Samočinné zablokování čelního převodového řetězu není brzda: Co normy ve skutečnosti říkají

Zákazník určuje červený převodový ústroj pro zvedací aplikaci, protože červené převody jsou samočinně uzamčené, takže zátěž nemůže klesnout zpět. Žádná brzda není potřeba, ušetří se náklady.

Toto zdůvodnění se vyskytuje ve velkém množství konstrukcí strojů a je natolik nebezpečné, že se objevuje jako výslovné varování v technickém článku AGMA:

Poznámka: Sada červených ozubených kol by neměla být považována za samočinně uzamčenou. Za určitých podmínek zátěže je možné obrácené otáčení červeného kola.

Uznávaný inženýrský odkaz to vyjadřuje ještě přímočařeji a uvádí konkrétní aplikaci:

V praxi by červený převod neměl být používán jako brzdící zařízení pro bezpečnostní systémy, např. jeřáby. Některé materiálové a provozní podmínky mohou vést k zpětnému prokluzování červeného převodu.

Pokud navrhujete jeřáb, zvedací zařízení, bránu nebo cokoli jiného, u čehož pád zátěže ohrožuje život nebo zdraví někoho, potřebujete brzdu. Geometrie červeného převodu nenahrazuje brzdu.

Níže je inženýrské odůvodnění tohoto tvrzení.

Kritérium samočinného uzamčení

Samozávěr závisí na vztahu mezi úhlem stoupání závitu a úhlem tření. Ve třech nezávislých zdrojích je uvedeno následující pravidlo:

· Samozávěr nastává, když úhel stoupání závitu odpovídá arctg(koeficientu tření), obvykle v rozmezí 2 až 8 stupňů rozsah

· Pokud je úhel stoupání závitu menší než úhel tření, nemůže ozubené kolo pohánět červený šroub v obráceném směru

· Podmínka zní: úhel stoupání závitu < arctg(koeficient tření)

Všechny tři zdroje uvádějí stejnou skutečnost, jen v různé matematické notaci. Pod určitou hodnotou úhlu stoupání závitu se převod brání zpětnému pohánění.

Proč selhává

Kritérium využívá koeficient tření. Který koeficient tření?

Při nulové rychlosti klouzání je publikovaná hodnota 0.15. Jedná se o statickou hodnotu, která je zároveň nejvyšší. Jakmile začne klouzání, koeficient tření klesá.

Jeden zdroj upozorňuje, že pro hranici samozávěru je rozhodující právě statický koeficient tření, protože ozubení nelze uvést do pohybu.

Toto je mechanismus, který stojí za poruchami. V klidu je tření vysoké a pohon udržuje zátěž. Při vibracích dochází k mikro-pohybu. Mikro-pohyb přesouvá kontakt ze statického stavu do dynamického stavu, kde je tření nižší. Úhel tření, který je k dispozici pro udržení zátěže, se zmenšuje a zátěž začíná pomalu unikat.

Vibrace nejsou exotickým jevem. Stačí stroj běžící v blízkosti, spuštění motoru na stejném rámu nebo průjezd vozidla mimo budovu. Všechny tyto jevy mohou překonat statické samo-zamykání.

V publikované literatuře, kterou jsme našli, neexistuje kvantifikovaný snížený faktor pro vibrace. Tato absence sama o sobě poskytuje informaci: inženýrské řešení není snižovat výkon pro samo-zamykání, ale spíše se na něj nespoléhat.

Účinnost: skutečná čísla

Samo-zamykání a účinnost jsou dvě různé stránky stejné geometrie. Pohon, který odolává zpětnému pohánění, je pohon, který při přímém pohybu ztrácí velké množství energie.

Účinnost červeného převodu podle počtu závitů. Samosvorné chování nastává pouze v oblasti nízké účinnosti.

Řídící vzorec:

η = tan(λ) / tan(λ + φ)

kde λ je úhel stoupání červa a φ je ekvivalentní úhel tření.

Publikovaný řešený příklad: pro jednozávitový červ s λ = 5 stupňů a φ = 6 stupňů je účinnost 45,01 %.

Účinnost podle počtu závitů červa:

Pro návrhy s vysokou účinností se doporučuje úhel stoupání 10 až 20 stupňů . Všimněte si, že tento úhel je výrazně vyšší než pásmo samočinného zámku (2 až 8 stupňů). Nelze dosáhnout obojího současně.

Jedna odkazová publikace uvádí celkový rozsah účinnosti od 98 % při nejnižších převodových poměrech až po 20 % při nejvyšších. Jiná uvádí 50 až 90 % v závislosti na úhlu stoupání, počtu závitů a tření.

Tento kompromis je nevyhnutelný: samočinné zamykání vám stojí více než polovinu vstupního výkonu.

Co to znamená pro specifikaci

Pokud potřebujete chování se samočinným zamykáním:

· Přijměte jednoduchý závit, malý úhel stoupání, účinnost 40 až 50 %

· Zvolte velikost motoru podle ztrát, nikoli pouze podle zátěže

· Zvolte velikost převodovky podle tepelné zátěže, protože ztracený výkon se mění na teplo

·Stále nainstalujte brzdu pokud by důsledkem pohánění zpět bylo zranění nebo poškození

Pokud potřebujete vysokou účinnost:

· Vícezávitový závit, úhel stoupání 10 až 20 stupňů, účinnost 78 až 92 %

· Přijměte, že pohonný mechanismus bude zpětně poháněn

· Nainstalujte brzdu, protizávaží nebo použijte jiný typ ozubení

Pokud potřebujete obojí, je červenkové ozubení nesprávnou volbou. Zvažte helikoidní nebo šikmo-zubý převodový ústroj s vhodnou brzdou pro udržení polohy.

