Mechaniczne systemy przenoszenia napędu
SternetW nowoczesnych przekładniach napędowych stawia się na jednoczęściowe korpusy z gniazdami łożyskowymi. Korpusy są precyzyjnie obrabiane przy wykorzystaniu maszyn CNC. Takie rozwiązanie konstrukcyjne jest gwarancją sztywności, dokładności wykonania i wytrzymałości. Ważne jest przy tym optymalne rozplanowanie położenia gniazd wtykowych i osi wałów. Zastosowanie znajdują tu duże łożyska toczne.
W praktyce przemysłowej pracuje wiele rodzajów przekładni. Najczęściej stosowane są takie, które zmieniają ruch obrotowy na obrotowy oraz ruch obrotowy na liniowy lub odwrotnie. Ze względu na wykorzystywane zjawiska fizyczne wyróżnia się przekładnie mechaniczne, hydrauliczne i pneumatyczne. Kiedy człon napędzany obraca się lub porusza z prędkością mniejszą niż człon napędzający, mówimy o przekładni redukującej, tzw. reduktorze. Z kolei gdy człon napędzany jest obracany lub poruszany z prędkością większą od prędkości członu napędzającego, mamy do czynienia z przekładnią multiplikującą, tzw. multiplikatorem.
W wielu instalacjach przemysłowych wykorzystuje się wariatory, które są przekładniami z bezstopniowym przełożeniem. Stosowane są również przekładnie, w których prędkość na wejściu jest taka sama jak na wyjściu, oraz przekładnie zmieniające kierunek wektora prędkości lub siły (moment).
Przynajmniej kilka parametrów określa przekładnie mechaniczne. Przede wszystkim ważna jest maksymalna prędkość na wale napędzającym, maksymalne obciążenie – siła lub moment siły na wale napędzanym – oraz przełożenie przekładni. Zwraca się również uwagę na sprawność energetyczną określaną jako iloczyn mocy użytecznej do mocy włożonej.
Przekładnie w praktyce przemysłowej
W przemyśle zastosowanie znajduje kilka rodzajów przekładni, m.in.: liniowe, napędowe, łańcuchowe, zębate, ślimakowe, pasowe. W przekładniach linowych cięgno stanowi lina, napędowe pozwalają na przekazywanie mocy na większe odległości przy dużych prędkościach. Z kolei w przekładniach łańcuchowych napęd jest przekazywany przez łańcuch. Ich konstrukcja zapewnia zazębianie się elementów łańcucha z kołem zębatym. W zależności od wersji przekładni łańcuchy mogą mieć konstrukcję drabinkową lub pierścieniową. Stosowane są przede wszystkim w mechanizmach pracujących z dużym obciążeniem, np. wciągnikach.
W przekładniach ciernych istotną rolę odgrywa sprzęgło przeciążeniowe. W razie przekroczenia wartości maksymalnego obciążenia dla danej przekładni dochodzi do poślizgu. Nie mniej znaczącą rolę mają przekładnie zębate, gdzie dochodzi do wzajemnego zazębienia kół zębatych (zazębienie może być wewnętrzne lub zewnętrzne). Jako najważniejsze parametry takich przekładni wymienia się liczbę stopni powiązaną z mocą i prędkością. Z kolei w przekładniach ślimakowych kluczową rolę odgrywa ślimak z wirnikiem śrubowym i gwintem trapezowym, jak koło ślimakowe.
Do przekładni cięgnowych zalicza się przekładnie zębate, liniowe i łańcuchowe. W tego rodzaju mechanizmach współpraca między członem napędzającym a napędzanym odbywa się poprzez cięgno. Człony przekładni mogą więc być od siebie oddalone. Rozwiązanie takie zapewnia dobrą elastyczność w zakresie geometrii przekładni.
Przekładnią cięgnową jest przekładnia pasowa, charakteryzująca się cichą pracą. Dzięki zastosowaniu takiego mechanizmu zyskuje się możliwość przenoszenia mocy na znaczne odległości. Istotna pozostaje przy tym odporność przekładni pasowej na niewielkie braki we współosiowości wałów. Na uwagę zasługuje też zdolność do łagodzenia gwałtownych zmian obciążenia i tłumienie drgań. Przekładnie pasowe są proste i tanie, nie wymagają obsługi i konserwacji. Ich zaletą jest możliwość rozdziału mocy, a co za tym idzie, przenoszenia napędu z jednego wału na inne. Dzięki kołom z wieloma rowkami o różnych średnicach zyskuje się łatwą zmianę przełożenia. Przy wyborze pasa należy wziąć pod uwagę: moc napędu, obroty, przełożenie, przeznaczenie, otoczenie (zapylenie, płyny, które mogą mieć styczność z pasem) oraz ułożenie napędu (poziome, pionowe). Nie mniej ważne są odległości międzyosiowe, średnice kół, moment rozruchowy, a także ilość włączeń oraz czas i charakterystyka pracy. Wybór pasa powinien być poprzedzony szczegółową analizą, która może być przeprowadzona we współpracy z ekspertem producenta lub dostawcą pasów.
