Šnekový prevod Tepelný manažment — Výpočet rovnovážnej teploty, identifikácia tepelného limitu a určenie chladenia

Maximálna bezpečná prevádzková teplota je určená tromi súčasne pôsobiacimi limitmi, pričom najnižší z týchto troch je určujúci. Po prvé, limit tepelnej stability maziva: minerálny olej začína rýchlo oxidovať nad 70 °C; syntetický PAO je stabilný do približne 100 °C; oleje na báze esterov sú stabilné do 110 – 120 °C. Po druhé, teplotný limit elastoméru tesnenia: štandardné tesnenia NBR pracujú nepretržite do 100 °C; tesnenia FKM (Viton) tesnia do 150 °C. Po tretie, teplotný limit bronzového kolesa: trvalé teploty nad 150 °C môžu žíhať za studena tvárnenú povrchovú vrstvu kolesa z cínového bronzu, čím sa znižuje tvrdosť povrchu a urýchľuje opotrebovanie. V praxi je limit tepelnej stability maziva určený pre minerálny olej (70 °C) a syntetický PAO umožňuje prevádzku do približne 100 °C. Cieľová teplota povrchu telesa maximálne 70 °C je vhodná pre minerálny olej a 85 °C pre PAO v nepretržitej priemyselnej prevádzke.

Správny prístup pre aplikácie so sezónne premenlivou teplotou je špecifikovať pohon pre najhorší letný prípad a nepridávať sezónne chladiace systémy, ktoré vyžadujú sezónnu údržbu. Možnosti: (1) prejsť na syntetický olej PAO, ktorý znižuje prevádzkovú teplotu o 8 – 15 stupňov Celzia – to môže znížiť letný vrchol 82 stupňov na 68 – 74 stupňov Celzia v rámci prijateľného rozsahu; (2) špecifikovať nútené chladenie vzduchom (axiálny ventilátor na kryte), ktoré môže byť ponechané v prevádzke celoročne bez akéhokoľvek sezónneho zásahu; (3) ak sa pohon nachádza v strojovni, preskúmať zlepšenie letného vetrania – zníženie okolitej teploty z 35 stupňov Celzia na 28 stupňov Celzia má rovnaký účinok ako pridanie 7 stupňov Celzia na chladenie pohonu. Sezónne prepínaný chladiaci systém (chladenie iba v lete) vyžaduje spoľahlivú prevádzku a údržbu a ak v lete zlyhá, pohon zlyhá.

Nižšia viskozita znižuje viskóznu zložku odporu trenia, čo môže mierne znížiť prevádzkovú teplotu – tento účinok je však druhoraký k vplyvu hrúbky mazacieho filmu. Ak je viskozita príliš nízka, EHD film v mieste kontaktu so sieťou sa stáva nedostatočným a zvyšuje sa hraničné mazacie trenie, čo môže potenciálne zvýšiť prevádzkovú teplotu nad teplotu, ktorú vytvára olej s vyššou viskozitou. Správny prístup: špecifikujte minimálny stupeň viskozity, ktorý poskytuje dostatočný EHD film pri prevádzkovej teplote, a prejdite na PAO (vysoký VI) namiesto nižšieho stupňa VG, aby ste dosiahli výhodu stability viskozity bez zníženia hrúbky filmu. Správna minimálna viskozita pri prevádzkovej teplote: 60 – 120 cSt v závislosti od klznej rýchlosti a modulu. Neznižujte stupeň viskozity pod minimum potrebné na tvorbu filmu.

Spoločnosť Korea Ever-Power môže poskytnúť odhad tepelnej analýzy pre nové konštrukcie strojov na základe: vstupného výkonu (kW alebo W), otáčok závitovkového hriadeľa (ot./min.), prevodového pomeru a počtu štartov (na výpočet účinnosti), rozsahu okolitej teploty (minimálny a maximálny), pracovného cyklu (hodiny za deň, faktor zaťaženia počas prevádzky) a konfigurácie krytu (či je uzavretý alebo čiastočne uzavretý, montážna orientácia). S týmito parametrami spoločnosť Korea Ever-Power vypočíta odhadovanú účinnosť, generovanie tepla pri menovitom výkone a to, či je pohon v rámci prirodzenej konvekčnej tepelnej charakteristiky alebo vyžaduje nútené chladenie. Táto analýza sa poskytuje ako súčasť potvrdenia špecifikácie pre nové konštrukcie pohonov bezplatne. Uveďte parametre pri úvodnom dopyte, aby bola analýza zahrnutá do odpovede na cenovú ponuku.