Teplotní limity

Červenkové převodovky jsou obvykle tepelně omezeny spíše než mechanicky omezeny . Ozubení by dokázalo přenést vyšší krouticí moment, než je schopen převodový kryt odvést ve formě tepla.

Toto je přímý důsledek uvedených údajů o účinnosti. Červenkový převod s jedním závitem a účinností 45 % přemění více než polovinu vstupního výkonu na teplo v malém pouzdře. Proto katalogy červenkových převodovek uvádějí tepelné zatížení odděleně od mechanického zatížení a proto je tepelné zatížení často rozhodujícím omezením.

Praktické důsledky:

· Hodnoty pro nepřetržitý provoz jsou mnohem nižší než hodnoty pro přerušovaný provoz

· Okolní teplota má význam; převodovka s udaným hodnocením pro dílnu o teplotě 20 °C se chová jinak v provozním prostoru o teplotě 40 °C

· Vynucené chlazení nebo větší skříň je často levnější než řešení předčasného selhání

Rozsah převodového poměru

Kryty jednostupňových čelních převodovek s ozubenými červíky 5:1 až 75:1 podle jednoho zdroje, zatímco jiný uvádí 5:1 až 300:1 pro červíkové převodovky používané speciálně u velkých převodových poměrů.

Skutečnou výhodou červíkových převodovek je vysoký převodový poměr v jediné stupni, stejně jako uspořádání pod pravým úhlem a tichý chod způsobený kluzným stykem. To jsou důvody, proč je zvolit. Samosvornost by neměla být na tomto seznamu.

U standardního normálového tlakového úhlu 20 stupňů by měl úhel stoupání zůstat pod 25 stupňů .

Materiály

Červenice běží z bronzu proti kalené ocelové červenici. Důvodem je kluzný styk: červíkové převodovky klouzají, nikoli se valí, proto potřebuje pár rozdílné materiály s dobrými vlastnostmi pro klouzání a zabírání do povrchu. Bronz proti oceli je kombinace, která funguje.

Červ je kalený a broušený; kolo je komponenta obětovaná při opotřebení. Toto je záměrné. Když se pohon opotřebí, vyměníte levnější a snadněji vyměnitelnou část.

Rychlost na čelní čáře může za ideálních podmínek dosáhnout 30 m/s, ale většina průmyslových červových převodovek pracuje daleko pod touto hodnotou.

Často kladené otázky

Můžu použít červovou převodovku k udržení zátěže bez brzdy?

Ne tam, kde by pád zátěže způsobil škodu. Oficiální pokyny od AGMA i uznávané technické odkazy jednoznačně uvádějí, že červové soukolí nesmí být považováno za samočinně uzamykající, a konkrétně varují před jeho použitím jako brzdového zařízení ve zvedacích zařízeních.

Moje červová převodovka udržuje zátěž již léta bez prokluzování. Není tedy samočinně uzamykající?

Je staticky samočinně uzamykající za současných podmínek. Změna maziva, opotřebení ozubení, vibrace od nového zařízení nebo zvýšení zátěže mohou tuto situaci změnit. Samočinné uzamykání je stav, nikoli vlastnost.

Proč se moje červová převodovka tak silně zahřívá?

Protože červené převody jsou neúčinné a ztracený výkon se mění na teplo. Zkontrolujte, zda se nacházíte v rámci tepelného výkonu, nikoli mechanického výkonu; jedná se o odlišná čísla a tepelné číslo obvykle omezuje dříve.

Vyřeší dvojitý závit červeného šroubu můj problém s účinností?

Zvýší účinnost z rozmezí 40 až 50 % na rozmezí 70 až 78 %. Současně také odstraní jakékoli samočinné zamykání. Ujistěte se, že žádná část stroje nezávisí na této vlastnosti.

Jakou účinnost mám použít pro výběr motoru?

Použijte hodnotu pro vámi konkrétní převodový poměr a počet závitů uvedenou v údajích výrobce převodovky, nikoli obecnou hodnotu. Rozsah účinnosti u různých konstrukcí červených převodovek je natolik široký, že obecný odhad povede k nesprávnému výběru motoru.

Je bronz jedinou možností pro červené kolo?

Je to standard z dobrého důvodu, avšak konkrétní druh bronzu se liší podle provozního režimu. Specifikujte třídu materiálu u svého dodavatele převodovek na základě zatížení, otáček a cyklu provozu.

Společnost Tianjin HaoRongShengYe Electrical Equipment Co., Ltd. vyrábí soupravy červených převodovek a červených kol, kde bronzové kolo pracuje proti kalenému a broušenému ocelovému červu, v jednoduchých i vícechodových provedeních. Uveďte nám převodové poměry, režim zatížení a to, zda musí pohon odolávat zpětnému pohybu, a my Vám upřímně řekneme, zda je červená převodovka správnou volbou pro Vaše zatížení.