EN
En kunde specificerer et skrugearet til en løfteapplikation, fordi skrutransmissioner er selv-låsende, så lasten ikke kan køre tilbage nedad. Ingen bremse kræves – besparelse på omkostningerne.
Denne overvejelse optræder i mange maskinkonstruktioner, og den er farlig nok til at fremgå som en eksplicit advarsel i en teknisk AGMA-rapport:
Bemærk: Skrugearsæt bør ikke betragtes som selv-låsende. Under visse belastningsforhold er omvendt bevægelse af skruhjulet mulig.
En anerkendt ingeniørreference udtrykker det mere direkte og nævner anvendelsen eksplicit:
I praksis bør en skrue ikke bruges som en bremseenhed i sikkerhedskritiske systemer, f.eks. løfter. Visse materialer og driftsforhold kan føre til, at et skrugearet glider tilbage.
Hvis du designer en løfter, en elevator, en port eller noget andet, hvor en falende last kan skade en person, har du brug for en bremse. Skruens geometri er ikke et erstatningsmiddel.
Her er ingeniørmæssig baggrund for dette.
Selv-låsning afhænger af forholdet mellem skruens stigningsvinkel og friktionsvinklen. Offentliggjorte udsagn om reglen fra tre uafhængige kilder:
· Selv-låsning opstår, når skruens stigningsvinkel svarer til arctan(friktionskoefficienten), typisk i intervallet 2 til 8 grader omfang
· Når stigningsvinklen er mindre end friktionsvinklen, kan tandhjulet ikke drive skruen baglæns
· Betingelsen er: stigningsvinkel < arctan(friktionskoefficienten)
Alle tre kilder udtrykker det samme i forskellig notation. Under en bestemt stigningsvinkel modstår drivsystemet baglænsdrift.
Kriteriet bruger en friktionskoefficient. Hvilken friktionskoefficient?
Ved nul glidningshastighed er den offentliggjorte værdi 0.15. Det er den statiske værdi, og den er den højeste værdi. Så snart glidning begynder, falder friktionskoefficienten.
En kilde bemærker, at den statiske koefficient er den relevante for selv-låsningsgrænsen, netop fordi tandhjulet ikke kan sættes i gang.
Dette er mekanismen bag fejlene. I hvile er friktionen høj, og drivhjulet holder. Indfør vibration, og drivhjulet oplever mikrobewegelse. Mikrobewegelse flytter kontakten fra den statiske tilstand mod den dynamiske tilstand, hvor friktionen er lavere. Friktionsvinklen, der er til rådighed til at holde lasten, formindskes, og lasten begynder at krybe.
Vibration er ikke en eksotisk betingelse. En maskine, der kører i nærheden, en motor, der starter på samme ramme, eller et køretøj, der passerer uden for bygningen – alt dette kan overvinde statisk selv-låsning.
Der findes ingen kvantificeret vibrationsnedjusteringsfaktor i den offentliggjorte litteratur, som vi kunne finde. Denne fravær er i sig selv informativt: det tekniske svar er ikke at nedjustere selv-låsningen, men at undlade at stole på den.
Selv-låsning og effektivitet er to synsvinkler på samme geometri. Et drivhjul, der modstår bagløb, er et drivhjul, der spilder meget energi ved fremadgående bevægelse.
Effektivitet for skruemekanisme efter antal gange startet. Selv-låsende adfærd findes kun i området med lav effektivitet.
Den styrende formel:
η = tan(λ) / tan(λ + φ)
hvor λ er skruens stigningsvinkel og φ er den ækvivalente friktionsvinkel.
Et offentliggjort regneeksempel: for en skrue med én start og λ = 5 grader samt φ = 6 grader er effektiviteten 45,01 %.
Effektivitet efter antal skruestarter:
| Skruetype | Offentliggjort effektivitet |
| Én start | 40 til 50 % |
| Enkelt start, gode forhold og høj bearbejdningsnøjagtighed | 50 til 70 % |
| Dobbelt start | 70–78 % |
| Flere starts | 78 til 92 % |
For højeffektive konstruktioner er den anbefalede stigningsvinkel 10 til 20 grader . Bemærk, at dette ligger langt over den selvlåsende båndbredde på 2 til 8 grader. Begge egenskaber kan ikke forekomme samtidigt.
En reference angiver den samlede effektivitetsområde som 98 % ved de laveste gearforhold og ned til 20 % ved de højeste. En anden angiver 50 til 90 % afhængigt af stigningsvinkel, antal starts og friktion.
Kompromiset er uundgåeligt: selv-låsende funktioner koster dig mere end halvdelen af din indgangseffekt.
