Volba správného převodu přináší úspory

Celá řada průmyslových provozů využívá rozmanitá vzduchotechnická zařízení s řemenovými převody. Spektrum těchto systémů sahá od zařízení malých výkonů až po systémy o výkonu několika set kilowattů. Rozmanitost jejich velikostí se odráží i v různosti typů zařízení a jejich použití. Většina jednotek nabízených výrobci původních zařízení (OEM) však dosud využívá přenos výkonu klínovými řemeny, zejména z cenových důvodů. Přechodem na pohony se synchronizačními řemeny lze v takovýchto provozech dosáhnout významných úspor.

Úspory energie díky vyšší účinnosti

Zásadní výhodou synchronizačních řemenů je jejich vysoká účinnost. Účinnost každého pohonu je dána ztrátami výkonu v motoru, ložiscích a v převodech. Každá ztráta výkonu je současně ztrátou finanční. Minimalizací ztrát v systému se významně sníží provozní náklady pohonu. Pro snížení výkonových ztrát podle požadavků Kjótského protokolu používají výrobci původních zařízení (OEM) ve stále větší míře motory s vyšší účinností. I výhody vysoce účinných motorů však mohou zůstat zčásti nevyužity, pokud se k nim nezvolí co nejúčinnější varianta přenosu výkonu. Často se ukazuje, že přínosy získané optimální volbou řemenu jsou podstatně větší než ty dosažené přechodem na vysoce účinné motory.

Energetické ztráty řemenových převodů lze rozdělit do dvou kategorií: ztráty momentu a rychlosti. Ztráta momentu je důsledkem energie, která je zapotřebí pro ohnutí řemenu kolem řemenice či kotouče. Jelikož klínové řemeny mají obvykle silnější průřez než řemeny synchronizační, ohýbáním řemenu kolem kladky se ztratí mnohem více energie. Klínové řemeny nadto využívají klínového účinku v řemenici, přičemž třením mezi bokem řemenu a povrchem drážky se vytváří teplo. Tyto ztráty jsou u klínového řemenu mnohem větší než u synchronizačního, kde se vyvíjí teplo při valivém tření při vstupu a výstupu zubů do a z drážek řemenice. Tato část energie ztracená ve formě tepla vede rovněž ke ztrátě krouticího momentu.

Další ztráty energie v řemenových převodech vznikají ztrátou rychlosti, která je důsledkem prokluzu a klouzání následkem deformace řemenu (creep). U synchronizačních řemenů díky záběru prostřednictvím zubů k prokluzu nedochází a nedochází ani ke klouzání následkem deformace (creep). S rostoucími ztrátami rychlosti a krouticího momentu dochází během provozu k poklesu účinnosti převodů s klínovými řemeny obvykle o 5 %, a to i při řádné údržbě. V případě špatné údržby mohou mít převody klínovými řemeny účinnost až o 10 % nižší, zatímco synchronizační řemeny si po dobu životnosti zachovávají účinnost 98 % i vyšší. Porovnání obou typů řemenů je znázorněno v grafu. Životnost řemenu je přímo závislá na jeho správném napnutí. Proto jsou synchronizační řemeny spolehlivějším prvkem než řemeny klínové, které vyžadují častou údržbu (napínání). Přestože některé typy řemenů jsou uváděny jako bezdeformační, není prokázáno, že by to vedlo zcela k odbourání údržby, neboť na třecí chování a prokluz všech převodů s klínovými řemeny má mimo vlastní délkové deformace řemenu vliv i opotřebení řemenu a řemenice.

Vyšší úspory v údržbě

Dalším faktorem, který je třeba vedle vyšší účinnosti vzít v úvahu, je možnost úspor nákladů na údržbu díky použití synchronizačních řemenů. Minimální prodloužení synchronizačních řemenů v podstatě eliminuje jinak časté a pravidelné napínání nutné u klasických klínových řemenů. Například 2,5 metru dlouhý klínový řemen by vyžadoval během životnosti napnutí odpovídající osové vzdálenosti asi 40 až 65 mm. Oproti tomu synchronizační řemen za dobu životnosti vyžaduje napnutí pouze o 1 mm osové vzdálenosti.

Synchronizační řemeny díky kordům s vysokým modulem pružnosti a tuhostí vyžadují jen minimální napínání. Široké spektrum synchronizačních řemenů nabízí ideální řešení pro požadavky jednotlivých aplikací. Konstrukce převodů je provedena podle aktuálních potřeb, a proto zajišťuje optimální řešení. Výhody vyšší účinnosti nabízí jak technologie PowerGrip GT3 s různými konstrukcemi kordů, tak i nejnovější generace řemenů Poly Chain GT Carbon určená pro nejvyšší zatížení, která díky použitým tažným uhlíkovým kordům přinášejí doposud nevídanou pevnost. Potřeba napínání je v podstatě eliminována.

Celkové náklady na údržbu zahrnují čas účtovaný za instalaci součástí nového řemenového převodu a náklady na opakované napínání a výměnu řemenu. Mimoto mohou vznikat náklady z prostojů, pokud odstávka za účelem údržby zasahuje do výrobního procesu v provozu. Pro zajištění optimální funkce by se měly klínové řemeny zabíhat 24 hodin a pak být znovu napnuty. U převodů s dobrou údržbou nejsou výjimkou kontroly napnutí a vlastní napínání i ve tříměsíčních intervalech. Těmito dodatečnými úkony údržby vznikají další náklady. U synchronizačních řemenů tyto náklady odpadají.

Nižší celkové náklady na pohon

Přestože jsou úspory energie a údržby významné, pro koncového uživatele jsou nejdůležitější celkové náklady na systém s řemenovým převodem. Do celkových nákladů spadají počáteční náklady na pohon, náklady na energii a na údržbu. V řadě případových studií bylo prokázáno, že vyšší počáteční náklady na pohon se synchronizačními řemeny jsou více než vyváženy úsporami nákladů na údržbu a energii. Pro lepší představu o návratnosti investice do optimalizace pohonu v jednotlivých případech mohou firmy specializující se na přenos výkonu provést vyhodnocení výkonu přímo v provozu a připravit na míru konkrétní doporučení energetických a nákladových úspor.

Během několika let pracovníci firmy Gates ve spolupráci s distributory provedli řadu optimalizací a konverzí řemenových převodů a velmi často i konverzí řetězových převodů na řemenové převody PolyChain. Výsledky v českých podnicích potvrzují významné úspory a návratnost investice do nových převodů od 2 do 6 měsíců s obvyklou mírou úspor kolem 10násobku vložených prostředků. Pro ilustraci lze podotknout, že žádný produkt na finančním trhu nenabízí tak vysokou míru zisku a tak rychlou návratnost, jako jsou tyto úspory ve vlastních nákladech na údržbu a energie. Spektrum uživatelů synchronizačních řemenů je velmi široké - od provozovatelů nákupních středisek, nemocnic a hotelů až po automobilky nebo kamenoprůmysl.

Provedení analýzy ztrát v údržbě řetězových či řemenových převodů u vzduchotechniky i u výrobních strojů a zařízení obvykle ukáže cestu k významným úsporám. Zárukou nalezení optimálního technicko-ekonomického řešení jsou proškolení a zkušení odborníci, proto firma Gates provádí odborná školení zaměstnanců svých distributorů a jejich úspěšné absolvování potvrdí certifikátem.

Ing. Sasha Kolouch

Gates

www.gates.com

sashak@gates.com