Toto je efekt dokončenia zábehu. Počas prvých 50 – 100 hodín prevádzky sa boky zubov prispôsobujú – mikrodrsnosti sa deformujú za studena a kontaktná plocha sa zväčšuje smerom k plnej geometrii kontaktu. Počas tohto obdobia je trenie v oblasti záberu mierne vyššie ako ustálená hodnota, ale tento efekt je čiastočne maskovaný skutočnosťou, že zábehový olej (ak sa v ňom nahromadili nečistoty z opotrebenia) pridal pevné častice, ktoré mierne zvyšujú efektívnu viskozitu. Keď sa zábehový olej vymení za čerstvý čistý olej, viskozita sa obnoví na požadovanú úroveň, ktorá môže byť mierne nižšia ako v prípade zábehového oleja zahusteného nečistotami, čo má za následok mierne menšiu hrúbku viskózneho filmu a mierne vyššie trenie. Ide o prechodný efekt, ktorý vymizne v priebehu 10 – 20 prevádzkových hodín, keď sa čerstvý olej rozloží a geometria kontaktu sa stabilizuje.

Áno, s primeranou presnosťou. Zmerajte: teplotu povrchu krytu T_kryt, teplotu okolia T_okolí, vstupný výkon motora P_vstup (z prúdu motora x napätia x účinníka). Vypočítajte: Q_strata = P_vstup x (1 – eta) = hx A x (T_kryt – T_okolí). Z plochy povrchu krytu A (odhadovanej z rozmerov krytu) a koeficientu prirodzenej konvekcie h (odhadovaného ako 10 – 15 W/m2K pre prirodzenú konvekciu, 25 – 40 W/m2K pre nútenú konvekciu vzduchu) vyriešte eta: eta = 1 – hx A x (T_kryt – T_okolí) / P_vstup. Táto metóda je presná na +/- 5 – 10 percentuálnych bodov pre prevádzku v ustálenom stave a poskytuje užitočný ukazovateľ toho, či je účinnosť v očakávanom rozsahu pre špecifikáciu pohonu.

Pre pohon v uzavretej skrini sú možnosti zoradené podľa jednoduchosti implementácie: (1) pridať vetracie otvory s filtrovanými krytmi do skrine (privádzajúce okolitý vzduch do kontaktu s krytom); (2) pridať malý axiálny ventilátor dovnútra skrine na cirkuláciu vzduchu nad povrchom krytu (nízka spotreba energie, nízka hlučnosť, účinný pri miernom tepelnom zaťažení); (3) pridať panel výmenníka tepla do skrine (ohriatie vnútra skrine na okolitú teplotu); (4) namontovať závitovkový prevodový pohon mimo skrine na vonkajšiu stenu, kde je priamo vystavený okolitému vzduchu. Pre pohony v tepelne kritických inštaláciách v skrini je najspoľahlivejším prístupom špecifikácia uzavretého závitovkového reduktora s integrovaným tepelným riadením – konštrukcia krytu reduktora zohľadňuje uzavretú inštaláciu.

Mechanický výkon je maximálny krútiaci moment/výkon, ktorý môže ozubené koleso prenášať bez mechanického poškodenia (zlomenina zuba, odieranie, únava materiálu v dôsledku jamkovej ryhy). Tepelný výkon je maximálny výkon, ktorý môže pohon prenášať nepretržite a zároveň udržiavať teplotu krytu pod limitom teploty maziva za stanovených okolitých podmienok. Pri štandardných závitovkových prevodovkách pri typických prevodových pomeroch je tepelný výkon často nižší ako mechanický výkon – čo znamená, že pohon dosiahne svoj tepelný limit pred svojim mechanickým limitom pri nepretržitej prevádzke. Prerušovaná prevádzka (kde pracovný cyklus umožňuje krytu ochladiť sa počas nečinnosti) umožňuje prevádzku nad nepretržitým tepelným výkonom, pretože časovo priemerné generovanie tepla je nižšie ako maximálne okamžité generovanie tepla. Tepelný výkon by sa mal vždy kontrolovať pri závitovkových prevodovkách s nepretržitou prevádzkou spolu s mechanickým krútiacim momentom.