O väčšinu špecifikácií priemyselných redukčných prevodov súťažia tri typy pohonov: závitovkový reduktor, špirálová prevodovka a planétová prevodovka. Každý z nich má jasný technický základ a ich zámena vedie k strojom, ktoré sa prehrievajú, nepresne polohujú alebo stoja viac, ako by mali. Toto porovnanie rozoberá päť technických parametrov, ktoré sú skutočne dôležité pre výber – účinnosť, rozsah prevodového pomeru, vôľa, samosvornosť, náklady – a rozkladá ich tak, aby si inžinier obstarávania alebo konštruktér strojov mohol vybrať správne hneď na prvýkrát. Základný návod na to, ako geometria závitovky prenáša krútiaci moment, nájdete v našom sprievodnom článku na tému čo je závitovkový reduktor.

Tri typy diskov v skratke

Predtým, ako sa podrobnejšie pozrieme na ktorýkoľvek parameter, stručný prehľad špecifikácií pre každý z troch typov diskov predstavuje základ pre nasledujúce porovnávacie časti. Nižšie uvedené čísla predstavujú typické hodnoty pre každý rad diskov – presné čísla sa líšia v závislosti od veľkosti rámu, výrobcu a konfigurácie.

Súboj o účinnosť – kde červ stráca energiu a špirála vyhráva

Účinnosť siete je parameter, v ktorom sa tieto tri typy pohonov najvýraznejšie líšia. Špirálová prevodovka pracuje s prevodovým pomerom 95 – 981 TP3T na stupeň, takmer nezávisle od prevodového pomeru. Planétová prevodovka pracuje s prevodovým pomerom 95 – 971 TP3T na stupeň, opäť do značnej miery nezávisle od prevodového pomeru. Závitovkový reduktor pracuje s prevodovým pomerom 70 – 851 TP3T v jednom stupni a toto číslo prudko klesá so zvyšujúcim sa prevodovým pomerom: 851 TP3T pri i=10, 781 TP3T pri i=30, 701 TP3T pri i=60 a pod 601 TP3T nad i=100.

Dôvodom je geometria kontaktu. Špirálová a planétová väzba prostredníctvom valivého kontaktu – zuby sa odvaľujú vedľa seba s minimálnym kĺzaním. Závitovkový redukčný prevod prenáša výkon prostredníctvom klzného kontaktu medzi závitom závitovky a bronzovým kolesom, čo generuje podstatne väčšie trenie, a teda aj viac tepla. Energia stratená teplom sa pohybuje od 151 TP3T (nízky prevodový pomer) do 301 TP3T alebo viac (vysoký prevodový pomer) oproti 2 – 51 TP3T pre alternatívy s valivým kontaktom.

Pri nepretržitej prevádzke 24 hodín denne sa rozdiel v účinnosti mení na skutočné náklady na energiu. Pohon s výkonom 7,5 kW, ktorý beží 8 000 hodín ročne pri účinnosti závitovky 75%, spotrebuje približne 80 000 kWh; rovnaké zaťaženie pri účinnosti špirálovej prevodovky 96% spotrebuje 62 500 kWh – čo predstavuje úsporu 17 500 kWh ročne. Pri kórejských priemyselných cenách elektriny je to približne 2 000 – 2 500 USD ročne len na jeden závitovkový redukčný pohon, pričom prémia za špirálovú prevodovku sa pri pohonoch s vysokým využitím vráti v priebehu niekoľkých rokov.

Rozsah jednostupňového prevodového pomeru – miesto, kde každý pohon narazí na svoju stenu

Každý typ pohonu má praktický strop redukčného pomeru, ktorý môže dosiahnuť v jednom stupni predtým, ako sa zrúti účinnosť alebo geometria prestane fungovať. Steny sa nachádzajú na veľmi odlišných miestach a určujú, koľko stupňov potrebuje viacstupňový pohon na dosiahnutie cieľového pomeru.

