चेन ड्राइव और चेन के प्रकारों पर एक समग्र मार्गदर्शिका: इंजीनियरों के लिए आवश्यक ज्ञान

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चेन ड्राइव महत्वपूर्ण यांत्रिक शक्ति संचरण समाधान के रूप में खड़े होते हैं, जिनका उपयोग घटकों के बीच शक्ति स्थानांतरित करने के लिए व्यापक रूप से किया जाता है - चाहे लंबी दूरी (जैसे 5 मंजिला समुद्री इंजन) या छोटी दूरी (जैसे साइकिलों में) पर। ये कपलिंग, गियर ड्राइव, बेल्ट ड्राइव और पावर स्क्रू के साथ यांत्रिक शक्ति संचरण की पांच सबसे आम विधियों में से एक हैं। प्रत्येक विधि के अद्वितीय गुण और अवगुण होते हैं, इसलिए इंजीनियरों को विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए आदर्श विकल्प चुनने के लिए इन कारकों पर सावधानीपूर्वक विचार करना चाहिए। इस लेख में चेन ड्राइव की मूल बातें, उनके वर्गीकरण, सामान्य चेन प्रकार, चयन मानदंड और प्रमुख लाभ और हानियों पर चर्चा की गई है।

चेन ड्राइव क्या है?

चेन ड्राइव एक यांत्रिक शक्ति संचरण प्रणाली है जो एक स्थान से दूसरे स्थान तक शक्ति स्थानांतरित करने के लिए एक चेन का उपयोग करती है। एक सामान्य चेन ड्राइव में दो या अधिक स्प्रोकेट (दांतेदार पहिया) और एक चेन शामिल होती है - चेन लिंक में छेद स्प्रोकेट के दांतों पर फिट होते हैं।
जब प्राइम मूवर (उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रिक मोटर या आंतरिक दहन इंजन) घूमता है, तो यह अपने शाफ्ट पर लगे स्प्रोकेट को घुमाता है। यह घूर्णन स्प्रोकेट के चारों ओर लिपटी चेन को चलाता है, जो फिर ड्राइवन शाफ्ट पर यांत्रिक बल लागू करती है, जिससे प्रभावी ढंग से शक्ति का संचारण होता है।

अन्य संचरण विधियों के साथ प्रमुख तुलना

बेल्ट ड्राइव की तुलना में: बेल्ट ड्राइव के विपरीत, चेन ड्राइव में शून्य स्लिपेज होती है, जिससे निरंतर गति अनुपात सुनिश्चित होता है। इससे शक्ति संचरण में देरी खत्म हो जाती है, जिससे उन्हें आंतरिक दहन इंजन की टाइमिंग चेन जैसे अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाया जाता है। चेन ड्राइव में एकमात्र शक्ति हानि चेन के लिंक और स्प्रोकेट के बीच घर्षण से होती है, जिसके परिणामस्वरूप यांत्रिक दक्षता अधिक होती है।
गियर ड्राइव की तुलना में: चेन ड्राइव ऑपरेटिंग दूरी के संदर्भ में अधिक लचीले होते हैं। जब शाफ्ट एक दूसरे से अधिक दूरी पर होते हैं जितना कि गियर संभाल सकते हैं, तो ये उत्कृष्ट प्रदर्शन करते हैं, फिर भी एक संक्षिप्त सेटअप बनाए रखते हैं। इसके अलावा, एकल चेन एक समय में कई शाफ्ट को शक्ति प्रदान कर सकती है-यह विशेषता गियर दुर्लभ रूप से मिलती है।

चेन ड्राइव के प्रकार (कार्य के आधार पर)

चेन ड्राइव को उनके मुख्य कार्य के आधार पर तीन मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है, जिनमें से प्रत्येक को विशिष्ट अनुप्रयोग की आवश्यकताओं के अनुसार बनाया गया है:

1. शक्ति संचरण चेन ड्राइव

 दो शाफ्टों के बीच शक्ति स्थानांतरित करने के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए, ये चेन ड्राइव एक सामान्य चुनौती का समाधान करते हैं: अधिकांश शक्ति उत्पन्न करने वाली मशीनें (उदाहरण के लिए, पंपों में मोटर्स) उत्पादित शक्ति का उपयोग स्थान पर नहीं कर सकतीं।
सामान्य अनुप्रयोग: साइकिलें, कृषि मशीनरी, कंप्रेसर और इंजन कैमशाफ्ट - ये सभी शक्ति स्रोत से उपयोग के स्थान तक शक्ति ले जाने के लिए शक्ति संचरण चेन पर निर्भर करते हैं।

