Ako vybrať správny závitovkový prevod – 7-parametrový sprievodca špecifikáciami

Prečo výber dvoch parametrov vždy končí dodatočnou úpravou

Údržbár v kórejskom závode na balenie potravín potreboval vymeniť chybnú sadu závitovkového prevodu na pohone indexovania dopravníka. Zmeral vonkajší priemer kolesa a priemer otvoru, objednal zodpovedajúci diel z katalógu dodávateľa a nainštaloval ho. Výmena trvala tri dni, kým sa zadrela. Problém: zhodoval dva viditeľné rozmery, ale prehliadol modul – náhradné koleso malo iný rozstup ako pôvodný závitovkový hriadeľ, ktorý bol stále nainštalovaný v stroji. Zuby zaberali približne v správnej stredovej vzdialenosti, ale s nesprávnym profilom zubov, čo spôsobovalo silné odieranie už od prvej otáčky.

Nezhoda modulov viedla k trojdňovému prestoju výroby plus náklady na druhú výmenu. Pôvodný výber by s kompletným meraním trval desať minút. Táto príručka poskytuje kompletný rámec meraní a špecifikácií, aby sa k takémuto druhému výmennému cyklu už nikdy nestalo. Závitovkové prevody Ever-Power od Kórey sú k dispozícii v celom rozsahu parametrov opísaných nižšie – s rozmerovým potvrdením z výkresov alebo fyzických vzoriek pred začatím výroby.

Sedem parametrov, ktoré úplne definujú špecifikáciu závitovkového prevodu

Každé rozhodnutie o výbere závitovkového prevodu sa redukuje na sedem parametrov. Prvé štyri sú mechanické požiadavky odvodené z aplikácie. Posledné tri sú materiálové a výrobné špecifikácie, ktoré určujú životnosť a kompatibilitu s prevádzkovým prostredím. Všetkých sedem je potrebné potvrdiť pred objednaním – nie až po inštalácii, ktorá odhalí tie, ktoré boli uhádnuté.

P1 — Modul: Jeden parameter, ktorý nemôžete uhádnuť

Modul je pomer priemeru rozstupu zubov k počtu zubov. Definuje fyzickú veľkosť zubov – ich výšku, šírku a rozstup. Zub s modulom 2 je presne dvojnásobkom fyzickej veľkosti zuba s modulom 1 vo všetkých lineárnych rozmeroch. Dva komponenty závitovkového prevodu budú správne zapadať iba vtedy, ak zdieľajú rovnaký modul – nie je potrebné žiadne nastavenie, podloženie ani prebrúsenie, ktoré by následne opravilo nesúlad modulov.

Pre známy komponent je možné zmerať modul. Najspoľahlivejšou metódou pre závitovkové koleso je: zmerať vonkajší priemer (OD) a počet zubov (z2) a potom vypočítať pomocou vzorca pre približný vzťah: OD ≈ m × (z2 + 2). Úprava: m ≈ OD ÷ (z2 + 2). Pre závitovkový hriadeľ zmerajte axiálny rozstup (vzdialenosť od jedného boku závitu k druhému, rovnobežne s osou hriadeľa) a vydeľte π: m = axiálny rozstup ÷ π.

Štandardné metrické moduly sa riadia normalizovaným radom: 1,0, 1,25, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 4,0, 5,0, 6,0, 8,0, 10,0, 12,0. Ak váš výpočet poskytne hodnotu ako 2,03 alebo 1,97, zaokrúhlite na najbližšiu štandardnú hodnotu (2,0) – malá odchýlka je spôsobená neistotou merania, nie neštandardným návrhom. Ak je výsledok v strede medzi dvoma štandardnými hodnotami (napr. 1,75), komponent môže byť neštandardný alebo štandardný modul AGMA – kontaktujte dodávateľa pôvodného zariadenia alebo nám pošlite vzorku na meranie CMM pre potvrdenie.

