EN
Un client specifică un reductor cu melc pentru o aplicație de ridicare, deoarece transmisiile cu melc sunt autoblocante, astfel încât sarcina nu poate reveni în jos. Nu este necesară frână, se economisește costul.
Acest raționament apare în multe proiecte de mașini și este suficient de periculos încât apare ca avertisment explicit într-un document tehnic AGMA:
Notă: Angrenajele cu melc nu trebuie considerate autoblocante. În anumite condiții de sarcină, mișcarea inversă a roții melcate este posibilă.
O referință inginerescă consacrată o formulează mai direct, menționând aplicația:
În practică, un melc nu trebuie utilizat ca dispozitiv de frânare pentru sisteme legate de siguranță (de exemplu, macarale). Unele materiale și condiții de funcționare pot duce la alunecarea inversă a angrenajului cu melc.
Dacă proiectați o macara, un lift, o poartă sau orice alt dispozitiv în care căderea unei sarcini poate răni pe cineva, aveți nevoie de o frână. Geometria melcului nu este un substitut.
Iată fundamentul ingineresc al acestei afirmații.
Autoblocarea depinde de relația dintre unghiul de înclinare al melcului și unghiul de frecare. Afirmațiile publicate ale regulii, provenite din trei surse independente:
· Autoblocarea apare când unghiul de înclinare al melcului este egal cu arctangenta coeficientului de frecare, de obicei în intervalul 2 până la 8 grade autonomie
· Când unghiul de înclinare este mai mic decât unghiul de frecare, roata melcată nu poate antrena melcul în sens invers
· Condiția este: unghiul de înclinare < arctangenta(coeficientului de frecare)
Toate cele trei afirmații exprimă același lucru, folosind notații diferite. Sub un anumit unghi de înclinare, transmisia rezistă antrenării inverse.
Criteriul folosește un coeficient de frecare. Care coeficient de frecare?
La viteză de alunecare nulă, valoarea publicată este 0.15. Aceasta este valoarea statică și reprezintă valoarea maximă. În momentul în care începe alunecarea, coeficientul de frecare scade.
O referință observă că coeficientul static de frecare este cel relevant pentru limita de autoblocare, tocmai pentru că angrenajul nu poate fi pus în mișcare.
Aceasta este mecanismul din spatele defectelor. În stare de repaus, frecarea este ridicată și angrenajul se blochează. Introducerea vibrațiilor determină apariția unei mișcări microscopice în angrenaj. Mișcarea microscopică deplasează contactul din starea statică către starea dinamică, unde frecarea este mai mică. Unghiul de frecare disponibil pentru menținerea sarcinii se reduce, iar sarcina începe să alunece treptat.
Vibrația nu este o condiție exotică. O mașină care funcționează în apropiere, un motor care pornește pe aceeași structură sau un vehicul care trece în afara clădirii — toate acestea pot anula blocarea statică autoînchizătoare.
Nu există niciun factor cuantificat de reducere a performanței la vibrații în literatura publicată pe care am putut-o identifica. Această lipsă este, în sine, semnificativă: răspunsul ingineresc nu constă în reducerea performanței blocării autoînchizătoare, ci în renunțarea la dependența de aceasta.
Blocarea autoînchizătoare și eficiența sunt două perspective asupra aceleiași geometrii. Un angrenaj care rezistă antrenării inverse este un angrenaj care consumă multă energie în sensul direct.
Eficiența angrenajului cu melc în funcție de numărul de începuturi. Comportamentul de autoblocare există doar în zona de eficiență scăzută.
Formula de bază:
η = tan(λ) / tan(λ + φ)
unde λ este unghiul de înclinare al melcului, iar φ este unghiul echivalent de frecare.
Un exemplu publicat rezolvat: pentru un melc cu un singur început, cu λ = 5 grade și φ = 6 grade, eficiența este de 45,01%.
Eficiența în funcție de numărul de începuturi ale melcului:
| Tipul melcului | Eficiența publicată |
| Un singur început | 40 până la 50% |
| Pornire unică, condiții bune și precizie ridicată de prelucrare | 50 până la 70% |
| Pornire dublă | 70–78 % |
| Pornire multiplă | 78 până la 92% |
Pentru proiecte cu randament ridicat, unghiul de înclinare recomandat este 10 până la 20 de grade . Rețineți că acesta este mult mai mare decât banda de autoblocare de 2 până la 8 grade. Nu puteți avea ambele.
O referință indică un randament general între 98% la rapoartele cele mai mici și 20% la cele mai mari. Alta menționează 50 până la 90%, în funcție de unghiul de înclinare, numărul de porniri și frecare.
Compromisul este inevitabil: funcționarea cu autoblocare vă costă mai mult de jumătate din puterea de intrare.
Dacă aveți nevoie de comportament de autoblocare:
· Acceptați pas unic, unghi mic de înclinare al filetului, randament de 40–50%
· Dimensionați motorul în funcție de pierderi, nu doar în funcție de sarcină
· Dimensionați reductorul în funcție de disiparea termică, deoarece puterea pierdută se transformă în căldură
·Instalați totuși o frână dacă consecința antrenării inverse este lezarea persoanelor sau deteriorarea echipamentului
Dacă aveți nevoie de randament ridicat:
· Mai mulți pași, unghi de înclinare al filetului de 10–20 de grade, randament de 78–92%
· Acceptați faptul că antrenajul va genera o mișcare inversă
· Instalați o frână, o contragreutate sau utilizați un alt tip de angrenaj
Dacă aveți nevoie de ambele funcții, angrenajul cu melc este alegerea greșită. Luați în considerare un reductor cu angrenaj elicoidal sau elicoidal-conic, echipat cu o frână de blocare adecvată.