2. कन्वेयर चेन ड्राइव

कन्वेयर चेन ड्राइव को सामग्री हैंडलिंग के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया है। इनमें सैकड़ों डिज़ाइन होते हैं जिनमें विभिन्न गुण होते हैं, जैसे कम घर्षण, उच्च तापमान प्रतिरोध, रासायनिक प्रतिरोध, एंटीस्टैटिक क्षमता या चुंबकीय विशेषताएं। विविध आवश्यकताओं के अनुसार चेन में अतिरिक्त उपकरण भी जोड़े जा सकते हैं।
उद्योग में उपयोग: पैकेजिंग, ऑटोमोटिव विनिर्माण, खाद्य एवं पेय उत्पादन, फार्मास्युटिकल्स और वस्त्र उद्योग में कुशल सामग्री परिवहन के लिए व्यापक रूप से अपनाया गया है।

3. उत्थापन एवं ट्रैक्शन चेन ड्राइव

इन चेन ड्राइव का उपयोग मशीनरी में भारी भारों को उठाने और नीचे उतारने के लिए किया जाता है, जो अक्सर पुलियों के साथ काम करके प्रयास को कम करते हैं। उदाहरणों में चेन होइस्ट (मैनुअल, विद्युत या वायवीय) शामिल हैं, जो गैरेज, वर्कशॉप, निर्माण स्थलों, जहाज के इंजन रूम और कारखानों में सामान्य रूप से उपयोग किए जाते हैं और 20 टन तक के भार को उठाने/नीचे उतारने में सक्षम हैं।
उत्थापन चेनों को आगे दो उपप्रकारों में विभाजित किया गया है:

दीर्घवृत्ताकार चेन (कॉइल चेन): माध्यम से निम्न भार, निम्न गति वाले उत्थापन के लिए उपयोग की जाती हैं। इनके लिंक दीर्घवृत्ताकार होते हैं और वेल्डिंग के माध्यम से एक दूसरे से जुड़े होते हैं। वर्गाकार-लिंक चेन कभी-कभी एक विकल्प के रूप में उपयोग होती हैं लेकिन आमतौर पर खराब तनाव वितरण और गांठ बनने की समस्याओं के कारण इनसे बचा जाता है।
स्टड चेन: अधिक भार वाले अनुप्रयोगों के लिए वरीयता दी जाती है। प्रत्येक लिंक की आंतरिक चौड़ाई में एक स्टड स्थापित होता है, जो गांठ बनने से रोकता है और ताकत और स्थायित्व में वृद्धि करता है। इनका उपयोग जहाज के प्रतिरोधों और अन्य भारी उत्तोलन उपकरणों में किया जाता है।

चेन ड्राइव में आम चेन के प्रकार

उद्योग और व्यापार में चेन के पांच प्रकार प्रमुखता से उपयोग किए जाते हैं, जिनमें प्रत्येक की संरचना और लाभ अलग-अलग होते हैं:

1. रोलर चेन (बुशिंग रोलर चेन)

सबसे अधिक पहचाने जाने वाले चेन प्रकार, रोलर चेन (या बुशिंग रोलर चेन) का उपयोग साइकिलों, मोटरसाइकिलों और परिवहन उपकरणों के लिए शक्ति संचरण में किया जाता है। इन्हें आमतौर पर सादे कार्बन स्टील या स्टील मिश्र धातुओं से बनाया जाता है।
संरचना: आंतरिक प्लेट्स (रोलर प्लेट्स), बाहरी प्लेट्स (पिन प्लेट्स), बुशिंग, पिन और रोलर से बना होता है। लिंक के बीच समान दूरी पर रोलर लगे होते हैं, जो शक्ति संचरण के लिए स्प्रोकेट दांतों के साथ मेष करते हैं।
प्रमुख लाभ: स्प्रोकेट दांतों के संपर्क में आने पर जैसे ही आवश्यकता होती है, रोलर घूमते हैं, जिससे शक्ति क्षति कम होती है। संचरण चेन के लिए, रोलर्स के दोनों तरफ स्थित रोलर प्लेट्स की ऊंचाई रोलर व्यास से अधिक होती है, जो साइड प्लेट्स को स्प्रोकेट्स को छूने से रोकता है और मार्गदर्शक के रूप में कार्य करता है ताकि चेन के फिसलने से बचा जा सके। कन्वेयर रोलर चेन के लिए, रोलर व्यास साइड बार की ऊंचाई से बड़ा होता है, जिससे साइड बार और कन्वेयर ट्रैक के बीच संपर्क समाप्त हो जाता है और घर्षण कम हो जाता है। उच्च शक्ति की आवश्यकताओं के लिए मल्टी-स्ट्रैंड रोलर चेन उपलब्ध हैं, जो समान भार आवश्यकताओं के लिए कम गति और छोटे पिच की अनुमति देती हैं।

