適切なドライブシステムの選択

チェーンドライブの人気は、すぐに入手できるストックコンポーネントを利用しながら、比較的低コストで小さなパッケージで高トルクレベルを伝達する能力に由来しています。標準のローラーチェーンドライブの初期コストは非常に低くなる可能性がありますが、それらを維持するためのコストはかなりの額になる可能性があります。適切なメンテナンスは、最適なローラーチェーンドライブのパフォーマンスに不可欠であり、次のコスト要因が含まれます。

• 潤滑
• 配置
• テンション
• ドライブコンポーネントの交換

チェーン業界の推定によると、潤滑なしで動作するローラーチェーンドライブは、適切に潤滑された同等のドライブよりも約300倍速く摩耗します。それでも、ローラーチェーンの製造元は、取り付けられているすべてのドライブの90〜95％が不適切に潤滑されているか、まったく潤滑されていないと推定しています。必要な潤滑方法のタイプを決定することは、それ自体のコストへの影響を伴う主要な設計上の考慮事項です。たとえば、オイル保持チェーンハウジングは、チェーンドライブシステムの総コストの最大75％を占める可能性があります。潤滑に加えて、適切なスプロケットの位置合わせとチェーンの張りは、ローラーチェーンの寿命を延ばすために重要です。

コストに影響するもう1つのメンテナンス要因は、ドライブコンポーネントの交換です。ローラーチェーンドライブの主な弱点はチェーンの摩耗であり、これにより伸びや伸びが生じます。メーカーは、約3％の伸びが発生した場合にローラーチェーンの交換を推奨しています。ほとんどのローラーチェーンメーカーは、金属同士の接触によりスプロケットの深刻な摩耗が発生するため、スプロケットを新しいローラーチェーンごとに交換することも推奨しています。

ローラーチェーン業界で公開されている電力定格表は、適切なドライブ設計、位置合わせ、潤滑、メンテナンスなどを想定した15,000時間の理論設計寿命に基づいています。しかし、通常の動作環境では、実際のドライブ寿命が理想に近づくことはめったにありません。過酷な条件下で動作する無潤滑のローラーチェーンドライブは、100時間という短寿命になる可能性があります。

上記のメンテナンス要件のコストは、初期コストに追加され、標準のローラーチェーンドライブの実際のコストに近似します。ただし、潤滑剤とドライブコンポーネントの交換のコストを超えて、頻繁なリテンションの人件費が発生します。これには、ドライブのシャットダウンが必要であり、生産のダウンタイムが発生します。また、標準のローラーチェーンドライブは、アプリケーションに応じて91〜94％の効率で動作するため、エネルギーコストを考慮する必要があります。

メンテナンスとエネルギーのコストにもかかわらず、ローラーチェーンドライブは、Vベルトまたは同期ベルトドライブシステムに比べて、設計者とユーザーにいくつかの利点を提供します。

1. 汎用性（製品、トリップスイッチ、作動レバーなどを運ぶために機能的なアタッチメントを追加できます）

2. 接続リンクを使用して任意の長さのチェーンを作成する機能

3. チェーンとスプロケットの豊富な品揃え

Vベルトドライブ

Vベルトドライブは、ベルトとプーリーの間の摩擦によって動力を伝達します。設置時の効率は95〜98％であり、これらのドライブはローラーチェーンドライブよりも効率的にエネルギーを使用し、同期ベルトドライブよりも効率がやや劣ります。 Vベルトドライブは業界標準であり、設置が簡単で静かな操作に加えて、比較的低コストで幅広いサイズを提供します。

Vベルトドライブの交換部品が少なくなる場合があります
ローラーチェーンや同期ドライブよりもコストがかかる
コンポーネント、ただし定期的なリテンション
Vベルトはメンテナンス費用を増やす可能性があります。

Vベルトは、さまざまな材料、断面、および補強材料で製造されており、多くの場合、単独で、一致したセットで、または結合された構成で使用されます。これらは、衝撃荷重や高い始動荷重を伴うような過酷な用途に最適です。標準のVベルトドライブは、500 RPM以上、最大6：1の速度比、および華氏マイナス40〜130度の動作温度範囲内のアプリケーションで最適に動作します。 Vベルトは過負荷になるとスリップするため、より高価な機器を負荷サージから保護するのに役立ちます。また、モーターと負荷の配置に柔軟性を持たせることができます。

適切なアプリケーションでは、適切に設置および保守されたVベルトドライブの耐用年数は20,000〜25,000時間の範囲です。シンプルなVベルトドライブのコンポーネントは、購入、設置、交換、保守が比較的安価です。それらが適切に取り付けられ、ベルトメーカーの推奨値に張力がかけられた後、これらのドライブは、通常のメンテナンススケジュール中の再張力を除いて、ほとんどサービスを必要としません。ベルトの滑りにより、取り付け後に最大5％の効率が低下します。 Vベルトは摩耗すると伸び、滑りが悪化します。定期的なリテンションで修正しない限り、効率が最大10％低下する可能性があります。コグまたはノッチ付きVベルトは、標準設計よりも効率を2％向上させることができます。