Hvis du har brug for selv-låsende funktioner:
· Acceptér én start, lavt stigningsvinkel, 40 til 50 % effektivitet
· Dimensionér motoren ud fra tabene, ikke kun belastningen
· Dimensionér gearkassen ud fra varmeudviklingen, fordi den mistede effekt bliver til varme
·Monter alligevel en bremse hvis konsekvensen af bagløb er personskade eller materiel skade
Hvis du har brug for høj effektivitet:
· Flere starts, 10 til 20 graders stigningsvinkel, 78 til 92 %
· Acceptér, at drivningen vil køre baglæns
· Montér en bremse, et modvægt eller brug en anden geartype
Hvis du har brug for begge dele, er wormgear ikke det rigtige valg. Overvej i stedet en helikal- eller kegle-helikal-enhedsbremse med en egnet fastholdelsesbremse.
Wormgearkasser er typisk termisk begrænsede frem for mekanisk begrænsede . Tandhjulene kan overføre mere drejningsmoment, end kassen kan aflede som varme.
Dette er en direkte konsekvens af effektivitetstallene ovenfor. En enkeltskruet wormdrift med 45 % effektivitet omdanner mere end halvdelen af indgangseffekten til varme i en lille beholder. Derfor angiver kataloger for wormgearkasser en separat termisk kapacitet ud over den mekaniske kapacitet – og den termiske kapacitet er ofte den afgørende begrænsning.
Praktiske konsekvenser:
· Kontinuerlige driftskapaciteter er langt lavere end intermittente kapaciteter
· Omgivelsestemperaturen betyder noget; en kasse, der er angivet til et værksted på 20 grader, opfører sig anderledes i et anlægsrum på 40 grader
· Tvungen køling eller en større kasse er ofte billigere end at håndtere for tidlig svigt
Enkelttrins skrugearede dæksler 5:1 til 75:1 ifølge én kilde, mens en anden angiver 5:1 til 300:1 for skrugearede, der specifikt anvendes til store reduktioner.
Den høje overførselsforholdskapacitet i ét trin er den egentlige fordel ved skrugearede, sammen med den retvinklede opstilling og den stille drift, der skyldes den glidende kontakt. Det er disse årsager, der taler for valget. Selv-låsning bør ikke indgå på listen.
For en standard normal trykvinkel på 20 grader bør stigningsvinklen holde sig under 25 grader .
Skrugehjul kører bronze mod en hærdet stålskruge. Årsagen er den glidende kontakt: skrugearede glider frem for at rulle, så parret kræver forskellige materialer med gode glid- og indlejringskarakteristika. Bronze mod stål er den kombination, der virker.
Vormen er hærdet og slibet; hjulet er den offerkomponent, der skal udskiftes. Dette er bevidst. Når drevet slidtes, udskifter du den billigere og nemmere del.
Kredslinjehastigheden kan nå 30 m/s under ideelle forhold, men de fleste industrielle vormdrev kører langt under dette niveau.
Kan jeg bruge et vormgearboks til at holde en last uden en bremse?
Ikke i situationer, hvor en faldende last kan forårsage skade. Offentliggjort vejledning fra AGMA og anerkendte tekniske referencer påpeger eksplicit, at vormudvekslinger ikke bør betragtes som selvlåsende, og advarer specifikt mod brug af dem som bremseenheder i løfteanordninger.
Min vormgearboks har holdt en last i årevis uden at glide. Er den da ikke selvlåsende?
Den er statisk selvlåsende under de nuværende forhold. Skift smøremidlet, lad tandhjulet slids, tilføj vibration fra ny udstyr eller øg belastningen – og det kan ændre sig. Selvlåsning er en tilstand, ikke en egenskab.
Hvorfor kører min vormgearboks så varmt?
Fordi ormedrev er ineffektive, og den tabte effekt bliver til varme. Kontroller, om du ligger inden for den termiske kapacitet i stedet for den mekaniske kapacitet; det er to forskellige tal, og den termiske kapacitet er typisk den, der begrænser først.
Vil et dobbeltsteg ormedrev løse mit effektivitetsproblem?
Det vil øge effektiviteten fra 40–50 %-intervallet til 70–78 %-intervallet. Det eliminerer også enhver selv-låsende adfærd. Sørg for, at intet i maskinen afhænger af netop denne egenskab.
Hvilken effektivitet skal jeg bruge til motorudmåling?
Brug tallet for din specifikke gearforhold og antal steg fra gearkassens producent, ikke en generisk værdi. Variationen mellem forskellige ormedrevsdesign er så stor, at en generisk antagelse vil føre til forkert motorudmåling.
Er bronze den eneste mulighed for ormedreven?
Det er standarden af god grund, men den præcise bronzevariet afhænger af anvendelsen. Angiv kvalitetsgraden sammen med din gearkasseleverandør ud fra belastning, hastighed og driftscyklus.
Tianjin HaoRongShengYe Electrical Equipment Co., Ltd. fremstiller skruedrev og skruedrevshjul, bronzehjul mod hårdt overfladebehandlet, slibet stålskruedrev, i enkelte og multiple startkonfigurationer. Fortæl os forholdet, belastningscyklussen og om drevet skal kunne modstå baguddrift, så fortæller vi dig ærligt, om skruedrev er det rigtige valg til din belastning.
