Jaka jest sprawność przekładni śrubowych?

Decydująca wartość charakterystyczna, która określa efektywność energetyczną, wytwarzanie ciepła i wydajność napędu.

Sprawność przekładni śrubowej opisuje, jak efektywnie wprowadzona moc napędowa (obroty) jest zamieniana na użyteczną moc podnoszenia (ruch liniowy).

• Wysoka sprawność → mało energii tracone jest przez tarcie, wydzielanie ciepła jest niskie.
• Niska sprawność → duża część mocy napędowej zamieniana jest w ciepło, co ogranicza obciążenie termiczne, a tym samym dopuszczalny czas włączenia.

Na sprawność całkowitą składają się zasadniczo dwa czynniki:

• Sprawność przekładni ślimakowej
• Sprawność mechanizmu śrubowego (trapezowego lub kulowego) / W szczególności mechanizm śrubowy ma tutaj dominujący wpływ.

Sprawność przy napędach z gwintem trapezowym (TR)

Przekładnie śrubowe ze śrubą trapezową pracują z wykorzystaniem tarcia ślizgowego – rodzaju tarcia, który z natury generuje większe straty niż tarcie toczne.

• Typowa sprawność: W zależności od rozmiaru, skoku i smarowania, sprawność całego układu mieści się zazwyczaj w przedziale od 25% do 50%.
• Rezultat:
  • Konieczna większa moc napędu: Znaczna część mocy silnika jest potrzebna do pokonania tarcia wewnętrznego.
  • Znacznie większe wydzielanie ciepła: Około połowa do trzech czwartych zużywanej energii jest przekształcana w ciepło. Ogranicza to dopuszczalną prędkość podnoszenia i czas włączenia (ED).
  • Samohamowność: Stosunkowo niska sprawność stanowi jednocześnie podstawę (warunkowej) samohamowności – ważnej zalety, gdy obciążenia muszą być utrzymywane w pozycji bez dodatkowego hamulca.

Sprawność przekładni śrubowych ze śrubami kulowymi (KGT)

Przekładnie śrubowe ze śrubą kulową wykorzystują tarcie toczne: między nakrętką a śrubą kulki poruszają się w zamkniętym obiegu. Dzięki temu straty spowodowane tarciem są bardzo niewielkie.

• Typowa sprawność: Wydajność samej śruby kulowej może osiągnąć nawet ≈ 98%. Całkowita sprawność przekładni ze śrubą kulową (w tym przekładni ślimakowej) wynosi zazwyczaj około 80% do 90%, w zależności od konstrukcji.
• Rezultat:
  • Mniejsza moc napędu: Do wykonania tej samej pracy podnoszenia potrzeba znacznie mniej mocy silnika. Pozwala to na stosowanie mniejszych silników i obniża koszty energii.
  • Niskie wydzielanie ciepła: Ponieważ tylko niewielka część energii zamieniana jest na ciepło, przekładnia nagrzewa się znacznie mniej. Pozwala to na osiągnięcie wyższych prędkości podnoszenia, a przy odpowiedniej konstrukcji również na pracę ciągłą (do 100% ED).
  • Brak samohamowności: Wysoka sprawność sprawia, że napęd działa bardzo płynnie – bez dodatkowego hamulca nie można bezpiecznie utrzymać obciążenia. W praktyce konieczne jest zatem zastosowanie hamulca silnika lub hamulca utrzymującego.

Wniosek

Wybór typu przekładni ma bezpośredni wpływ na bilans energetyczny, przestrzeń montażową i obciążenie termiczne całego systemu:

• Przekładnia śrubowa ze śrubą kulową / wersja KGT: Idealne rozwiązanie, gdy najważniejsza jest efektywność energetyczna, wysoka prędkość, długi czas pracy i dynamika – np. w automatyce, transporcie lub szybkich osiach regulacyjnych.
• Przekładnia śrubowa ze śrubą trapezową / wersja TR: Odpowiedni wybór, gdy decydujące znaczenie mają samohamowność, prostsze urządzenia peryferyjne i niższe koszty systemu, a czas pracy pozostaje stosunkowo krótki – na przykład w przypadku sporadycznych regulacji, zadań związanych z mocowaniem lub pozycjonowaniem.

W praktyce sprawność nie jest więc tylko liczbą w karcie katalogowej, ale kluczowym kryterium wyboru odpowiedniego przekładni śrubowej – mającym bezpośredni wpływ na wielkość silnika, zużycie energii, bilans cieplny i koncepcję bezpieczeństwa całego urządzenia.