Rullaketjun dynamiikka alle 17 hampaisessa rataskäytössä?

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

On tutkittu, että ketjua ei kannata käyttää alle 17 hampaisissa rattaissa, koska tällöin ketjun eri osien nopeus suhteessa toisiinsa korostuu ja ketju ei toimi optimaalisesti. Jäi hieman hämärän peittoon tämä luennolla sivuttu seikka. Ilmeisesti asia on niin, että mitä pienempi ratas, sitä enemmän ketjun rullia yhdistävä ketjun osa "oikaisee" sädettä, jossa hampaat sijaitsevat, jolloin osa ketjusta pyörii pienemmällä säteellä, missä rattaan hampaat sijaitsevat. Säteiden erotus on sitä suurempi, mitä pienempi rattaan hammasluku on. Suuremmilla nopeuksilla se tuo ongelmia, jossa ketju ei toimi optimaalisesti. Käsittääkseni ongelma pohjautuu edellä selittämääni asiaan, mutta vaikka ketju oikoo rattaan sädettä, ja ketjun eri osat liikkuvat eri nopeudella, niin miksi se tuottaa ongelmia voimansiirrossa? Ongelman komponentit siis tiedän, mutta en ymmärrä siitä syntyvää ongelmallisuutta? Toisin sanoen: Mikä on ongelman tarkka syntymekanismi ja mitä sellaisia seurauksia ja vaikutuksia sillä on ketjuvälitteisessä voimansiirrossa, että alle 17 hampaista ratasta ei suositella ketjukäyttöön?

Kommentit (14)

Vierailija

Hmm.. Kiinnostava ilmiö. Miksihän raja on juuri 17 hammasta? Ja millaisista nopeuksista puhutaan, kun ongelmia alkaa syntyä? Koska tietääkseni ainakin useissa moottoripyörissä on eturattaana alle 17 piikkinen.

Jos siis ymmärsin yhtään mistä tässä puhutaan

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26848
Liittynyt16.3.2005

Pitäisi varmaan taas pitää turpansa kiinni ja jättää päteminen osaaville. Mutta kun ei voi. Ainakin pienillä rattailla ketju joutuu taipumaan nivelistään enemmän. Se kuluttaa niveliä ja heikentää hyötysuhdetta. Taitaa siinä käydä niinkin, että voima vaikuttaa vain pienempään määrään hampaita kuin isommalla rattaalla.

Kyllä pienempiäkin rattaita käytetään monissa paikoissa, joissa ketjukäyttöä ei jouduta mitoittamaan aivan äärimmilleen. Mm. fillareissa on 11 hampainen pienin (yleinen) koko.

Vierailija

Lisääntyyhän se kuormituskin per hammas, kun niiden lukumäärää vähennetään. Eli hampaat vioittuvat helpommin. Myöskin todettavissa useimpien fillareiden takapakasta...

Ketjun aloittaja kirjoitti, ettei ketjua kannata käyttää. Tarkoittaako tämä sitä, että hammashihnaa kannattaisi?

Taisi mennä ohi aiheesta...

o_turunen
Seuraa 
Viestejä10604
Liittynyt16.3.2005

Ajattelepa 3-hampaista ketjupyörää. Välitys saattaa toimia ihan
mukavasti, tai sitten ei. Ketjun etäisyys akselista vaihtelee riippuen
hampaan sijainnista ketjupyörän kierroksella. Tietysti vielä ilmeisemmäksi
tuo tulee kaksihampaisella pyörällä.

Muoks.
En pysty keksimään mitään syytä siihen, miksi juuri 17-hampainen olisi
jotenkin kriittisellä rajalla, olen käyttänyt kohtuullisella menestyksellä 13-hampaisiakin.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi.
Korant: Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.

Vierailija
o_turunen
Ajattelepa 3-hampaista ketjupyörää. Välitys saattaa toimia ihan mukavasti, tai sitten ei. Ketjun etäisyys akselista vaihtelee riippuen hampaan sijainnista ketjupyörän kierroksella. Tietysti vielä ilmeisemmäksi tuo tulee kaksihampaisella pyörällä.



