Csigahajtóművek: Működési Elv, Típusok és Alkalmazások

A gépészet világában számos hajtóműtípus létezik, de a csigahajtóművek különleges helyet foglalnak el a nagy nyomatékátviteli képességük és kompakt méretük miatt. Ez a cikk részletesen bemutatja a csigahajtóművek felépítését, működési elvét, típusait, előnyeit, karbantartását, és rávilágít azokra a szempontokra, amelyek mentén a megfelelő hajtóművet kiválaszthatjuk.

A Csigahajtómű Felépítése és Működési Elve

A csigahajtás az egymásra merőleges két tengely közötti fogazott hajtás egyik fajtája, amelyet az emberiség már mintegy kétezer éve ismer és használ. Ennek a hajtásnak a szíve a hajtó tengelyre szerelt elem, a csiga, amely leggyakrabban hengeres, egy- vagy többekezdésű csavarfelülettel rendelkezik. Ezzel szemben a hajtott tengelyre szerelt elem neve csigakerék. Képzeljük el, mint egy hasított félsertés metszeti rajzát, vagy műszaki rajz tanulmányaink kísértő szellemét, a "mosógép robbantott metszetét".

A működési elv a következő: a csiga menetei, emelkedésüknek megfelelően, folyamatosan tolják tovább a kerék fogait, ezzel forgásra kényszerítve azt. Ez a lassító hajtás a gyakoribb. Az érintkező felületek növelésére a kerék fogait a csiga görbületéhez idomulóan, azaz globoid alakúra készítik. A két elem hajtásátvitele fogasléc-fogaskerék kapcsolódásként is felfogható, ahol a csiga a forgatáskor menetemelkedése miatt, mint egy fogasléc egyenletesen tovább tolódónak tekinthető. A csigakerék pedig úgy viselkedik, mint e továbbtolódó fogasléccel kapcsolódó ferde fogazatú fogaskerék.

A csigahajtóművek felépítéséből adódó csökkentett fordulatszámért cserébe igen nagy nyomatékot képes kifejteni, ezért méltán népszerű. Gyakran a derékszögű hajtásmódot is kihasználják, mint például egy nyugalmazott rotációs kapa hajtóművében.

A Csigahajtások Rendszerezése és Típusai

A hajtásátviteli rendszerek fejlesztése során a világ különböző részein a csigahajtás eltérő típusai alakultak ki. Európában elsősorban a hengeres csigahajtások, az USA-ban pedig a globoid hajtások kifejlesztése területén értek el figyelemre méltó eredményeket. A csiga alakja szerint így megkülönböztethetünk:

• Hengeres csigahajtást: ahol a csigát a csigakerék ívben körülfogja, burkolja, és a fog globoid alakú (egyszeresen burkoló hajtás).
• Globoid csigahajtást: ahol a kerék és a csiga is globoid alakú (kétszeresen burkoló hajtás).
• Különleges csigahajtást: ahol a csiga, vagy a csigakerék különleges alakú.

A hengeres és globoid csigahajtások csigáinak fogfelülete lehet egyenes alkotójú (vonal) és nem egyenes alkotójú felület.

Hengeres Csigahajtás Részletesebben

A hengeres csigahajtás egy hengerre (tengelyre) csavart, emelkedő menettel rendelkező csigából és egy, a csiga menethézagaiba nyúló fogakkal ellátott csigakerékből áll. A csiga jellegéből adódóan a fogaskerekeknél definiált körök (osztókör, stb.) itt az értelemszerű analógia folytán mindig hengerek (osztóhenger, stb.). A csiga bekezdéseinek száma befolyásolja a hajtás jellemzőit. A gördülékeny mozgás, amit egy csigahajtóműnek folyamatosan biztosítania kell a működése alatt, az nagyban függ a csigahajtómű (csigás hajtás) kialakítástól és az anyagok minőségétől, ami által biztosítani lehet a hosszú élettartamot.

Csigaprofilok és Gyártási Eljárások

A csigahajtás két együtt dolgozó felületét igen sokféleképpen lehet kialakítani, hiszen a különböző megmunkáló eljárások és szerszámok felhasználásával többféle csavarfelület képezhető.