• Z
  Šnekový reduktor: Jednostupňový rozsah je od i=5 do i=100. Pridanie špirálového primárneho stupňa vpred (dvojstupňová závitovková geometria, napr. séria Nord SK 13xxx) sa rozširuje na i=3 631. Pod i=5 sa samosvornosť stráca; nad i=100 v jednostupňovom režime účinnosť klesá pod 60%.
• H
  Špirálová prevodovka: Jednostupňová obálka je typicky i=3 až i=8. Viacstupňová špirálová prevodovka dosahuje i=200 v 3 stupňoch, i=1 000 v 4 stupňoch. Každý stupeň pridáva stratu účinnosti ~3%.
• P
  Planétová prevodovka: Jednostupňový rozsah je i=3 až i=10. Viacstupňový planétový prevod dosahuje i=100 v 2 stupňoch, i=1 000 v 3 stupňoch. Kompaktné sústredné usporiadanie znamená vysoký prevodový pomer v malom puzdre.

Pre aplikácie vyžadujúce i=30 v kompaktnom balení je závitovkový reduktor výhodnejší tým, že je jednostupňový, zatiaľ čo špirálový potrebuje tri zábery a planétový dva stupne. Pre aplikácie vyžadujúce i=10 pri vysokej účinnosti je špirálový alebo planétový reduktor výhodnejší z hľadiska parametra účinnosti, aj keď závitovkový reduktor môže dosiahnuť i=10 v jednostupňovom prevedení.

Vôľa a presnosť polohovania

Vôľa – malá rotačná vôľa medzi vstupom a výstupom, ktorá umožňuje mierne obrátiť vstup predtým, ako sa výstup začne pohybovať – má pre niektoré aplikácie veľký význam a pre iné vôbec nie. Dopravníky a miešačky poháňané závitovkovým reduktorom sa na vôli nestarajú. Servopohonné indexovacie rotačné mechanizmy, robotické osi a presné polohovacie pohony sa o vôľu veľmi starajú, pretože každá oblúková minúta vôle sa premieta do chyby polohovania pri zaťažení.

Planétová prevodovka pracuje s vôľou menšou ako 5 oblúkových minút na štandardných katalógových produktoch a menšou ako 1 oblúková minúta na presných jednotkách. Špirálová prevodovka zvyčajne pracuje s vôľou 8 – 15 oblúkových minút. Závitovkový reduktor zvyčajne pracuje s vôľou 25 – 40 oblúkových minút – čiastočne preto, že bronzové zuby kolesa sa časom opotrebúvajú, čím sa vôľa postupne zvyšuje počas životnosti prevodovky.

Pre servoriadenie s uzavretou slučkou je planétový prevod v podstate jedinou rozumnou možnosťou nad rámec úloh s miernou presnosťou. Pre dopravníky s otvorenou slučkou a miešanie je vyššia vôľa geometrie závitovky irelevantná – samotné zaťaženie na tom nezáleží. Vôľu chápte ako parameter, ktorý vylučuje závitovkový reduktor z práce s presným polohovaním, nie ako parameter, kde geometria závitovky vo všeobecnosti zlyháva.

Samouzamykanie – definujúci červ nehnuteľností, ktorého vlastní sám

Samosvornosť je technická vlastnosť, kde závitovkový reduktor jednoznačne víťazí nad oboma alternatívami. Keď je uhol stúpania závitovky dostatočne malý – zodpovedajúci prevodovým pomerom pri i ≥ 30 – trenie na klznom kontakte odoláva akémukoľvek spätnému krútiacemu momentu od zaťaženia. Prevodovka drží polohu pasívne bez aktívnej brzdy. Špirálové aj planétové prevody sa pri statickom zaťažení voľne pohybujú dozadu a na udržanie polohy vyžadujú aktívnu brzdu.

Pre zdvíhacie aplikácie, závitovkový redukčný prevod Samosvorná vlastnosť je neobchodovateľná. Výťahy, skrutkové zdviháky, nožnicové zdviháky, stavebné plošiny s výsuvným bednením, javiskové zdviháky pre divadlá, solárne sledovače – všetky fungujú takmer výlučne na závitovkovej geometrii, pretože trecie blokovanie odstraňuje jeden kritický režim bezpečnostnej poruchy (porucha brzdy) z analýzy rizík zdvíhacej aplikácie. Závitovkový redukčný prevod pri i ≥ 30 udrží viactonový náklad na dobu neurčitú bez použitia akéhokoľvek krútiaceho momentu motora.