2. निःशब्द चेन (उल्टे दांत वाली चेन)

पारंपरिक चेन ड्राइव्स अक्सर शोर उत्पन्न करती हैं, जिससे उन्हें शोर-संवेदनशील वातावरण जैसे बंद स्थानों, खानों या आवासीय क्षेत्रों में उपयोग करना अनुपयुक्त बनाता है। निःशब्द चेन (या उल्टे दांत वाली चेन) इस समस्या का समाधान करती हैं, जो उच्च शक्ति को उच्च गति पर संचारित करते हुए शांत रूप से कार्य करती हैं।
संरचना: पंक्तिबद्ध समतल प्लेटों के एक स्तर में एक या एकाधिक पिनों द्वारा जुड़े होने से बना। प्रत्येक लिंक के तल में स्प्रोकेट दांतों के साथ चिकने संयोजन के लिए एक प्रोफ़ाइल होती है।
प्रदर्शन: लोड क्षमता, तन्य शक्ति और चेन की चौड़ाई में वृद्धि प्रत्येक लिंक में समतल प्लेटों की संख्या के साथ होती है।

3. पत्ती चेन

सबसे सरल चेन प्रकार, पत्ती चेन में केवल पिन और प्लेटें होती हैं-प्लेटें पिन लिंक और कब्जा लिंक के रूप में एकांतरित होती हैं। वे स्प्रोकेट के साथ संयोजित नहीं होती हैं; बजाय इसके वे मार्गदर्शन के लिए पुली पर चलती हैं।
अनुप्रयोग: लिफ्टिंग और संतुलन के लिए आदर्श, जैसे लिफ्टों, फोर्कलिफ्टों, स्ट्रैडल कैरियर्स और लिफ्ट मस्तूलों में। ये निम्न-गति वाली मशीनें चेनों पर उच्च स्थैतिक भार और न्यूनतम कार्यभार डालती हैं, और पत्ती चेन धक्का और जड़ता का सामना करने में उत्कृष्ट होती हैं।
महत्वपूर्ण आवश्यकता: उच्च तन्यता तनाव का सामना करने में सक्षम होना चाहिए बिना लंबाई में वृद्धि या टूटने के, और थकान का प्रतिरोध करने के लिए पर्याप्त तन्यता होनी चाहिए। डिज़ाइन के दौरान स्नेहन और पर्यावरणीय स्थितियों पर विचार किया जाना चाहिए।

4. फ्लैट-टॉप चेन

केवल संचारित करने के लिए उपयोग किया जाता है, फ्लैट-टॉप चेन्स कन्वेयर बेल्ट और बेल्ट ड्राइव को बदल देते हैं। सामग्री को सीधे उनके लिंक पर परिवहित किया जा सकता है।
संरचना: व्यक्तिगत लिंक आमतौर पर स्टील की शीट से बने होते हैं जिनके नीचे बैरल-आकार के खोखले उभरे हुए होते हैं। पिन इन उभरे हुए हिस्सों से होकर गुजरते हैं जो समीपवर्ती लिंक को जोड़ते हैं और केवल एक दिशा में गति की अनुमति देते हैं। विशेष फ्लैट-टॉप चेन्स पार्श्व रूप से मुड़ सकते हैं (संशोधित पिन संरचना के माध्यम से), जिससे कन्वेयर को घुमावदार मार्गों पर ले जाया जा सके।
अनुप्रयोग: असेंबली लाइनों में सामग्री परिवहन के लिए कम गति वाले कन्वेयर में उपयोग किया जाता है।

5. इंजीनियरिंग स्टील चेन्स

1880 के दशक में विकसित किया गया, इंजीनियरिंग स्टील चेन्स कठोर वातावरण और मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। वे गर्म-लुढ़का हुआ स्टील से बने होते हैं (कभी-कभी अतिरिक्त शक्ति के लिए ऊष्मा उपचारित) और ऑपरेशन के दौरान धूल, गंदगी और घर्षक का सामना करने के लिए घटकों के बीच बड़े अंतर होते हैं।
आधुनिक उपयोग: आमतौर पर सामग्री हैंडलिंग के लिए कन्वेयर चेन के रूप में उपयोग किया जाता है, लेकिन कुछ ड्राइव के रूप में कार्य करते हैं। इन्हें कन्वेयर, फोर्कलिफ्ट, बाल्टी एलीवेटर और तेल ड्रिलिंग रिग में पाया जाता है - सुधारित शक्ति, पहनने के प्रतिरोध, भार क्षमता और पिच के साथ आधुनिक औद्योगिक मांगों को पूरा करने के लिए।