• Ha a csiga profilja valamely metszetében egyenes vonal, akkor csavarmenet-esztergályozáshoz hasonlóan, egyenes élű szerszámmal lehet a fogárkot kialakítani. Ezenkívül készülhet a csiga lefejtő, Fellows eljárással is. A szerszám elhelyezéstől és alakjától függően létrehozható az úgynevezett archimedesi csiga (jelzése ZA), vagy a konvolut csigák (jelzésük: ZN és ZT).
• A csiga-fogárok menetmarással és köszörüléssel is kialakítható. Az ujj-, vagy tárcsamaróval, illetve az ujj-, tárcsa- és fazékköszörűvel előállított csigafelületek normál metszetében már nem adódik egyenes vonalú profil. (Az egyes csigák jelzése: ZU; ZK; ZE).
• Ha a csiga tengelymetszetének egyenes oldalú fogasléc alakja van, akkor a kapcsolóvonal is egyenes, a csigakerék profilja pedig evolvens. Ez azonban - az archimedesi csiga - a gyakorlatban ritkán alkalmazott. A többi esetben a tengelymetszet fogasléce a gyártási eljárástól függően változó görbületű ívelt fog alakú, és a kapcsolóvonal sem egyenes.

Funkcionális Osztályozás

A csigahajtóművek funkciójuk szerint teljesítmény átvivő és kinematikai csigahajtásokra oszthatók. Míg a kinematikai hajtások fő feladata a kis teljesítmények melletti pontos mozgás átszármaztatás, addig a teljesítményátvivő hajtások fő feladata az energia átszármaztatás.

A Csigahajtóművek Előnyei és Hátrányai

Előnyök

• Nagy áttételi arány: A csigahajtást általában nagy áttételek esetén (i ≤ 150) használják, sokszor elég egyetlen fokozat is, de gyakran építenek fogaskerék előtét hajtással egybeépített csigahajtásokat is. Egy fokozatban akár 1:100-as áttétel is megvalósítható. Ha kettőt építünk egybe, a két csigahajtás áttételeinek száma megduplázódik, ezeket dupla csigahajtóműnek is nevezik.
• Kompakt méret: A csigahajtóművek nagy terhelésre is viszonylag kis méreteket tesznek lehetővé, kompakt, helytakarékos készülékre van szükség alacsony beruházási költségek mellett. Ez a Motovario csigahajtómű legnagyobb előnye, hogy kompakt, nagy áttételekre is jól terhelhető a kisebb házméretű hajtómű is.
• Önzáró tulajdonság: A csigahajtás sok esetben önzáró, ez azt jelenti, hogy ha a hajtómotor leáll és a hajtott tengely terhelés alatt marad, a hajtott tengely a súrlódási viszonyok miatt nem tud visszafelé hajtani. A Motovario csigahajtóművek 80-as és 100-as áttétele önzáró. Ez kifejezetten hasznos ferdepályás szállítószalagoknál és felvonóknál, valamint egyéb helyzetekben, ahol szempont az, hogy a hajtott tengely a súrlódási viszonyok miatt ne tudjon visszagördülni. Fontos azonban tudni, hogy a statikus önzárás nem helyettesíti a biztonsági féket!
• Csendes működés: A csigahajtóművek alacsony zajszinttel és rezgésmentes futással rendelkeznek.
• Derékszögű hajtás: Gyakran a derékszögű hajtásmódot is kihasználják, ami helytakarékos megoldást kínál.
• Karbantartásmentesség: A modern csigahajtóművek élettartam-kenésű, szintetikus olajjal töltött egységek, amelyek 025-110-es méretig karbantartásmentesek.
• Versenyképes ár/érték arány: A csigahajtóműves villanymotor rendelkezik az egyik legjobb ár/érték aránnyal a hajtóműves motorok között.

