2009/02 - Účinnost řemenových převodů a její zvýšení.
Jednou z velkých výhod řemenových převodů je schopnost přenosu výkonu na relativně velké osové vzdálenosti bez velkých ztrát výkonu.
Energetická ztráta při přenosu výkonu z hnací na hnanou řemenici je negativní vlastností všech převodů. Projevuje se snížením výstupního výkonu a zejména u klínových řemenů také vznikem tepla, které má negativní vliv na životnost jednotlivých prvků.
Přenos energie je vyhodnocována účinností tj. poměrem výstupního výkonu ku vstupnímu.
Cílem je, aby převod pracoval beze ztrát, to znamená, že účinnost se rovnala jedné. Toho však nelze v praxi docílit. Snahou konstruktérů je se této hodnotě co nejvíce přiblížit.
Obr. 1 - Porovnání účinnosti vybraných typů řemenů při srovnatelných parametrech - převod i=1, otáčky n=1450 min-1, průměry řemenic d=112mm, maximální výkon P=5,5kW, předpětí podle výpočtu.
Na Technické univerzitě v Drážďanech byla provedena studie, která byla zaměřena na ztráty výkonu při použití jednotlivých typů řemenů a porovnání jejich účinnosti. Výsledky přinesly zajímavé praktické výsledky.
- Účinnost řemenových se pohybuje v rozsahu kolem 96 až 98%. Ve porovnání s ostatními druhy převodů tj. ozubenými soukolími nebo řetězovými převody se tyto hodnoty příliš neliší. V některých dalších parametrech jsou přednosti řemenových převodů zcela jednoznačné.
- Účinnost ozubených řemenů je vyšší než klínových. U ozubených řemenů je účinnost 98 až 99%. Dochází k přenosu síly bez prokluzu, předepínací síly jsou menší, vznikají malé zatížení a malé deformace zubů. Tím lze docílit úspory energetických ztrát a redukovat vyšší pořizovací cenu ozubeného převodu. U klínových řemenů dochází k přenosu síly pomocí tření. Účinnost se pohybuje kolem 95 až 98%.
- Nejvyšší účinnost převodu je dosažena při jmenovitém zatížení. Při příliš malých zatíženích se zvyšují ztráty. Při přetížení je účinnosti rovněž snížena. Z důvodu prodloužení řemenu a změnu rozteče dochází k nepřesnému náběhu řemenu a zvýšení tření řemenu v řemenici. Podobně při extrémně vysokých obvodových rychlostech je účinnost nižší. Bylo změřeno, že např. u ventilátoru při snížení rychlosti o 7 % klesla spotřeba energie až o 20%.
- Nadměrně vysoký bezpečnostní faktor snižuje účinnost. Použitím neúměrně vysokého bezpečnostního faktoru při návrhu převodu vychází přdimenzovaný převod nadměrné velikosti s vysokým předpětím, zatížením ložisek a velikostí tření.
- K zajištění vysoké účinnosti je nutná kontrola předpětí. Zejména u klínových řemenů je důležitá správná montáž a pravidelná kontrola napnutí řemenů. Aby klínové řemeny pracovaly v optimálním rozsahu je nutné zhruba každých 2000 hodin řemeny dopínat. Pokud se dopínání neprovádí, může docházet prokluzu a účinnost převodů může klesnout až pod 80% !!
- 6. Menší tloušťka řemenu má nižší ztráty ohybem. To je další důvod proč u ozubených a plochých řemenů je účinnost vyšší. U klínových řemenů vzniká ze ztrát způsobených ohybem teplo. Vliv vyšší tloušťky řemene na účinnost můžeme sledovat také u řemenů XPZ než u SPZ, rep. XPB viz obr. křivky 4 až 6.
- Neoprenové ozubené řemeny mají vyšší účinnost než polyuretanové. Polyuretanové řemeny mají vyšší součinitel tření než gumové řemeny. Tento negativní vliv lze odstranit např. mazáním ozubených řemenů speciálními spreji. U nejnovějších řemenů z polyuretanu Conti Synchrochain je na zubech speciální třecí folie, která zajišťuje co nejmenší tření v řemenu v řemenici.
- Vliv velikosti průměru řemenic nebyl prokázán. Při pokusech nebyly zjištěny rozdíly u různých velikostí průměrů řemenic.
Doporučení k dosažení maximální účinnosti, tzn. co nejmenší ztráty výkonu.
- Přesné dimenzování pohonu, volba správného bezpečnostního faktoru.
- Zbytečně nezvyšovat počet řemenů resp. šířku řemenu
- Použití moderních profilů pro přenos vysokých výkonů.
- Nastavení správného předpětí a jeho kontrola.
- Provoz v rozsahu jmenovitého zatížení.