सही चेन ड्राइव कैसे चुनें

सही चेन ड्राइव चुनने के लिए अनुपयुक्त विकल्पों को समाप्त करने के लिए अनुप्रयोग की आवश्यकताओं का मूल्यांकन करना आवश्यक है। विचार करने के लिए मुख्य कारक हैं:

1. भार

संचारित की जाने वाली शक्ति निर्धारित करें - चेन को प्राइम मूवर द्वारा उत्पन्न शक्ति का सामना करना पड़ेगा। सुरक्षा के लिए सटीक गणना महत्वपूर्ण है, और पर्याप्त सुरक्षा कारक की अनुशंसा की जाती है।

2. चेन की गति

सभी चेन ड्राइव उच्च गति पर काम नहीं करते हैं; कुछ कम गति के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। आवश्यक गति की गणना करें और सुनिश्चित करें कि यह चेन की अनुशंसित सीमा के भीतर है ताकि विकल्पों को संकुचित किया जा सके।

3. शाफ्ट विन्यास

अधिकांश चेन ड्राइव केवल समानांतर शाफ्ट के साथ काम करते हैं। यदि शाफ्ट गलत तरीके से संरेखित हैं, तो गियर ड्राइव एक बेहतर विकल्प हो सकता है।

4. शाफ्ट के बीच केंद्र दूरी

शाफ्ट के बीच केंद्र दूरी को 30-50 गुना चेन पिच होने की सिफारिश की जाती है। इसके अलावा, छोटे स्प्रोकेट पर 120° के न्यूनतम संपर्क आर्क को सुनिश्चित करें; यदि स्प्रोकेट पर कम दांत हैं, तो किसी भी समय कम से कम पांच दांत चेन के संपर्क में होने चाहिए।

5. सेवा वातावरण

वातावरण चेन की नमी, गंदगी, घिसाऊ, जंग और उच्च तापमान के प्रतिरोध की आवश्यकता निर्धारित करता है। यह कंपन, शोर के स्तर और थकान ताकत को भी प्रभावित करता है। उदाहरण के लिए, उल्टे दांत वाली चेन (साइलेंट चेन) शोर संवेदनशील क्षेत्रों में पसंद की जाती है।

6. स्नेहन

अधिकांश चेन ड्राइव को पहनने के जीवन को बढ़ाने के लिए स्नेहन की आवश्यकता होती है। चेन का प्रकार, आकार, भार और गति स्नेहन विधि (मैनुअल, ड्रिप फीड, ऑयल बाथ, या बल द्वारा स्नेहन) निर्धारित करते हैं। स्व-स्नेहन चेन भी उपलब्ध हैं-वे ऑयल-आंतरित सिंटर्ड प्लास्टिक या धातु से बने बुशिंग का उपयोग करते हैं जो बाहरी रखरखाव के बिना निरंतर स्नेहन प्रदान करते हैं।

चेन ड्राइव के लाभ

लंबी दूरियों पर टॉर्क स्थानांतरित कर सकता है।
स्लिपेज नहीं (बेल्ट ड्राइव के विपरीत), जिससे निरंतर प्रदर्शन सुनिश्चित होता है।
बेल्ट ड्राइव की तुलना में अधिक संक्षिप्त, अपेक्षाकृत छोटी जगहों में फिट होता है।
एकल चेन ड्राइव कई शाफ्ट को शक्ति प्रदान कर सकती है।
उच्च तापमान और विविध वातावरण (शुष्क, गीला, अपघर्षक, संक्षारक, आदि) में संचालन के लिए बहुमुखी।
कम घर्षण वाली प्रणाली, जो उच्च यांत्रिक दक्षता सुनिश्चित करती है।

चेन ड्राइव के नुकसान

गैर-समानांतर शाफ्ट के साथ उपयोग नहीं किया जा सकता है।
संचालन के दौरान शोर और कंपन के लिए संवेदनशील।
मिसएलाइनमेंट चेन स्लिपेज का कारण बन सकता है।
कुछ डिज़ाइनों को निरंतर स्नेहन की आवश्यकता होती है।
सुरक्षा के लिए आमतौर पर एक आवरण की आवश्यकता होती है।
प्रदर्शन बनाए रखने के लिए अवधि-अवधि पर तनाव (उदाहरण के लिए, आइडलर के माध्यम से) आवश्यक है।

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