Reductoarele cu melc sunt, de obicei limitate termic, nu mecanic . Dinții roților dintate ar putea transmite un cuplu mai mare decât cel pe care carcasa îl poate disipa sub formă de căldură.
Aceasta este o consecință directă a valorilor de randament menționate mai sus. Un angrenaj cu melc cu o singură pornire, având un randament de 45 %, transformă mai mult de jumătate din puterea de intrare în căldură, într-o carcasă mică. De aceea, cataloagele de reductoare cu melc indică separat o capacitate termică și una mecanică, iar capacitatea termică este adesea cea care impune limitarea.
Consecințe practice:
· Valorile nominale pentru funcționarea continuă sunt mult mai mici decât cele pentru funcționarea intermitentă
· Temperatura ambiantă are importanță; un reductor calibrat într-un atelier la 20 de grade se comportă diferit într-o sală tehnică la 40 de grade
· Răcirea forțată sau o carcasă mai mare este adesea mai ieftină decât gestionarea unei defecțiuni premature
Capace pentru angrenaje cu melc cu reducere simplă 5:1 până la 75:1 conform unei surse, iar o altă sursă indică 5:1 până la 300:1 pentru angrenajele cu melc utilizate în special pentru reduceri mari.
Capacitatea de a obține rapoarte ridicate într-o singură treaptă reprezintă avantajul real al angrenajelor cu melc, împreună cu dispunerea în unghi drept și funcționarea liniștită datorită contactului prin alunecare. Acestea sunt motivele pentru care se alege acest tip de angrenaj. Auto-blocarea nu trebuie inclusă în această listă.
Pentru un unghi normal de presiune standard de 20 de grade, unghiul de înclinare al filetului trebuie să rămână sub 25 de grade .
Roțile melcate funcționează din bronz împotriva unui melc din oțel durificat. Motivul constă în contactul prin alunecare: angrenajele cu melc alunecă, nu rulează, astfel încât perechea necesită materiale neidentice, cu caracteristici bune de alunecare și de îngropare. Combinarea bronz–oțel este cea care funcționează.
Melcul este durificat și rectificat; roata este componenta sacrificabilă. Acest lucru este intenționat. Când angrenajul se uzează, înlocuiți partea mai ieftină și mai ușor de înlocuit.
Viteza liniară pe cercul de divizare poate atinge 30 m/s în condiții ideale, dar majoritatea reductoarelor cu melc industriale funcționează mult sub această valoare.
Pot folosi un reductor cu melc pentru a menține o sarcină fără frână?
Nu acolo unde o scădere a sarcinii ar putea cauza prejudicii. Orientările publicate de AGMA și referințele tehnice stabilite afirmă în mod expres că angrenajele cu melc nu trebuie considerate auto-blocate și avertizează în mod specific împotriva utilizării lor ca dispozitive de frânare în macarale.
Reductorul meu cu melc a menținut o sarcină timp de ani de zile, fără alunecare. Nu este oare auto-blocant?
Este static auto-blocant în condițiile actuale. Schimbarea lubrifiantului, uzura angrenajului, apariția vibrațiilor datorită unor echipamente noi sau creșterea sarcinii pot modifica această stare. Auto-blocarea este o stare, nu o proprietate.
De ce funcționează reductorul meu cu melc atât de fierbinte?
Deoarece reductoarele cu melc sunt ineficiente, iar puterea pierdută se transformă în căldură. Verificați dacă funcționați în limitele ratingului termic, nu ale celui mecanic; acestea sunt valori diferite, iar cel termic este de obicei cel care limitează funcționarea în primul rând.
Ar rezolva un melc cu dublă pornire problema mea de eficiență?
Ar crește eficiența de la intervalul 40–50% la intervalul 70–78%. De asemenea, elimină orice comportament de autoblocare. Asigurați-vă că nimic din mașină nu depinde de acest comportament.
Ce eficiență trebuie să folosesc pentru dimensionarea motorului?
Folosiți valoarea corespunzătoare raportului și numărului de porniri specificate în datele furnizorului reductorului, nu o valoare generică. Variația eficienței între diferitele tipuri de reductoare cu melc este suficient de mare încât o presupunere generică ar duce la o dimensionare incorectă a motorului.
Este bronzul singura opțiune pentru roata melcului?
Este standardul acceptat, și cu bună justificare, dar tipul specific de bronz variază în funcție de regimul de funcționare. Specificați calitatea exactă împreună cu furnizorul reductorului, pe baza sarcinii, vitezei și ciclului de funcționare.
Tianjin HaoRongShengYe Electrical Equipment Co., Ltd. produce seturi de melc și roți melcate, cu roată melcată din bronz și melc din oțel durificat rectificat, în configurații cu un singur început sau cu mai multe începuturi. Comunicați-ne raportul de transmitere, ciclul de funcționare și dacă transmisia trebuie să reziste antrenării inverse, iar noi vă vom spune sincer dacă angrenajul melcat este alegerea potrivită pentru sarcina dumneavoastră.