Hátrányok és Korlátok

• Melegedés: A csigahajtómű terhelhetőségét folyamatos üzemben általában nem a szilárdsági, hanem a melegedési viszonyok korlátozzák. Mivel a csiga és a csigakerék között folyamatos csúszás lép fel, a két felület közötti súrlódás jelentős veszteségeket okoz, mely veszteségek hő formájában jelentkeznek. Az állandó üzemű csigahajtások fejlesztésének fő iránya a súrlódási viszonyok javítása és a hőveszteségek csökkentése. A súrlódás csökkentését a hidrodinamikai kenés javításával érik el, ehhez olyan geometriát alakítanak ki, hogy minél több fog legyen kapcsolatban és a fogfelületek minél nagyobb területen érintkezzenek.
• Kenési igény: A melegedés miatt a megfelelő kenés kritikus. Egy rotációs kapa története tragédiába fordult, mikor a figyelmetlen tulajdonos nem kísérte figyelemmel a hajtómű olajszintjét. Kifolyt az olaj. De ettől még maradt benne annyi, hogy összekenjen mindent, amihez hozzáér vagy egyszerűen a közelben tartózkodik. Az olajtól megtisztított hajtott kerék után is egy idő után a fogaskerék fogai annyira megkopnak, hogy egyszer csak megcsúszik rajtuk a csigakerék és beindul a darálás. Nagy része a fogaknak épnek látszik, de ez csak a lapítottakhoz képest igaz.

Anyagválasztás és Kopásállóság

A csigahajtóművek alapanyaga drága, mivel a már fent említett kritériumoknak meg kell felelnie. Ennek ellenére is az egyik legolcsóbb hajtómű megoldásnak számít. A csigatengelyek betétedzett, köszörült kivitelűek, a csigakoszorúk centrifugál-bronzból készített elemek. Megfelelő kiválasztás és méretezés esetén az edzett és köszörült csigatengely kopásállósága szintén hosszú élettartamot biztosít.

A kopás mértéke hatással van a csigahajtómű teljesítményére, ami hatással van természetesen az élettartamára is. A csigahajtómű (csigás hajtás) anyagának olyan tulajdonságokkal kell rendelkeznie, hogy a csigás hajtás (csigahajtómű) ellenálljon az alkalmazás körülményeinek, észlelhető kopás nélkül.

Hőmenedzsment és Hűtés

A csigahajtómű (csigás hajtás) által generált hő mennyisége nagyon fontos, számos szempont miatt. A kenőanyag hőmérséklete az elfogadható értékek közé kell, hogy essen, amennyiben ez magasabb, az teljesítményromlást fog előidézni. Az állandó üzemi hőmérséklet a folyamatosan kiértékelt hajtómű súrlódási tényezőjének megközelítőleg arányosnak kell maradnia hasonló körülmények között. A kis eltérés előfordulhat az anyagválasztás miatt, de a hatékonyságnál fontos az anyagok alternatívái között az alkalmazás jellegéhez képest a legideálisabb minőséget választani.

A Motovario szabadalom alumínium ház biztosítja azt, hogy nem melegszik túl. Az RV csigahajtómű hűtőbordás alumínium háza gondoskodik a megfelelő hőelvezetésről. Könnyen belátható, hogy minél kevesebb anyag van a hajtóműházban, annál inkább csökken a csigahajtóműből kivehető nyomaték. A csigakerekes hajtóműház anyaga szintén befolyásoló tényező lehet (alumínium, öntöttvas).

Terhelhetőség és Teljesítmény

A nyomaték, amit a csigahajtóműnek át kell adnia, az mindig korlátozva van az anyagok felületi nyomása által, mert fontos, hogy az alkatrészek ne torzuljanak el. A csigahajtómű (csigás hajtás) előnye, hogy a fogak ellenállása a kitörés ellen sokkal nagyobb, mint egyéb más hajtóműveknél. A legtöbb kialakítású csigahajtómű (csigás hajtás) fel van szerelve több biztonsági tényezővel is ez ellen. A csigahajtómű csapágyai, tengelyei mind-mind meghatározzák a lehetséges nyomatékot.

Ha nagyobb az alkalmazás helyén a hőmérséklet, akkor szintén csökken a kivehető nyomaték. Ez az adat már nem minden csigahajtómű katalógusban található meg. Érdemes ilyen esetekben a csigakerekes hajtómű környezeti hőmérsékletét, illetve egyéb speciális körülményeit megadni az ajánlatkérés esetén az ügyfélnek.

Minden gyártó katalógusában megtalálható a csigahajtómű üzemtényezője. A benne lévő ábrák tartalmazzák, hogy könnyű, közepes vagy nehéz igénybevétel esetén milyen üzemtényezőt és üzemidőt válasszunk. Csigahajtómű családunk 10-12500 áttételhatárok és 350-14 000 Nm kimenő-nyomaték határok között alkalmazható univerzálisan beépíthető áthajtóműként. Motoros csigahajtóműveink teljesítmény tartománya 0.55 kW - 45 kW, kimenő-fordulatszám tartománya 145- 0.05/min.