Käsittääkseni etäisyys pysyy kierroksen aikana samana. Kuinka etäisyys voisi muuttua kun ketju ei liiku hampaissa ollessaan suhteessa rattaaseen ja hampaan etäisyys akselista pysyy kierroksen aikana samana, vaikka ratas olisi epäsymmetrinenkin?

o_turunen

En pysty keksimään mitään syytä siihen, miksi juuri 17-hampainen olisi
jotenkin kriittisellä rajalla, olen käyttänyt kohtuullisella menestyksellä 13-hampaisiakin.

Ei sitä noin vain pysty keksimäänkään. Empiiristen tutkimustulosten ja laskelmien perusteella ollaan päädytty 17 hampaan raja-arvoon, jota käytetään mm. koneenrakennuksessa.

Vierailija
Neutroni
Ainakin pienillä rattailla ketju joutuu taipumaan nivelistään enemmän. Se kuluttaa niveliä ja heikentää hyötysuhdetta.

Joutuu taipumaan kyllä, mutta kuinka perustelet hyötysuhteen heikentymisen?

Vierailija

Ketjuhan ei vedä tasaisesti toisin kuin hammasratas. Olisikohan niin, että mitä vähemmän hampaita sitä nykivämpi veto ja sitä kovempi hampaille ja ketjulle?.

Vierailija
Spacek
Neutroni
Ainakin pienillä rattailla ketju joutuu taipumaan nivelistään enemmän. Se kuluttaa niveliä ja heikentää hyötysuhdetta.



Joutuu taipumaan kyllä, mutta kuinka perustelet hyötysuhteen heikentymisen?

Kitkahäviön kasvamisella kun toisiaan vasten laahaavien pintojen liikepituus kasvaa.

Lukuun 17 on päädytty senkin takia, että se on pariton ja jaoton, jolloin sama lenkki ei satu joka kierroksella samalle hampaalle ja ketjun, sekä hammaspyörän kuluminen on tasaisempaa. (muita mahd. 19, 21, 23, 25, 38...)

Koneensuunnittelun käsikirja sanoo:

"Ketjun nopeus muuttuu monikulmiovaikutuksen takia ketjun tullessa ryntöön kiertymäkulman funktiona.

Monikulmiovaikutus aikaansaa jaksollisen epätasaisen käynnin ja aiheuttaa kiihtyvyysvoimia, melua ja ketjun kulumista. Haitat suurenevat kun ketjun nopeus kasvaa. Ketjupyörän hammasluvun suurentaminen taas parantaa käynnin tasaisutta.

Ketju venyy kun sen nivelkohdat taipuvat (liitokset kuluvat kirj. huom.). Venynyt ketju ei enää asetu suunnitellulle paikalle, vaan pyrkii kiipeämään hampaan kylkeä pitkin. Välitys menettää toimintakykynsä kun ketju on venynyt niin että se alkaa hyppiä hampaiden yli. Ketjupyörän hammasluvusta riippuu, miten merkittävä venymä on. Ketju suositellaan hylättäväksi kun se on venynyt 1,5...3%"

17 pienempää hammaslukua ei missään nimessä ole kielletty käyttämästä, mutta sitä suositellaan pienimmäksi luvuksi ja suurempi pitäisi valita jos vain suinkin on mahdollista.

Pienet hammasluvut otetaan huomioon laskennassa ns. hammaslukukertoimen kautta, joka on (19 / z1) ^ 1,085 missä z1 on pienemmän hammaspyörän hammasluku.

Ketju mitoitetaan laskennalliselle teholle, joka on nimellisteho kerrottuna hammaslukukertoimella ja käyttökertoimella, joka puolestaan riippuu käytön laadusta (tasainen, epätasainen, iskevä). Näiden perusteella valitaan karkeasti ketjun tyyppi ja koko, jonka jälkeen tarkka tehonsiirtokyky voidaan laskea erinäisin voitelukertoimin yms.

