Mekaniske transmissioner

Fra energiwiki.dk

Skift til: Navigation, Søgning

Elmotorer i Danmark omsætter ca. 50% af det samlede elforbrug. En stor del af dette energiforbrug skal overføres fra elmotorer til slutanvendelser gennem mekaniske transmissioner.

De mekaniske transmissioner består af remme, kæder og gear.

Det bør specielt ved nyanlæg undersøges, om man helt kan undgå remtræk og gear. Får anlægget frekvensomformere installeret, vil en indregulering af omdrejningstallet kunne ske med frekvensomformerne, hvorved remtrækkets udveksling måske kan overflødiggøres.

For nye ventilationsanlæg kan remtræk ofte undgås, hvis der monteres frekvensomformere, så en indregulering af luftydelsen i anlægget kan foretages med frekvensomformeren. Herved undgås tabet i remtrækket, og det giver en besparelse på 2-5% afhængig af remtrækkets type.

Til gengæld er der tab i frekvensomformeren, men det tab opvejes rigeligt af den besparelse, der kan opnås, hvis ventilatorernes omdrejningstal i perioder kan nedreguleres.



image:6r_fig_1.png




Remtransmissioner
Remme kan inddeles i følgende grupper, som alle beskrives mere detaljeret nedenfor:


  • Kileremme
  • Fladremme
  • Poly-V-remme
  • Tandremme


Kileremme
Kileremmen er meget alsidig i sin funktion og derfor den mest udbredte type rem i dag. Kileremmen har navn efter sin form, der giver specielt god friktion, når remmen kiler sig ned i sporet på remskiven. Der findes overordnet set fire typer kileremme, se fig. 1.


Fladremme
Fladremmen er modsat kileremmen lille i højden og meget bred. På grund af fladremmens ringe højde, har remmen et meget lille bøjningstab og dermed en højere virkningsgrad end fx kileremmen. Omvendt har fladremmen den ulempe, at den på grund af sin form skal spændes meget kraftigt op, og det medfører risiko for større slid på lejerne i transmissionen.



image:6r_fig_2.png



Poly-V-remme
Poly-V-remmen er også en forholdsvis flad rem, som på undersiden er forsynet med langsgående, parallelle, kileformede ribber. Ribberne giver ikke – som ved kileremmen – en kilevirkning med skiven, men kun en større gribeflade. Derfor skal remmen ikke opspændes så hårdt som fladremme, men den opretholder stadig en rimelig høj virkningsgrad. Ulempen ved Poly-V-remmen er, at den er forholdsvis dyr.


image:6r_fig_3.png



Tandremme
Tandremmen er i princippet en fladrem med tværstillede tænder, som passer i et tilsvarende profil i remskiven. Remmen har synkront omløbstal med skiven, og der er derfor ikke noget sliptab.

Tandremmen har en meget høj virkningsgrad uanset belastning for transmissionen. Tandremmen udvikler meget lidt støj, og opspændingen har ikke stor betydning, hvorfor belastningen på lejerne også er ringe. Tandremmens eneste ulempe er prisen, som er noget højere end for de øvrige remtyper.


image:6r_fig_4.png



Typisk virkningsgrad for remtransmissioner
Figur 5 viser den typiske virkningsgrad for et nyt remtræk med korrekt opspænding. Figuren viser også, at remskivernes størrelse har indflydelse på virkningsgraden for remtrækket. Jo større remskiver, jo højere virkningsgrad.

Følgende faktorer udover remtypen har indflydelse på remtrækkets virkningsgrad:


  • Skivediameterens størrelse. Jo større, jo højere virkningsgrad
  • Remtrækkets belastning. Jo større, jo højere virkningsgrad
  • Remtrækkets opspænding. For løst og for stramt sænker virkningsgraden
  • Skævtræk sænker virkningsgraden



image:6r_fig_5.png



Kæder
Kæder er kompakte enheder, der kan overføre store kræfter på en relativ lille plads. De mest almindelige kædetyper er rullekæden og tandkæden. En kædetransmission kan sammenlignes med en tandrem, og tandremmen vil i de fleste tilfælde også kunne erstatte kædetransmissionen.

Kædetransmissioner støjer forholdsvis meget og kan ikke anvendes ved høje periferihastigheder, som det fx er tilfældet med remme. Ved udformning af kædetræk bør centerafstanden mellem de to tandhjul være mellem 30-50 gange den afstand, der er mellem leddene (pitch) i kæden.

Ved pulserende drift bør centerafstanden dog ikke være højere end 20-30 gange kædens pitch. Hvis centerafstanden er længere end 80 gange kædens pitch, eller hvis udvekslingen er større end 10 gange, bør transmissionen opdeles i flere kædetræk i serie.