Csigahajtóműves Villanymotorok és Kiegészítők

A hajtóműves villanymotorok között legnagyobb mennyiségben eladott termék a csigahajtóműves villanymotor. A csigahajtóművek felhasználásuk 95%-ban villanymotorral szerelve építik be.

Hajtóműveink tömör- és csőtengellyel rendelhetők, beépítési helyzetük 10. A hajtóműveinkkel egybeépített villanymotorok 3×380 V hálózati feszültségű, rövidrezárt forgórészű, IP54 védettségű, „F” szigetelési osztályú aszinkron motorok. Ezenfelül hajtóműveink rendelhetők eltérő védettségű, fékes, 2. A hajtóművek kihajtó tengelycsonkjára rendelhető különböző nyomatékátvivő elemek: rugalmas kapcsoló (KR), ékszíjtárcsa (KE), lánckerék (KL), fogaskerék (FK).

Különböző Csigahajtómű Típusok és Gyártók

A piacon számos gyártó kínál különböző típusú és kialakítású csigahajtóműveket.

RV Csigahajtómű (Kockaházas)

Az RV csigahajtómű a kockaszerű kialakításának köszönhetően az egyik legnépszerűbb termék, mivel így a talpas és a peremes felfogatás is meg van oldva egy hajtóműházban. A kocka ház további előnye a kis befoglaló méret és a több oldali lerögzíthetőség. Hűtőbordás alumínium háza gondoskodik a megfelelő hőelvezetésről, és nem utolsó sorban esztétikailag is jól mutat a hajtóművön. Ez a típus, más néven a kockaházas csigahajtómű, számos kiegészítővel kapható. Főbb előnyei a kis helyigény, az élettartam-kenés, a kétféle (talpas és peremes) rögzítési lehetőség, valamint az alumíniumból készült ház. NMRV-P 063-as mérettől a 110-es méretig a robusztus, kívül-belül megújult, POWER-sorozatot kínáljuk, amelynek terhelhetősége átlagosan 3%-kal magasabb, mint a versenytársak azonos csigakerekes hajtóműveinek a teljesítménye.

S-sorozatú Hajtóművek

Az S-sorozatú hajtóművek rendkívül tartós modellek az öntöttvas háznak és az élettartamra feltöltött szintetikus olajnak köszönhetően. Kialakításukat tekintve kompakt és minden oldalról megmunkált, merev házas termékek, amelyek 90%-os hatásfokkal rendelkeznek. A nagyobb teljesítmény és a csendesebb járás érdekében speciálisan fogazott fogaskerekekkel tervezte meg a gyártó.

Rossi Csigahajtóművek

A Rossi cég nagy figyelmet szentel a minőség és használhatóság terén. Monoblock ház struktúra teszi egyben merevé és kompaktá az AS csigahajtóművet. Az egy darabból készült öntöttvas öntvény ház tartalmazza a motorperemet is, ezáltal téve könnyebbé és kisebb méretűvé a hajtóművet.

Rossi AS Csigahajtómű

Az AS sorozatú csigahajtómű egy univerzálisan kompatibilis hajtómű termék, mely más gyártók, mint Motovario, Bonfiglioli, Nord, STM, SEW-Eurodrive és SITI hasonló termékével. Az AS csigahajtómű a mai kor egyik legfejlettebb terméke, mely garantálja a legjobb teljesítményt a nyomaték és üzemi tényező kapcsán. A nagy pontosságú megmunkálás miatt egy nagyon versenyképes termék összemérve a világpiaci szereplőkkel. A STANDARDFIT jelentése, hogy a Rossi AS csigahajtóműve csereszabatos a legnagyobb csigahajtómű gyártók termékeivel anélkül, hogy átalakításokat kellene tenni a meglévő berendezésen.Főbb tulajdonságai:

• Piaci versenyzőkhöz képest jobb teljesítmény
• Kompakt kialakítás - monoblock hajtóműház
• 3 év garancia
• Direkt IEC motor felfogatás
• Élettartamra feltöltve szintetikus olajjal
• Ni bronz csigakerék
• ZI csiga profil a hatékonyság érdekében
• Talpas - peremes felfogatási lehetőség
• Kedvező ár/érték arány

