximadamente 3 polegadas (ou 3 por cento) ao longo de sua vida, exigindo cerca de 1,5 polegadas de avanço da distância central.

Correia em V: Uma correia em V requer 1,5 a 2,5 polegadas de avanço da distância central ao longo de sua vida, dependendo da seção transversal e do fabricante da correia.

Correia síncrona: Uma correia síncrona normalmente requer apenas 0,04 polegada de avanço da distância central ao longo de sua vida, dependendo do tipo e do fabricante da correia.

O desgaste da corrente e da roda dentada são fatores de custo significativos em uma transmissão por corrente de rolos. Correias e rodas dentadas sincronizadas apresentam desgaste drasticamente menor. Em um sistema de acionamento síncrono, por exemplo, a correia dura mais do que uma corrente de roletes comparável na ordem de 3 para 1, e as rodas dentadas duram mais que as rodas dentadas de corrente de 10 para 1.

Figura 1. Preenchimento da distância central necessária devido ao alongamento vitalício (em polegadas).


Como os acionamentos por corrente de rolos, os acionamentos por correia síncronos são sensíveis ao desalinhamento e não devem ser usados ​​em sistemas onde é inerente à operação do acionamento. O desalinhamento leva ao desgaste inconsistente da correia e falha prematura de tração devido ao carregamento desigual do membro de tração. E embora uma correia síncrona seja resistente à abrasão, corrosão e soluções de lavagem cáustica usadas na indústria de manuseio / processamento de alimentos, ela pode não ser adequada para certos ambientes altamente corrosivos onde a corrente resistente à corrosão pode ser uma escolha melhor.

Um equívoco sobre as correias síncronas é que elas são inadequadas para acionamentos em serpentina. Os engenheiros de projeto podem pensar que a corrente de roletes é a única opção quando uma carga deve ser conduzida para os dois lados; entretanto, as correias de borracha síncronas de dupla face oferecem muitas das mesmas vantagens de economia de custos em relação à corrente de roletes que suas primas de uma face.

Devido às suas classificações de alta eficiência (até 99% em uma base contínua para alguns sistemas de acionamento), as correias síncronas também podem reduzir os custos de energia em comparação com as correntes de rolos ou correias em V.

CONCLUSÃO

Quando considerado com base no custo de propriedade, um sistema de acionamento por correia síncrona pode ser mais econômico do que um acionamento por corrente de roletes ou sistema de acionamento por correia em V. Embora um sistema de acionamento síncrono possa inicialmente custar em média 30 por cento mais do que um acionamento por corrente de roletes padrão comparável, ele tem muitas vantagens de economia de custos para gerentes de manutenção e engenheiros de projeto.

No mercado de MRO, os acionamentos síncronos podem reduzir muito os custos operacionais do dia-a-dia e aumentar a produção em comparação com o tempo de inatividade e perda de produtividade resultante da manutenção e substituição frequente de correntes de rolos e acionamentos de correia em V. Os engenheiros de projeto de sistemas de acionamento que selecionam um acionamento síncrono podem dar a seus produtos uma vantagem competitiva, fornecendo produtos de melhor desempenho, mais duradouros, mais limpos, mais silenciosos e sem manutenção que operam a um custo geral mais baixo.

Este artigo foi escrito pelo departamento de aplicação de produtos de transmissão de energia da Gates Corporation. Para saber mais sobre este assunto, visite www.gates.com.