P2 – Prevodový pomer: Vychádzajúc z požiadaviek na rýchlosť aplikácie

Prevodový pomer = vstupné otáčky ÷ výstupné otáčky = počet zubov závitovkového kolesa ÷ počet spustení závitovky. Pri výbere pre novú aplikáciu pracujte spätne od požadovaných výstupných otáčok. Požadovaný prevod = otáčky uvedené na typovom štítku motora ÷ požadované výstupné otáčky. Výsledok zaokrúhlite na štandardný prevodový pomer dosiahnuteľný s celočíselným počtom zubov – napríklad, ak výpočet dá 43,6:1, zadajte 44:1 (z1=1, z2=44), namiesto toho, aby ste sa snažili dosiahnuť presne 43,6:1 s neceločíselným počtom zubov.

Pri výmene chybného komponentu, ak nie je k dispozícii pôvodný výkres: spočítajte priamo zuby kolesa (z2), určte počet začiatkov závitovky kontrolou čelnej plochy (spočítajte samostatné body začiatku závitu) a vypočítajte i = z2 ÷ z1. Pred objednaním overte, či sa to zhoduje s pozorovaným vzťahom rýchlosti v stroji – ak je to možné, zmerajte otáčky motora a skutočné výstupné otáčky, aby ste porovnali vypočítaný počet zubov.

P3 – Krútiaci moment a rýchlosť: Potvrdenie, či modul unesie zaťaženie

Výber modulu pre novú aplikáciu začína požiadavkou na výstupný krútiaci moment. Väčší modul znamená väčšie zuby s väčšou nosnosťou, ale aj fyzicky väčšie a drahšie ozubené koleso. Minimálny modul pre daný krútiaci moment možno odhadnúť z prípustného kontaktného napätia materiálu kolesa.

Praktické pracovné pravidlo pre závitovkové kolesá z cínu a bronzu v porovnaní s kalenými oceľovými závitovkami v nepretržitej priemyselnej prevádzke: povolený výstupný krútiaci moment ≈ 6,5 × m³ × z2^0,5 (v Nm, kde m je v mm). Toto je zjednodušený odhad pre predbežné dimenzovanie – skutočný výpočet by mal použiť celý Hertzov vzorec pre kontaktné napätie so špecifickým priemerom rozstupu, uhlom stúpania a pracovným cyklom. Použite tento odhad na potvrdenie, či sa modul javí ako primeraný; overte si to správnym výpočtom alebo nám pošlite svoje požiadavky na krútiaci moment a rýchlosť na potvrdenie dimenzovania.

Pri výmene chybného komponentu: existujúci modul v stroji bol pravdepodobne pri pôvodnom návrhu dimenzovaný na dané zaťaženie aplikácie. Ak sa poruchy na pôvodnom module vyskytujú opakovane, príčinou je skôr problém s materiálom, mazaním alebo povrchovou úpravou než poddimenzovaný modul. Prechod na väčší modul bez pochopenia spôsobu poruchy je drahý a často problém nevyrieši.

P4 — Konfigurácia otvoru: Parameter, ktorý sa najčastejšie uvádza nesprávne

Konfigurácia otvoru má tri nezávislé špecifikácie, ktoré musia byť všetky správne: priemer otvoru, tolerancia uloženia a konfigurácia drážky pre kľúč alebo nastavovacej skrutky. Ak sa len jedna z týchto špecifikácií nesprávne zadá, môže to spôsobiť problémy pri montáži.

Priemer otvoru sa musí zhodovať s priemerom výstupného hriadeľa. Hriadeľ zmerajte mikrometrom – nie posuvným meradlom, ktoré je dostatočne presné na vizuálnu identifikáciu, ale nie na určenie lisovaného uloženia. Uveďte s presnosťou na 0,01 mm. Hriadeľ s priemerom 24,97 mm by sa mal špecifikovať ako hriadeľ s priemerom 25 mm, nie ako hriadeľ s priemerom 24,97 mm – otvor bude obrobený s toleranciou H7 pre nominálnu hodnotu 25 mm, čo je 25,000 až 25,021 mm. To poskytuje vôľu 0,030 – 0,051 mm na hriadeli s priemerom 24,97 mm – bezpečné posuvné uloženie.