同期ベルトドライブ

同期ベルトは、歯のグリップの原理に基づいて機能します。円形、正方形、または修正された曲線ベルトの歯は、スプロケットの溝と噛み合って、高速および低速の高トルクアプリケーションで正の動力伝達を提供します。

ドライブサイズが問題になる場合、多くの同期
ベルトドライブシステムには、同等の機能があります
同じ幅のローラーチェーンドライブへの容量。

同期ベルトドライブシステムのコンポーネントは、通常、同等の標準的なローラーチェーンまたはVベルトドライブのコンポーネントよりも初期コストが高くなります。対照的に、同期ベルトドライブには、ローラーチェーンドライブに関連するメンテナンスコストはありません。それらは、潤滑や潤滑システムを必要とせず、基本的な安全保護のみを必要とします。ローラーチェーンは頻繁なリテンションを必要とし、Vベルトは定期的なリテンションを必要としますが、同期ベルトは通常、ベルトの寿命の間、リテンションを必要としません。

ローラーチェーンで発生する可能性のある伸びの量を説明するために、ベルトドライブの推奨される中心距離の巻き取り許容値を、同じ長さのローラーチェーンに必要な中心距離の巻き取りと比較できます。長さを100インチとすると、ローラーチェーン、Vベルト、同期ベルトは次のように比較できます。

ローラーチェーン： ローラーチェーンは、その寿命全体で約3インチ（または3パーセント）伸び、中心距離を約1.5インチ取る必要があります。

Vベルト： Vベルトは、断面とベルトの製造元に応じて、その寿命全体で1.5〜2.5インチの中心距離を占める必要があります。

同期ベルト： 同期ベルトは、ベルトのタイプとメーカーによって異なりますが、通常、その寿命全体でわずか.04インチの中心距離の巻き取りが必要です。

チェーンとスプロケットの摩耗は、ローラーチェーンドライブの重要なコスト要因です。同期ベルトとスプロケットの摩耗は劇的に少なくなります。たとえば、同期駆動システムでは、ベルトは3対1のオーダーで同等のローラーチェーンよりも長持ちし、スプロケットは10対1のローラーチェーンスプロケットよりも長持ちします。

図1.寿命の伸びによる必要な中心距離の吸収（インチ単位）。

ローラーチェーンドライブと同様に、同期ベルトドライブはミスアライメントの影響を受けやすいため、ドライブ操作に固有のシステムでは使用しないでください。ミスアライメントは、不均等な引張部材の負荷により、一貫性のないベルト摩耗と早期の引張破損につながります。同期ベルトは、食品の取り扱い/加工業界で使用される摩耗、腐食、および腐食性ウォッシュダウンソリューションに耐性がありますが、耐食性チェーンがより適切な選択となる可能性がある特定の腐食性の高い環境には適さない場合があります。

同期ベルトに関する誤解の1つは、曲がりくねったドライブには適していないということです。設計エンジニアは、負荷を両側から追い出す必要がある場合、ローラーチェーンが唯一の選択肢であると考えるかもしれません。ただし、両面同期ゴムベルトは、片面のいとこと同じように、ローラーチェーンに比べて多くのコスト削減の利点があります。

高い効率定格（一部のドライブシステムでは継続的に99％）により、同期ベルトドライブは、ローラーチェーンまたはVベルトドライブと比較してエネルギーコストを削減することもできます。

結論

所有コストベースで検討すると、同期ベルトドライブシステムは、同等のローラーチェーンドライブまたはVベルトドライブシステムよりも費用対効果が高くなる可能性があります。同期ドライブシステムは、最初は同等の標準的なローラーチェーンドライブよりも平均30％高いコストがかかる可能性がありますが、メンテナンスマネージャーや設計エンジニアにとっては多くのコスト削減の利点があります。

MRO市場では、同期ドライブは、ローラーチェーンとVベルトドライブの頻繁なメンテナンスと交換に起因するダウンタイムと生産性の損失と比較して、日常の運用コストを大幅に削減し、生産量を増やすことができます。同期ドライブを選択するドライブシステム設計エンジニアは、より低い全体的なコストで動作する、より高性能で、より長持ちし、よりクリーンで、より静かで、メンテナンスフリーの製品を提供することにより、製品に競争力を与えることができます。

この記事は、ゲイツコーポレーションの送電製品アプリケーション部門によって書かれました。このテーマの詳細については、www.gates.comにアクセスしてください。