Kæder er ikke så følsomme over for opstramningen, da slip ikke kan forekomme, så kravet til lejer er minimalt. Smøringen af kæden er den vigtigste vedligeholdelse. For nogle kæders vedkommende er overfladebehandlingen eller kædens materiale valgt, så yderligere smøring er unødvendig.

Den typiske virkningsgrad for en nyopsat kædetransmission er 97-98% pr. trin. Er kædetransmissionen meget slidt, fx hvis den er udsat for meget støv, kan virkningsgraden i visse tilfælde reduceres til ca. 90%.



Gear
Ved geartransmissioner overføres effekten fra det ene tandhjul til det næste vha. tandhjulets tænder.

Gear laves i mange afskygninger og specialfremstilles ofte til den enkelte maskine. Figur 6 og 7 viser de vigtigste former for gear.

Specielt udvekslingen har stor betydning for virkningsgraden for gearsystemer. Planetgear og snekkegear har lave virkningsgrader ved høje udvekslingsforhold. Tabel 1 viser virkningsgraden for forskellige geartyper.


image:6r_tab_1.png





Effektivisering af elforbruget til mekaniske transmissioner
Mulighederne for at optimere på elforbruget til mekaniske transmissioner er illustreret i tabel 2.


image:6r_tab_2.png




Eksempler på optimering af mekaniske transmissioner De følgende to eksempler illustrerer forskellige muligheder for at optimering af mekaniske transmissioner.


Eksempel 1
På en virksomhed overfører en transmission 40 kW i 16 timer dagligt, 220 dage om året. Transmissionen er en dækket smalkilerem i B-profil (SPB), og den mindste remskive er 160 mm.

  • Remskiverne ændres, så den mindste remskive er 250 mm. Hermed hæves virkningsgraden for drevet fra 96% til 98%, og besparelsen kan beregnes til 2.700 kWh/år.


Eksempel 2
På Carlsberg Bryggerierne sørger 200 drev-enheder for, at ca. 1,5 mio. flasker i døgnet bliver transporteret rundt på hele virksomheden. Carlsberg har forsøgsvis renoveret det ene af drevene for at undersøge den opnåelige energibesparelse. Der er tale om et transportbånd drevet at et snekkegear med udvekslingen 1:35, som igen er drevet af en standardmotor med frekvensomformer.

Virkningsgraden for gearet er 55%, virkningsgraden for standardmotoren er 74%, og virkningsgraden for frekvensomformeren er 95%. Det giver en samlet virkningsgrad for drevet på 39%.

Drevet bygges om, så der i stedet anvendes tandhjulsgear med en udveksling på 1:10,4 og remtræk med en udveksling på 1:3,4 samt en sparemotor. Virkningsgraden for gearet er 98%, for remtrækket 98%, og for sparemotoren 81%. Frekvensomformeren er bibeholdt med sin virkningsgrad på 95%. Hermed kan den nye samlede virkningsgrad beregnes til 74%.


  • Effektoptaget for drevet falder fra 1610 Watt til 840 Watt, og det giver en besparelse på 48%. Hvis Carlsberg overfører disse resultater til alle sine drev, vil det svare til en elbesparelse på 1.000.000 kWh/år. Investeringen i ombygningen af drevene vil være tilbagebetalt på 2-3 år.


image:6r_fig_6.png


image:6r_fig_7.png




Gode råd

  • Undgå om muligt remtræk. Anvend direkte drev mellem motor og belastning
  • Tilpas remtrækkets effektoverførsel til belastningen
  • Benyt så store remskiver som muligt
  • Sørg for korrekt opspænding af remtrækket
  • Undgå skævtræk
  • Undgå snekkegear med stor udveksling, skift evt. til tandhjulsgear
  • Benyt gear med høj virkningsgrad
  • Vedligehold kæder og gear mht. smøring
  • Vælg korrekt olie og overfyld ikke gear


Relaterede artikler på Energiwiki.dk

Elmotorer

Hydraulik


Kilder og yderligere oplysninger

  • Energioptimering ved elmotordrift – teknisk rapport. DEFU, 1997
  • Energioptimering ved elmotordrift – drevanalyse i praksis. DEFU, 1997
  • Værktøj til rådgivning på remtransmissioner, delrapport 1 og 2. DEFU, 1999
  • Opslagsværk over remtransmissioners karakteristika og energieffektivitet. DEFU, 1999

Kommentarer

Det er ikke muligt at tilføje kommentarer uden en bruger.
Opret en bruger eller log ind her.

Gå til Mekaniske transmissioners diskussionsside for at rette og/eller slette kommentarer her.

Personlige værktøjer