Jaká je účinnost řemenových převodů?
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 vyhodnocován účinností, tj. poměrem výstupního výkonu ke vstupnímu: \[\eta = {P_{výst.} \over P_{vstup.}} = {Mk_{výst.} \cdot \varphi_{výst.} \over Mk_{vstup.} \cdot \varphi_{vstup.}} [\%]\] kde \(\eta\) je účinnost, \(P\) je výkon, \(Mk\) je točivý (krouticí) moment a \(\varphi\) je úhlová rychlost.
Cílem je, aby převod pracoval beze ztrát, to znamená, aby se účinnost rovnala jedné. Toho však nelze v praxi docílit. Snahou konstruktérů je se této hodnotě co nejvíce přiblížit.
Parametry testu:
Převod \(i = 1\), otáčky \(n = 1450\ \rm{min^{-1}}\), průměry řemenic \(d = 112\ \rm{mm}\), maximální výkon \(P = 5,5\ \rm{kW}\), 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 %. V 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 malá 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 změny 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 předimenzovaný 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 2 000 hodin řemeny dopínat. Pokud se dopínání neprovádí, může docházet k prokluzu a účinnost převodů může klesnout až pod 80 %!
- 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, resp. XPB, viz graf výše.
- 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 fólie, která zajišťuje co nejmenší tření 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