Tolerancia uloženia určuje, či je koleso posuvné (s vôľou, H7/h6 alebo H7/g6 – pre hriadele používajúce nastavovaciu skrutku alebo pero na prenos krútiaceho momentu) alebo lisované (s presakom, H7/p6 alebo H7/r6 – pre priamu lisovaciu montáž bez pera). Väčšina priemyselných aplikácií závitovkových kolies používa na prenos krútiaceho momentu otvor H7 s drážkou pre pero a pero. Špecifikácia H7 bez drážky pre pero a následné spoliehanie sa na trenie zo nastavovacej skrutky je vhodné len pre ľahké aplikácie, kde je výstupný krútiaci moment nižší ako približne 20% menovitého krútiaceho momentu kolesa.

Rozmery drážky pre pero zodpovedajú norme DIN 6885 pre metrické aplikácie. Šírka a hĺbka drážky pre pero sú definované priemerom hriadeľa – hriadeľ s priemerom 25 mm používa drážku pre pero so šírkou 8 mm a hĺbkou 7 mm v hriadeli a zodpovedajúcu drážku pre pero so šírkou 8 mm a hĺbkou 3,3 mm v otvore. Pri objednávaní uveďte „DIN 6885“, aby ste sa uistili, že drážka pre pero zodpovedá štandardným rozmerom pre pero pre priemer vášho hriadeľa, alebo explicitne uveďte skutočnú šírku a hĺbku drážky pre pero.

P5 – Výber materiálu: Prispôsobenie materiálu prevádzkovému prostrediu

Výber materiálu pre závitovkový hriadeľ a koleso je riadený tromi nezávislými faktormi, ktoré musia byť splnené: nosnosť (ktorá stanovuje minimálnu požiadavku na tvrdosť), prevádzkové prostredie (ktoré určuje požiadavky na odolnosť proti korózii) a tribologická kompatibilita (ktorá určuje správne párovanie medzi týmito dvoma komponentmi). Výber jedného faktora bez zohľadnenia ostatných je najčastejšou chybou pri špecifikácii materiálu.

P6 – Trieda presnosti: Akú presnosť skutočne potrebujete?

Trieda presnosti je jedným z najviac nadšpecifikovaných a podšpecifikovaných parametrov pri obstarávaní závitovkových prevodov, často súčasne. Inžinieri oboznámení s CNC obrábacími strojmi niekedy špecifikujú DIN5 pre pomalý poľnohospodársky dopravník, zatiaľ čo DIN9 je úplne postačujúca a stojí menej. Inžinieri, ktorí zabezpečujú diely pre presné otočné stoly, niekedy akceptujú čokoľvek, čo je uvedené v katalógu, bez toho, aby sa opýtali na triedu DIN – a potom sa čudujú, prečo je uhlová presnosť horšia, ako sa očakávalo.

Trieda DIN pre závitovkové koleso riadi tri geometrické tolerancie: chybu jedného stúpania (odchýlka rozstupu medzi zubami), celkovú chybu stúpania (odchýlka ľubovoľného zuba od teoreticky dokonalej polohy po celom obvode) a odchýlku profilu zuba (ako blízko sa skutočný bok zuba zhoduje s teoretickou evolventou). DIN5 je najtesnejšia; DIN9 je najvoľnejšia. Každý krok vyššie približne zdvojnásobuje prípustnú chybu.

P7 — Požiadavka samosvornosti: Parameter, ktorý ovplyvňuje výber počtu spustení

Samosvorný mechanizmus je potrebný, keď poháňaná záťaž musí zostať nehybná, keď je motor vypnutý – bez samostatnej mechanickej brzdy alebo prídržného prúdu motora. Podmienka samosvorného mechanizmu závisí od toho, či je uhol vedenia závitovky menší ako efektívny uhol trenia v zábere, čo zase závisí od viskozity maziva a prevádzkovej teploty.

