Samozapirajoči se vijačni prenos ni zavora: Kaj pravijo standardi v resnici

Stranka določi puščično prestavno sklopko za dvigalno aplikacijo, ker so puščični gonilniki samozapirajoči, zato se breme ne more povleči nazaj. Zato ni potreben zavori in se prihrani strošek.

To razmišljanje se pojavlja v številnih konstrukcijah strojev in je dovolj nevarno, da se v tehničnem članku AGMA pojavlja kot izrecno opozorilo:

Opomba: Puščične prestavne sklopke ne smemo obravnavati kot samozapirajoče. Pri določenih obremenitvenih pogojih je mogoč obraten premik puščičnega kolesa.

Uveljavljena inženirska referenca to izrazi še bolj odkrito in navede tudi aplikacijo:

V praksi puščične prestavne sklopke ne smemo uporabljati kot zavore za varnostne sisteme, npr. dvigala. Nekatere materialne in obratovalne razmere lahko povzročijo nazadovanje puščične prestavne sklopke.

Če načrtujete dvigalo, dvigalno napravo, vrata ali karkoli drugega, pri čemer bi padajoče breme lahko poškodovalo osebo, potrebujete zavoro. Geometrija puščične prestavne sklopke ni zamenjava za to.

Spodaj je inženirska utemeljitev tega.

Kriterij samozapiranja

Samozapiranje je odvisno od razmerja med kotom vodilne črte puža in kotom trenja. Objavljena trditev pravila iz treh neodvisnih virov:

· Samozapiranje nastopi, ko je kot vodilne črte puža enak arctan(koeficient trenja), običajno v območju 2 do 8 stopinj doseg

· Ko je kot vodilne črte manjši od kota trenja, zobnik pužnega kolesa ne more obrniti puža v nasprotni smeri

· Pogoj je: kot vodilne črte < arctan(koeficient trenja)

Vse tri izjave povedo isto stvar z različno notacijo. Spodaj določenega kota vodilne črte pogon zavira obratno vleko.

Zakaj odpove

Kriterij uporablja koeficient trenja. Kateri koeficient trenja?

Pri ničelni hitrosti drsenja je objavljena vrednost 0.15. To je statična vrednost in hkrati najvišja vrednost. Takoj ko se začne drsenje, koeficient trenja pada.

En vir opozarja, da je za mejo samozapiranja pomemben ravno statični koeficient, saj se prenosnik ne more zagnati.

To je mehanizem, ki stoji za odpovedmi. V mirovanju je trenje visoko in pogon zadrži obremenitev. Če se pojavi vibracija, se v pogonu pojavijo mikro-gibanja. Mikro-gibanja premaknejo stik iz statičnega v dinamični režim, kjer je trenje nižje. Kot trenja, ki je na voljo za zadrževanje obremenitve, se zmanjša in obremenitev začne počasi drseti.

Vibracije niso eksotičen pogoj. To lahko povzroči stroj, ki deluje v bližini, motor, ki se prižge na isti podstavki, ali vozilo, ki pelje mimo stavbe. Vse to lahko prekine statično samozapiranje.

V objavljeni literaturi, ki smo jo našli, ni kvantificiranega faktorja zmanjšanja nosilnosti zaradi vibracij. Ta odsotnost sama po sebi prinaša pomembne informacije: inženirski odgovor ni zmanjšati nosilnosti pri samozapiranju, temveč se nanj sploh ne zanašati.

Učinkovitost: dejanske vrednosti

Samozapiranje in učinkovitost sta dva vidika iste geometrije. Pogon, ki se upira obratnemu pogonu, je pogon, ki pri napredujočem gibanju porabi veliko energije.

Učinkovitost vijačnega gonilnika glede na število začetkov. Samozapirajoče obnašanje obstaja le v območju nizke učinkovitosti.

Upravljajoča formula:

η = tan(λ) / tan(λ + φ)

kjer je λ kot vijaka in φ ekvivalentni kot trenja.

Objavljen primer izračuna: za enozačetni vijak z λ = 5 stopinj in φ = 6 stopinj je učinkovitost 45,01 %.

Učinkovitost glede na število začetkov vijaka:

Za načrte z visoko učinkovitostjo je priporočen kot nagiba vijaka 10 do 20 stopinj . Upoštevajte, da je to znatno višje od pasu samozapirajočih kotov 2 do 8 stopinj. Oboje hkrati ni mogoče.

En vir navaja celotno razpon učinkovitosti kot 98 % pri najnižjih razmerjih do 20 % pri najvišjih. Drug navaja 50 do 90 % glede na kot nagiba, število začetkov in trenje.

Kompromis je neizogiben: samozapirajoče delovanje vam stane več kot polovico vhodne moči.

Kaj to pomeni za specifikacijo

Če potrebujete samozapirajoče delovanje:

· Sprejmite enostopenjsko izvedbo, majhen kot nagiba vijaka, učinkovitost 40 do 50 %

· Dimenzionirajte motor glede na izgube, ne le glede na obremenitev

· Dimenzionirajte prenosnik glede na toploto, saj se izgubljena moč spremeni v toploto

·Vseeno namestite zavoro če bi bilo posledično obratno pogonjenje lahko vzrok poškodb ali škode

Če potrebujete učinkovitost:

· Večstopenjska izvedba, kot nagiba vijaka 10 do 20 stopinj, učinkovitost 78 do 92 %

· Sprejeti, da bo pogonsko gred v obratnem smeri premikala gonjeni del

· Namestiti zavore, nasprotno utež ali uporabiti drugačen tip zobnikov

Če potrebujete oboje, je črvini prenos napačna izbira. Razmislite o helikoidnem ali stožčasto-helikoidnem prenosu z ustreznim zavornim mehanizmom za zadrževanje.

