Червячна предавка Ефективност — Защо диапазонът е 40–90% и кои променливи контролирате

Да, но подобрението е по-полезно за управление на температурата, отколкото за повишаване на ефективността. Синтетичното PAO масло обикновено намалява коефициента на триене с 10–201 TP3T в сравнение с минерално масло с еквивалентен вискозитет при същите условия. За задвижване, работещо с ефективност 651 TP3T с минерално масло, същото задвижване със синтетично PAO би постигнало приблизително 68–711 TP3T - значително подобрение в термичното натоварване (приблизително 10–151 TP3T по-малко генериране на топлина). По-голямото предимство на PAO в червячно задвижване е много по-добрата му характеристика вискозитет-температура (индекс на вискозитет >150 спрямо ~95 за минералното масло), което означава, че задвижването поддържа адекватна дебелина на смазочния филм в по-широк температурен диапазон.

Фигурата 40–90% обхваща целия диапазон от конфигурации на червячни зъбни колела от едноходови, предавателно число 80:1, ниска скорост (близо до 40%) до четириходови, предавателно число 10:1, висока скорост на плъзгане със синтетично масло (близо до 90%). За типично индустриално задвижване — едноходово, от 30:1 до 60:1, входни обороти 1450 об/мин, стандартно минерално масло — ефективността попада в диапазона 55–72% в зависимост от предавателното число и работната температура. Изчислете вашия конкретен случай, като използвате формулата η = tan λ / tan(λ + ρ') с ъгъла на водеща част за вашата геометрия и приблизителен коефициент на триене от таблицата за скорост на плъзгане.

Прогресивното повишаване на температурата през годините почти винаги се дължи на увеличаване на триенето в зацепването, причинено от грапавост на повърхността, генерирана от износване, а не на фундаментална промяна в ефективността. С износването на резбата на червяка и зъбните повърхности на колелото, оригиналното шлифовано покритие (Ra 0,4–0,8 µm) се влошава до по-грапаво износено покритие. Това увеличава триенето в граничния слой, измества работната точка към по-ниска ефективност и генерира повече топлина. Подмяната на червячната предавка възстановява оригиналното покритие на повърхността и ефективността. Ако повишаването на температурата е постоянно в продължение на 3–5 години, подмяната на предавката вероятно е закъсняла.

Да. Над приблизително 85–87% ефективност (постижима с четиристъпков червяк при 10:1–15:1 със синтетично масло), по-нататъшното подобряване на ефективността изисква пълно оттегляне от архитектурата на червячната предавка. Практическият диапазон за оптимизация на червячната предавка е от 55% до 85%. Под 55%, проблемите с управлението на температурата правят задвижването ненадеждно за непрекъсната работа без допълнително охлаждане. Над 85%, многостъпковото колело е голямо и скъпо, а съотношението е достатъчно ниско, че спиралните алтернативи може да са по-рентабилни.

КПД на червячната предавка обикновено намалява при намалена скорост. По-ниската скорост на вала означава по-ниска скорост на плъзгане в зацепването, което означава, че задвижването работи в режим на гранично или смесено смазване, а не в по-ефективния хидродинамичен режим при номинална скорост. Задвижване, което постига КПД от 68% при номинални 1450 об/мин, може да постигне само 55–60% при 700 об/мин и 45–50% при 200 об/мин със същия лубрикант. За червячни задвижвания, управлявани от честотна предавка (VFD), работещи често с намалена скорост, тази загуба на КПД – и съответното увеличение на генерирането на топлина – трябва да се отчитат при термичното изчисление.

Да, значително. Формулата за обратна посока (колелото задвижва червяка назад) е η_back = tan(λ − ρ') / tan λ. Когато λ ρ' (несамоблокиране), ефективността на задвижването назад е по-ниска от ефективността на задвижването напред. Задвижване с ефективност на задвижване напред 70% ще има ефективност на задвижване назад приблизително 40–50% при същите условия. За приложения с регенеративно натоварване, червячните задвижвания са лоши кандидати, тъй като ефективността на задвижването назад е твърде ниска за ефективно възстановяване на енергия.

Повече, отколкото повечето инженери очакват: приблизително 3–8 процентни пункта. Червячно колело, обработено с неправилен профил на режещия инструмент, създава точков, а не линеен контакт в зацепването. Концентрираното натоварване в точката на контакт предотвратява развитието на хидродинамичен маслен филм по цялата ширина на повърхността, поддържайки задвижването в режим на гранично смазване дори при скорости, при които би трябвало да работи в режим на смесен филм. Това е причината Korea Ever-Power да доставя снимки на контактни модели с прецизни червячни колела — документиран контакт с ширина на повърхността ≥70% потвърждава, че зацепването ще работи според прогнозите на изчислението за ефективност.

Три неща се променят. Първо, броят на зъбите на колелото се удвоява (от z2 = i на z2 = 2i), което прави колелото физически по-голямо — диаметърът на стъпката на колелото се увеличава, което изисква по-голям корпус. Второ, самоблокиращото поведение може да бъде загубено или намалено: по-големият ъгъл на водеща част на двуходовия червяк може да не удовлетворява условието за самоблокиране при работните смазочни материали и температурни условия — проверете изчислението за самоблокиране преди превключване, ако е необходимо задържане на товара. Трето, изискването за точност на разстоянието между зъбите на резбата на червяка става по-критично — двуходов червяк с неравномерно разстояние между зъбите произвежда редуващи се импулси на натоварване, когато двете зъби влизат в зацепване последователно, което се проявява като вибрации и шум.