Upozorňujeme, že kórejské stavebné bezpečnostné predpisy (zákon o bezpečnosti a ochrane zdravia pri práci) a ekvivalenty v celej Ázii stále vyžadujú aktívnu brzdu na zdvíhacích plošinách pre osoby – samosvorný mechanizmus je redundantnou bezpečnostnou vrstvou za brzdou, nie primárnou bezpečnosťou. Redundancia je však skutočná a podstatne zlepšuje spoľahlivosť výťahového systému.

Náklady, zastavaná plocha a réžia údržby

Jednotková cena sa pri všetkých troch typoch pohonov pri rovnakom krútiacom momente výrazne líši. Závitovkový redukčný prevod je konzistentne najlacnejší – typická jednotka s prevodovkou i=30 pri príkone 1,5 kW stojí približne 601 TP3T oproti špirálovej prevodovke a 501 TP3T oproti planétovej prevodovke pri rovnakom výstupnom krútiacom momente. Cena odráža zložitosť výroby: výroba dvojice závitovky a kolesa je jednoduchšia ako výroba viacerých ozubených kolies vo vnútri špirálovej alebo planétovej jednotky.

Pôdorys sa líši jemnejším spôsobom. Pravouhlý výstup závitovkového reduktora z neho robí najkompaktnejšiu možnosť, keď usporiadanie stroja vyžaduje kolmé otáčanie hriadeľa – nie je potrebná žiadna externá kužeľová spojka. Pri radových pohonoch vyhrávajú planétové prevody v hustote krútiaceho momentu: planétový prevod s krútiacim momentom 200 Nm sa zmestí do menšieho puzdra ako špirálový prevod alebo závitovkový prevod s ekvivalentným výkonom s krútiacim momentom 200 Nm. Špirálovitý prevod sa nachádza v strede pôdorysu s výhodou, že dlhé pohonné jednotky s paralelnými hriadeľmi sa prirodzene integrujú bez 90-stupňových ohybov.

Náklady na údržbu sa tiež líšia. Bronzové koleso závitovkového reduktora sa postupne opotrebováva počas 25 000 – 40 000 prevádzkových hodín; súpravy na výmenu zubov obnovia prevodovku za tretinu nákladov na úplnú výmenu. Špirálové a planétové jednotky sú pri bežnej prevádzke v podstate neopotrebovateľné – zlyhávajú v dôsledku poruchy ložiska alebo presakovania tesnenia, pričom oboje je možné opraviť v teréne. Mazanie všetkých troch typov sa vykonáva rozstrekovaním minerálneho alebo syntetického prevodového oleja; intervaly výmeny oleja sú podobné.

Matica špecifikácií vedľa seba

Hĺbková matica nižšie zhŕňa všetky parametre, ktoré informujú o rozhodnutí medzi závitovkovým prevodom, špirálovým prevodom a planétovým prevodom. Zvýraznené bunky označujú víťaza pre každé kritérium – užitočné ako pomôcka pri výbere na tlač.

Návod na rozhodnutie – Vyberte si svoj pohon v piatich otázkach

Väčšina rozhodnutí založených na drive sa vyrieši piatimi otázkami. Prejdite si ich postupne – prvá, ktorá dá ťažkú ​​odpoveď, rozhodne o rozhodnutí; ak je všetkých päť jasných, zvyčajne rozhoduje parameter nákladov.

Verdikty o aplikácii – Šesť reálnych scenárov

Šesť bežných aplikácií pohonov v oblasti závitovkových reduktorov, špirálových a planétových prevodov – šesť verdiktov. Každá karta uvádza scenár, rozhodujúci parameter a odporúčaný typ pohonu s odôvodnením.

Často kladené otázky týkajúce sa výberu typu disku

Redaktor: Cxm