Šnekový převod Účinnost — Proč je rozsah 40–90% a které proměnné ovládáte

Ano, ale toto zlepšení je užitečnější pro tepelný management než pro zvýšení účinnosti. Syntetický olej PAO obvykle snižuje koeficient tření o 10–201 TP3T ve srovnání s minerálním olejem s ekvivalentní viskozitou za stejných podmínek. U pohonu pracujícího s účinností 651 TP3T s minerálním olejem by stejný pohon se syntetickým olejem PAO dosáhl přibližně 68–711 TP3T – což je významné zlepšení tepelného zatížení (zhruba o 10–151 TP3T méně tepla). Větší výhodou PAO u šnekového pohonu je jeho mnohem lepší charakteristika viskozita-teplota (index viskozity >150 oproti ~95 u minerálního oleje), což znamená, že pohon si udržuje dostatečnou tloušťku mazacího filmu v širším teplotním rozsahu.

Obrázek 40–90% pokrývá celou řadu konfigurací šnekových převodů od jednochodých, s převodovým poměrem 80:1 a nízkou rychlostí (blízko 40%) až po čtyřchodé, s převodovým poměrem 10:1 a vysokou kluznou rychlostí se syntetickým olejem (blízko 90%). Pro typický průmyslový pohon – jednochodý, s převodovým poměrem 30:1 až 60:1, vstupními otáčkami 1450 ot./min, standardním minerálním olejem – se účinnost pohybuje v rozmezí 55–72% v závislosti na převodu a provozní teplotě. Vypočítejte svůj konkrétní případ pomocí vzorce η = tan λ / tan(λ + ρ') s úhlem stoupání pro vaši geometrii a odhadovaným součinitelem tření z tabulky kluzných rychlostí.

Postupný nárůst teploty v průběhu let je téměř vždy způsoben rostoucím třením v záběru v důsledku drsnosti povrchu způsobené opotřebením, nikoli zásadní změnou účinnosti. S opotřebením závitu šneku a zubů kola se původní broušený povrch (Ra 0,4–0,8 µm) mění na drsnější opotřebovaný povrch. To zvyšuje tření v mezní vrstvě, posouvá provozní bod směrem k nižší účinnosti a generuje více tepla. Výměna šnekového soukolí obnovuje původní povrchovou úpravu a účinnost. Pokud je nárůst teploty stabilní po dobu 3–5 let, je pravděpodobně nutné vyměnit soukolí.

Ano. Nad rámec účinnosti přibližně 85–871 TP3T (dosažitelné se čtyřchodým šnekem v poměru 10:1–15:1 se syntetickým olejem) vyžaduje další zlepšení účinnosti úplný odklon od architektury šnekového převodu. Praktický rozsah pro optimalizaci šnekového převodu je 551 TP3T až 851 TP3T. Pod 551 TP3T problémy s tepelným řízením činí pohon nespolehlivým pro nepřetržitý provoz bez dodatečného chlazení. Nad 851 TP3T je vícechodé kolo velké a drahé a převod je dostatečně nízký, takže spirálové alternativy mohou být nákladově efektivnější.

Účinnost šnekového převodu se obecně snižuje při snížených otáčkách. Nižší otáčky hřídele znamenají nižší kluznou rychlost v záběru, což znamená, že pohon pracuje v režimu hraničního nebo smíšeného mazání, spíše než v účinnějším hydrodynamickém režimu při jmenovitých otáčkách. Pohon, který dosahuje účinnosti 68% při jmenovitých otáčkách 1450 ot./min, může se stejným mazivem dosáhnout pouze 55–60% při 700 ot./min a 45–50% při 200 ot./min. U šnekových pohonů s frekvenčním měničem, které často pracují při snížených otáčkách, je nutné tuto ztrátu účinnosti – a odpovídající zvýšení tvorby tepla – zohlednit v tepelném výpočtu.

Ano, významně. Vzorec pro zpětný směr (kolo pohání šneka zpět) je η_back = tan(λ − ρ') / tan λ. Když λ ρ' (nesamosvornost), je účinnost zpětného pohonu nižší než účinnost dopředného pohonu. Pohon s účinností dopředného pohonu 70% bude mít za stejných podmínek účinnost zpětného pohonu přibližně 40–50%. Pro aplikace s rekuperačním zatížením jsou šnekové převodovky špatnými kandidáty, protože účinnost zpětného pohonu je příliš nízká pro efektivní rekuperaci energie.

Více, než většina inženýrů očekává: přibližně 3–8 procentních bodů. Šnekové kolo odvalované s nesprávným profilem frézy vytváří bodový kontakt spíše než liniový kontakt v oblasti záběru. Koncentrované zatížení v bodě kontaktu zabraňuje vzniku hydrodynamického olejového filmu po celé šířce čelní plochy, čímž udržuje pohon v režimu mezního mazání i při rychlostech, při kterých by měl pracovat v režimu smíšeného filmu. To je důvod, proč společnost Korea Ever-Power dodává fotografie kontaktních obrazců s přesnými šnekovými koly – zdokumentovaný kontakt o šířce čelní plochy ≥70% potvrzuje, že záběr bude fungovat tak, jak předpovídá výpočet účinnosti.

Mění se tři věci. Zaprvé, počet zubů kola se zdvojnásobí (ze z2 = i na z2 = 2i), což kolo fyzicky zvětší – zvětší se průměr rozteče kola, což vyžaduje větší pouzdro. Zadruhé, může dojít ke ztrátě nebo snížení samosvornosti: vyšší úhel stoupání dvouchodého šneku nemusí splňovat podmínku samosvornosti za provozních mazacích a teplotních podmínek – pokud je požadováno udržení zatížení, zkontrolujte výpočet samosvornosti před přepnutím. Zatřetí, požadavek na přesnost rozteče stoupání závitů šneku se stává důležitějším – dvouchodý šnek s nestejnou roztečí stoupání vytváří střídavé zatěžovací impulzy, když se oba závity postupně dostávají do záběru, což se projevuje jako vibrace a hluk.