Motoreduktory
Nowoczesne systemy napędowe bardzo często bazują na motoreduktorach, które integrują napęd elektryczny i przekładnię mechaniczną. Istotne są w nich również urządzenia dodatkowe, takie jak hamulec czy sprzęgło. O wielkości motoreduktora najczęściej decyduje moc.
Wybierając motoreduktor, należy wziąć pod uwagę przede wszystkim moment wyjściowy, pozycję pracy i współczynnik przeciążenia. W zależności od potrzeb aplikacyjnych takie maszyny napędowe mogą mieć konstrukcję walcową, stożkową, płaską, planetarną i ślimakową.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Parametry motoreduktorów zależą od konkretnego urządzenia. Przy ich diagnostyce ważna jest przede wszystkim kontrola poprawności obwodów elektrycznych – zarówno napędu elektrycznego, jak i urządzeń dodatkowych. Pomiarami należy objąć rezystancję uzwojeń, prądy jałowe i prądy pod obciążeniem oraz stan izolacji. Koniecznie trzeba sprawdzić poprawność pracy czujników zabudowanych w silniku i szczelność układu smarowania, jak również stan łożyska. Wykonuje się także pomiary osiowości wału, luzów promieniowych, poziomu drgań i temperatury korpusu. Skutecznym narzędziem diagnostycznym serwomotorów jest pomiar drgań i okresowe nadzory wibrodiagnostyczne. Ponadto kontroli poddaje się stan okładzin hamulców, poprawność montażu reduktora i silnika. Nie można zapomnieć o kontroli stanu zużycia elementów wewnętrznych przekładni, w tym kół zębatych i kół uzębionych. Szczelne powinny być też układy chłodzenia.
Smarowanie przekładni
Eksploatując przekładnie wymagające oleju, należy pamiętać o właściwym jego doborze. Uwzględnia się przy tym obciążenie przekładni, warunki pracy i ewentualne obciążenia udarowe. Środek smarny musi mieć wytrzymałą warstwę smarną i stabilność termooksydacyjną przy wysokim stopniu ochrony przed korozją.
Jeżeli aplikacja tego wymaga, należy dobrać olej przeznaczony do pracy w skrajnie trudnych warunkach eksploatacyjnych. Dotyczy to np. maszyn górnictwa skalnego, odkrywkowego czy podziemnego. Specjalne oleje przekładniowe oferowane są również pod kątem maszyn pracujących w hutnictwie – bardzo często zawierają dwusiarczek molibdenu zapobiegający suchemu tarciu.
Bartłomiej Wrona, specjalista ds. techniczno-handlowych w firmie Sternet:
Efektywność układów napędowych można poprawić na dwa sposoby. Pierwszy, mniej skomplikowany i bezpieczniejszy, polega na wymianie obecnie pracujących silników na wysokosprawne. Okres zwrotu w przypadku takich inwestycji wynosi 2–3 lata, w zależności od czasu pracy urządzeń. Nieco bardziej skomplikowanym rozwiązaniem, ale z o wiele większym potencjałem, jest ingerencja w cały układ napędowy, np. poprzez wprowadzenie sterowania silnikiem, rozważenie zastosowania silnika innej mocy, zmianę rozruchu czy układu przeniesienia mocy. Takie modernizacje wymagają więcej pracy i kosztów, jednak charakteryzują się dużo szybszymi okresami zwrotu – nawet poniżej 6 miesięcy.
Stałe dążenie do poprawy efektywności energetycznej napędów elektrycznych obniża koszty zużycia energii, a tym samym produkcji, zapewnia wzrost przewagi konkurencyjnej i zmniejsza liczbę awarii. Dodatkowo przeprowadzone inwestycje przekładają się na unowocześnianie zakładów przemysłowych i korzystnie wpływają na ochronę środowiska.