A táblázatban látszódik az AS csigahajtómű család áttétel/nyomaték görbéje az egyes méretű csigahajtóművekhez külön-külön. A hajtóművek úgy lettek tervezve, hogy vele azonos tengelyű, más gyártók által gyártott csigahajtóművekkel versenyképes teljesítményt adjanak. Így sikerült elérni a Rossi hajtóműgyárnak, hogy az AS csigahajtóművek kiváló alternatívát nyújtsanak a vele egy méretben lévő versenytársakkal szemben. Öntöttvas házas merev házkialakítás megállja a helyét még a legnehezebb igénybevételek esetén is. Az egyes csigahajtómű méretek megfelelnek a Bonfiglioli és más gyárak által gyártott csigahajtóművek egyes méreteinek.

Rossi A04 Csigahajtómű

Az A04 csigás hajtómű típusú hajtóműves motor a Rossi Riduttori cég terméke, mely egy kiforrott termék. Ez a termékcsalád az egyik legjobban átgondolt csigahajtóműves motor a piacon. Széles opcionális választék, nagy teljesítmény tartomány. Megbízható működés, univerzális felfogatás.Jellemzők:

• 14 házméret
• Áttétel 7-63 csigafokozatban + fogaskerekes előtétfokozatok
• Fogaskerekes előtétfokozat közvetlenül integrálható a hajtóműházra
• 5 fajta hajtómű kialakítás
• Kombinált csiga-csiga hajtás
• IEC szabványos villanymotor felfogatás
• Ni bronz csigakerék a jó hatásfok érdekében
• Élettartam kenés szintetikus olajjal
• Csökkentett holtjátékú verzió
• Moduláris kialakítás
• Univerzális felfogatási lehetőség
• Robbanásbiztos ATEX kivitel is rendelhető
• 3 év gyártói garancia

Az A04 sorozatú csigahajtómű több konfigurációban is elérhető, mint például RV, RIV, MR IV, MR 2IV, RV+RV, MR V+MR 2I.

Motovario Csigahajtóművek

A Motovario a hajtástechnikai piac egyik legbefolyásosabb szereplője, világszerte kiterjedt hálózattal rendelkezik, ezért naponta több ezer csigakerekes hajtómű gördül le a gyártósorokról. A jó minőség csak egy érv. A Motovario csigahajtómű kompakt, jól terhelető, karbantartásmentes és a Motovario szabadalom alumínium ház biztosítja azt, hogy nem melegszik túl. Könnyen a gépre illeszthetők, mert minden csigahajtómű szabványos IEC B5 nagyperemes vagy B14 kisperemes motorbehajtással rendelkezik, ráadásul ezek a peremek csavarokkal leszerelhetőek és a meglévő villanymotorodhoz is csatlakoztathatók.

Alkalmazási Területek

A csigahajtómű remek alternatívája a fogaskerekes hajtómű rendszereknek, és az egyik legnagyobb mérettartományban rendelkezésre álló hajtóműtípus, ezért is olyan népszerű.Főbb alkalmazási területek:

• Szállítószalag hajtás
• Húsdaráló hajtómű
• Általános egyszerű hajtások
• Emelőberendezések
• Felvonók
• Forgató mechanizmusok

Karbantartás és Kiválasztás

Karbantartás

A modern, például Rossi vagy Chiaravalli csigahajtóművek többsége élettartam-kenéssel érkezik (szintetikus olajjal feltöltve), így normál üzemi körülmények között nem igényelnek olajcserét. Ugyanakkor javasolt a rendszeres vizuális ellenőrzés a tömítéseknél esetleges szivárgások miatt, valamint a hajtóműház tisztán tartása a megfelelő hőleadás biztosítása érdekében. Nagy igénybevétel esetén a csapágyak és a csigakerék kopásának ellenőrzése évente javasolt.

Megfelelő Méret Kiválasztása

A kiválasztásnál a legfontosabb paraméterek a bemenő teljesítmény (kW), a kívánt kimenő fordulatszám (f/p) és a szükséges kimenő nyomaték (Nm). Figyelembe kell venni az úgynevezett üzemtényezőt (service factor) is, amely a napi üzemidőtől és a terhelés jellegétől (ütésszerű vagy egyenletes) függ. Fontos a csigahajtómű környezeti hőmérsékletét, illetve egyéb speciális körülményeit is megadni az ajánlatkérés esetén.

tags: #tobblepcsos #csiga #hajtomuvek