Yhteenvetona voisi sanoa, että pieni hammasluku syö ketjun nopeammin loppuun ja pitää enemmän meteliä.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26848
Liittynyt16.3.2005
ilesoft
Ketjun aloittaja kirjoitti, ettei ketjua kannata käyttää. Tarkoittaako tämä sitä, että hammashihnaa kannattaisi?



En suosittele. Hammashihna kärsii myös, kun se joutuu taipumaan liian jyrkälle kaarresäteelle.

Spacek
Ei sitä noin vain pysty keksimäänkään. Empiiristen tutkimustulosten ja laskelmien perusteella ollaan päädytty 17 hampaan raja-arvoon, jota käytetään mm. koneenrakennuksessa.

Niin, tälaliset säännöt ovat usein ihan käytännön kokemuksista peräisin. Ilmeisesti tuo 17 ei ole mikään absoluuttinen totuus, esimerkiksi HPC gearsin luettelossa neuvotaan välttämään alle 19 hampaisia normaalikäytöissä ja alle 25 hampaisia iskevästi kuormitetuissa käytöissä.

Vierailija

Liian montaakaan hammasta ei kannata käyttää, sillä mitä enemmän ja tiheämmin hampaita, sitä nopeammin ketjun venymisen vaikutus alkaa näkymään.

Vierailija

Tällaista tietoa sain penkomalla netistä Veikon jo asiasta kertoessakin:

Eturattaan pienentämisellä lisätään monikulmiovaikutusta. Tämä tekee käytöstä nykivän, syö tehonsiirtokykyä ja kuluttaa ketjua, koska nivelet joutuvat kääntymään enemmän.

Ketjupyörä voidaan olettaa monikulmioksi, jonka sivujen määrä = hampaiden määrä. Monikulmiovaikutus aiheuttaa ketjulle jaksollista nopeuden vaihtelua sitä enemmän, mitä pienempi käyttävän pyörän hammasluku on. Esimerkiksi 11-hampaisella eturattaalla nopeuden vaihtelu on 4 prosenttia, kun se 21-hampaisella on alle prosentin.

Esimerkiksi Rexnordin ketjukäyttöjen suunnitteluohjeissa ei suositella edes hitaille käytöille alle 13 hampaan pyöriä. Nopeammille (alle 6 m/s) vähintään 17 hampaista ketjupyörää. Nopeille käytöille, yli 15 m/s saakka suositellaan 21-25 hampaista pyörää.

Vanha jäärä
Seuraa 
Viestejä1557
Liittynyt12.4.2005
ilesoft

Ketjun aloittaja kirjoitti, ettei ketjua kannata käyttää. Tarkoittaako tämä sitä, että hammashihnaa kannattaisi?

Ottamatta varsinaisesti kantaa hammashihnakäytön pyörien kokoon, niin hammashihnoilla esiintyy samanlainen monikulmiovaikutuksen aiheuttama nykivä käynti kuin ketjuillakin, tosin vain paljon lievempänä.

Lisäksi niillä voi ilmetä hihnakäyttöjen ongelma eli välityssuhteen muuttuminen välitettävän momentin muuttuessa. Tämä esiintyy tehostuneena, jos hammashihnan pitkittäinen jäykkyys ei ole riittävän suuri.

Vanha jäärä

Vierailija

Jos pyörässä on vähän hampaita, niin ketjun lenkki jää liian suureen kulmaan hampaaseen nähden silloin, kun sen pitäisi ottaa kuormitusta vastaan ja lenkki pyrkii pois hampaalta tai painautuu pohjaa vasten, mutta liukuvaa liikettä syntyy. Aiheuttaa nopeampaa rataan ja ketjun kulumista. Hampaan pitäisi kohdata ketjun lenkki mahdollisiman suoraan, jotta ei tulisi hampaaseen nähden pystysuuntaisia voimia, jotka aiheuttavat luistelua kosketuspinnassa. Kuten hyvässä hammasratasvälityksessäkin hampaiden kontakti toisiinsa on mahdollisimman pyörähtävä eikä luistava.

Uusimmat

Suosituimmat