Topske meje

Črvini reduktorji so običajno omejeni po toplotni zmogljivosti, ne pa po mehanski zmogljivosti . Zobje lahko prenesejo več navora, kot ga lahko ohišje razprši kot toploto.

To je neposredna posledica zgornjih podatkov o učinkovitosti. Črvini prenos z eno navitvijo in učinkovitostjo 45 % pretvori več kot polovico vhodne moči v toploto znotraj majhnega ohišja. Zato katalozi črvinih reduktorjev ločeno navajajo toplotno in mehansko nazivno moč ter je toplotna nazivna moč pogosto dejanska omejitvena vrednost.

Praktične posledice:

· Nazivne vrednosti za neprekinjen obrat so znatno nižje od vrednosti za prekinjen obrat

· Pomembna je temperatura okolice; reduktor, ki je ocenjen za delovanje v delavnici z temperaturo 20 stopinj Celzija, se obnaša drugače v strojarni z temperaturo 40 stopinj Celzija

· Vsiljeno hlajenje ali večja ohišja so pogosto cenejša kot reševanje predčasnih okvar

Razpon razmerja

Pokrovi enostopenjskih vijačnih prenosov 5:1 do 75:1 po enem viru, drugi vir pa navaja razmerje 5:1 do 300:1 za vijačne prenose, ki se uporabljajo posebej za velike zmanjšanja.

Prava prednost vijačnih prenosov je možnost doseči visoko prenosno razmerje v eni stopnji, poleg tega pa tudi pravokotna postavitev in tiho delovanje zaradi drsnega stika. To so razlogi za izbiro te vrste prenosa. Samozapiranje ne bi smelo biti na tem seznamu.

Pri standardnem normalnem tlaknem kotu 20 stopinj naj bo kot vodila spodaj 25 stopinj .

Materiali

Vijačna kolesa delujejo iz bronaste zlitine proti zakaljenemu jeklenemu vijaku. Razlog je drsenje: pri vijačnih prenosih pride do drsenja namesto valjanja, zato morata imeti oba elementa različni materiala z dobrimi lastnostmi za drsenje in vdelavo. Bronasta zlitina proti jeklu je kombinacija, ki deluje.

Črv je zakalen in brušen; koleso je žrtvovani del. To je namerno. Ko se pogon obrabi, zamenjate cenejši in lažje zamenljiv del.

Hitrost ob zobni črti lahko doseže 30 m/s v idealnih razmerah, vendar večina industrijskih črvnih pogonov deluje veliko nižje od te vrednosti.

Pogosto zastavljena vprašanja

Ali lahko uporabim črvno menjalnik za zadrževanje obremenitve brez zavore?

Ne tam, kjer bi padajoča obremenitev povzročila škodo. Objavljena navodila AGMA in uveljavljene inženirske reference jasno navajajo, da črvne sklopi ne smejo biti obravnavani kot samozapirajoči, ter posebej opozarjajo pred njihovo uporabo kot zavornih naprav pri dvigalih.

Moj črvni menjalnik že leta zadržuje obremenitev brez drsenja. Ali torej ni samozapirajoč?

V trenutnih razmerah je statično samozapirajoč. Spremenite mazivo, dovolite obrabo zobnika, dodajte vibracije iz nove opreme ali povečajte obremenitev – in to se lahko spremeni. Samozapiranje je stanje, ne lastnost.

Zakaj se moj črvni menjalnik tako segreva?

Ker so črvni prenosi neucinkoviti in izgubljena moč postane toplota. Preverite, ali delujete znotraj toplotnega nazivnega obremenitvenega območja namesto mehanskega; to sta različni številki in običajno omejuje prva – toplotna.

Bi dvojni začetek črva rešil moj problem neucinkovitosti?

Učinkovitost bi povečal iz območja 40 do 50 % na območje 70 do 78 %. Prav tako odstrani katero koli samozapirno vedenje. Poskrbite, da se noben del stroja ne zanaša na to.

Katero učinkovitost naj uporabim za izbiro motorja?

Uporabite podatek za vaš specifični prevodni razmerje in število začetkov iz podatkov proizvajalca menjalnika, ne pa splošne vrednosti. Razpon učinkovitosti pri različnih črvnih konstrukcijah je dovolj širok, da bi splošna predpostavka napačno določila velikost motorja.

Je bron imenovano edina možnost za črvno kolesce?

Je standardna izbira iz dobrega razloga, vendar se specifična vrsta brona spreminja glede na obratovalne pogoje. Določite razred brona skupaj s svojim dobaviteljem menjalnikov na podlagi obremenitve, hitrosti in cikla obratovanja.

Tianjin HaoRongShengYe Electrical Equipment Co., Ltd. proizvaja komplet za vijačno zobnikovo prestopno gred, s kovinsko zobnikovo kolesom iz bronaste zlitine in zakaljenim ter brušenim jeklenim vijakom, v izvedbah z enojnim in večkratnim začetkom. Sporočite nam razmerje, obratovalni cikel in ali pogonska enota mora preprečevati obratno vleko; pošteno vam bomo povedali, ali je vijačno zobnikovo prestopno gred prava izbira za vašo obremenitev.