Pre aplikácie, ktoré vyžadujú spoľahlivé samosvorné uloženie, špecifikujte z1 = 1 (jednochodý závitovkový mechanizmus) a pomer aspoň 20:1. Táto kombinácia vytvára uhly nábehu 2 – 4 stupne pre štandardné priemery valcov so rozstupom – čo je výrazne menej ako efektívny uhol trenia 3 – 6 stupňov pre kalenú oceľ mazanú olejom oproti cínovému bronzu. Pre bezpečnostne kritické aplikácie (zdvíhacie zariadenia, polohovanie v zdravotníctve, solárne sledovače, kde sa musí zaťaženie vetrom udržiavať bez napájania motora) overte dodatočne aj rezervu samosvorného uloženie pri maximálnej prevádzkovej teplote so špecifikovaným mazivom – nie pri okolitých laboratórnych podmienkach s nominálnym koeficientom trenia.

Ak sa samosvorenie nevyžaduje – alebo je aktívne nežiaduce, pretože na rekuperáciu energie spomalenia je potrebné rekuperačné brzdenie cez prevodovku – uveďte z1 = 2 alebo z1 = 3 (viacchodbový závitovkový prevod). Väčší uhol nábehu viacchodbového závitovkového prevodu eliminuje samosvorenie a zároveň zvyšuje účinnosť. Túto požiadavku explicitne uveďte v špecifikácii objednávky, aby bol uhol nábehu od začiatku navrhnutý vhodne.

Naše výrobné zariadenie

Kompletný kontrolný zoznam výberu – čo si overiť pred objednaním

Tento kontrolný zoznam pokrýva všetkých sedem parametrov. Vytlačte si ho, vyplňte a pred odoslaním objednávky overte, či má každý riadok potvrdenú hodnotu. Ak necháte ktorýkoľvek riadok prázdny, budete musieť hádať – a hádanie stojí viac, ako je čas, ktorý kontrolný zoznam zaberie.

Kedy pridať do svojej špecifikácie duplexného červa

Štandardná závitovková súprava má pevnú hrúbku zubov na oboch bokoch závitu. Jediný spôsob, ako kontrolovať vôľu, je pomocou stredovej vzdialenosti pri montáži. S opotrebovaním zubov kolesa v priebehu rokov prevádzky sa vôľa zvyšuje a nemožno ju odstrániť bez výmeny závitovky aj kolesa.

A duplexný závitovkový prevod má rôzne hodnoty stúpania na ľavom a pravom boku závitu, vďaka čomu sa hrúbka zuba kontinuálne zvyšuje pozdĺž osi závitovky. Axiálne posunutie závitovky obnovuje pôvodnú vôľu tým, že sa hrubšia časť dostane do kontaktu s kolesom – bez zmeny geometrie kontaktu alebo nosnosti. Túto vlastnosť je potrebné špecifikovať, keď platí niektorá z týchto podmienok:

◆ Aplikácia má špecifikáciu uhlovej presnosti (stupne alebo oblúkové minúty) a očakáva sa, že si túto presnosť zachová počas životnosti presahujúcej 3 roky

◆ Aplikácia vykonáva tisíce denných zmien smeru (solárne sledovače, presné polohovacie stupne)

◆ Výmena ozubeného kolesa vo vnútri krytu stroja je drahá, časovo náročná alebo si vyžaduje dlhší prestoj vo výrobe

◆ Je stanovená 25-ročná životnosť projektu a nie sú akceptovateľné žiadne neplánované údržbárske udalosti pohonu (inštalácie solárnych panelov)

Pre uzavreté pohonné jednotky, kompaktné závitovkové reduktory Integrovaný duplexný závitovkový hriadeľ s nastaviteľnou vôľou v telese je k dispozícii spolu s holými komponentmi duplexného závitovkového prevodu.

Často kladené otázky