Spis treści:
Przekładnie stosuje się w maszynach do zmiany prędkości i momentu obrotowego. Na pojęcie “moment obrotowy” trafiamy dość często – to ilość siły, która powoduje obrót obiektu wokół osi obrotu. Wyraża się ją w jednostkach siły pomnożonych przez jednostki długości. Powszechna reprezentacja? Niutonometr (Nm) z układu SI. Im większy moment obrotowy, tym trudniej jest wstrzymać lub zmienić ruch obrotowy obiektu. Na przykładzie pojazdów mechanicznych większy moment obrotowy pozwala na łatwiejsze przyspieszanie zwłaszcza przy dużych obciążeniach, na przykład podczas jazdy na wzniesieniu.
Przekładnie w mechanice
Rozszerzmy trochę pierwsze zdanie akapitu. Główny cel przekładni to przekazywanie ruchu obrotowego z jednego elementu do drugiego przy jednoczesnej zmianie prędkości obrotowej i momentu siły. Chodzi o to, aby przekładnia umożliwia dostosowanie prędkości obrotowej silnika do wymagań konkretnej aplikacji. W samochodzie przekładnia pozwala na przekazanie odpowiedniej ilości momentu obrotowego na koła, a to umożliwi ruszenie z miejsca oraz utrzymanie stałej prędkości na różnych rodzajach nawierzchni.
To dzięki tej właściwości przekładnie są powszechnie stosowane w urządzeniach i maszynach takich jak samochody, rowery, maszyny przemysłowe i urządzenia domowe. Przekładnie mogą być mechaniczne, hydrauliczne, czy elektryczne. Każdy rodzaj przekładni ma swoje własne zastosowanie i charakterystyki, które pozwalają na efektywne przekazywanie ruchu obrotowego w różnych warunkach.
Przekładnie ślimakowe - jak to działa?
Nosząca nietypową nazwę “ślimacznica” to ledwie element większego komponentu maszyn, jakim jest przekładnia ślimakowa. Bywa, że jest mylona właśnie z całą przekładnią. Składa się z dwóch głównych elementów: ślimaka (śruby ślimakowej) i zębatej (koła ślimakowego).
Ślimak to spiralnie nawinięta śruba, która obraca się wokół własnej osi. Gdy ślimak-wirnik się obraca, to przemieszcza się wzdłuż osi obrotu, jednocześnie przemieszczając zębate koło. Owe koło, tytułowa ślimacznica, jest elementem o zębach przystosowanych do oddziaływania z nawiniętą ślimakiem. Dokładniej – gdy ślimak obraca się, zęby na kołowym elemencie są zmuszane do obracania się razem z nim, co powoduje ruch obrotowy koła. Tak skonstruowane przekładnie mogą przekazywać duży moment obrotowy, co oznacza, że mogą być używane do obracania dużych i ciężkich obiektów, a także oferuje wysoki stosunek przekładni, co znacząco zmniejsza prędkość obrotową przy jednoczesnym zwiększeniu momentu obrotowego. Ciekawostka jest taka, że znajdziemy je tak w przemyśle ciężkim, transporcie i energetyce, co akurat nie jest dziwne i łączy się z określeniem “duże i ciężkie obiekty”, jak i w mikserach kuchennych czy wyciskarkach do soków.
Samohamowność przekładni ślimakowej
Ciekawa właściwość przekładni ślimakowej to samohamowność (często błędnie samohamowalność), która zachodzi w pewnych warunkach – ale nie zawsze. Samohamowność to zdolność urządzenia lub systemu do kontroli swojego ruchu i zachowania bez potrzeby zewnętrznej interwencji. W kontekście przekładni mechanicznych, takich jak przekładnie ślimakowe, samohamowność oznacza zdolność przekładni do zatrzymywania się lub hamowania ruchu obrotowego bez konieczności stosowania dodatkowych urządzeń hamujących. Przekładnie samohamujące, w tym przekładnie ślimakowe, mają wbudowane mechanizmy, które pozwalają na samoczynne zatrzymywanie się w określonym położeniu po ustaniu zasilania lub pod wpływem działania zewnętrznych sił oporów. To rzecz szczególnie przydatna w przypadku aplikacji, gdzie precyzyjne zatrzymywanie się lub utrzymanie określonej pozycji jest kluczowe, na przykład w mechanizmach precyzyjnego podnoszenia, opuszczania i utrzymania ładunku w ustalonej pozycji bez ciągłego zasilania.
Dzięki samohamowności takie przekładnie mogą zatrzymać ruch nawet pod wpływem obciążenia, co przyczynia się do bezpiecznej i stabilnej pracy urządzenia. Bywa też przypadkowa, gdy w wyniku słabego smarowania współczynnik tarcia przekroczy dopuszczalną wartość i przekładnia zacznie hamować. Z pewnością natomiast nie tylko błędne, ale i niebezpieczne jest zrównanie tej cechy z funkcją hamulca układu. Układ napędowy z zawieszonym obciążeniem jest rozpędzony i przy wyłączeniu napędu ciężar może się nie zatrzymać, ale opadać, napędzać układ i przyspieszać ładunek. Warto zapamiętać, że gdy sprawność przekładni jest mniejsza od zera, oznacza to brak możliwości przeniesienia napędu w danym kierunku, czyli samohamowność.
Wybór przekładni ślimakowej
Moment obrotowy to absolutny fundament i dlatego też opisaliśmy go nieco szerzej we wstępie. Upewnij się, że przekładnia ślimakowa ma wystarczający moment obrotowy, aby sprostać wymaganiom aplikacji. Musi być on dostosowany do obciążeń, z jakimi będzie się spotykać w trakcie użytkowania. Jeśli to możliwe, to warto przeprowadzić testy obciążenia przekładni w rzeczywistych warunkach, aby ocenić jej wydajność i sprawdzić, czy moment obrotowy jest zgodny z oczekiwaniami.
Zaobserwowana, faktyczna efektywność przekładni dostarczy informacji o stratach energii w procesie przekazywania ruchu. Jeżeli przekładnia będzie używana w środowisku przemysłu spożywczego, chemicznego czy ciężkiego, to należy uwzględnić wszystkie czynniki. Pierwsze, o jakich warto tu pomyśleć, to wilgoć, kurz, narażenie na korozję i rozmiar. Zbyt duże lub zbyt ciężkie przekładnie mogą być niepraktyczne lub trudne do zainstalowania, a wybór nietrwałych materiałów, o małej odporności na zużycie i korozję oraz bez dostępności do części zamiennych to niechybne problemy.
Przekładnie w elektronice montażowej
Przekładnie mechaniczne, w tym ślimakowe, goszczą także w elektronie montażowej, projektach DIY i robotyce amatorskiej. Stosuje się je do zmiany prędkości ruchu, sterowania elementami montażowymi w automatyce i ustawianiu kąta widzenia kamer. Można pokusić się też o projekty DIY z mechanizmami ruchomymi – roboty, bramy, automatyczne drzwi zabawki i projekty artystyczne. W Botland znajdziesz je w kategoriach Elementy montażowe i Koła zębate.
