Przekładnia ślimakowa: jak dobrać wielkość, przełożenie i kołnierz pod silnik
Przekładnię ślimakową dobiera się w czterech krokach: z obrotów na wyjściu wynika przełożenie, z mocy silnika i sprawności wynika moment, z warunków pracy wynika zapas, a z silnika wynika kołnierz. Poniżej przechodzimy przez każdy z nich na liczbach z katalogów producentów i pokazujemy, gdzie najczęściej pojawia się błąd.
Co oznacza wielkość przekładni ślimakowej
Liczba w nazwie przekładni (30, 40, 50, 63, 75, 90, 110, 130, 150) to odległość osi ślimaka i ślimacznicy w milimetrach. Przekładnia 63 ma osie oddalone o 63 mm, przekładnia 90 o 90 mm. Ta jedna liczba wyznacza resztę: wielkość korpusu, średnicę wału drążonego na wyjściu, zakres pasujących silników i dopuszczalny moment.
W przekładni pracują dwa elementy. Stalowy ślimak siedzi na wale wejściowym i napędza ślimacznicę, czyli koło z wieńcem z brązu osadzone na wale wyjściowym. Wał wyjściowy leży pod kątem prostym do wejściowego, a jeden stopień daje przełożenie od około 1:5 do 1:100. Duże przełożenie w jednym stopniu i zwarta obudowa to powody, dla których przekładnie ślimakowe są tak popularne w małych napędach.
Poniższe zestawienie pochodzi z kart wymiarowych STN, czyli przekładni, które trzymamy na magazynie. Wielkości 30–90 mają korpus aluminiowy, 110–150 żeliwny.
| Wielkość | Otwór wyjściowy (wał drążony) | Przyłącza silnika (PAM IEC) | Masa |
|---|---|---|---|
| 30 | Ø 14 mm | 56B14, 63B14, 56B5, 63B5 | 1,2 kg |
| 40 | Ø 18 mm (opcja 19) | 63B14, 71B14, 56B5, 63B5, 71B5 | 2,3 kg |
| 50 | Ø 25 mm (opcja 24) | 71B14, 80B14, 63B5, 71B5, 80B5 | 3,5 kg |
| 63 | Ø 25 mm (opcja 28) | 71B14, 80B14, 90B14, 71B5, 80B5, 90B5 | 6,2 kg |
| 75 | Ø 28 mm (opcja 35) | 80B14, 90B14, 100/112B14, 71B5, 80B5, 90B5, 100/112B5 | 9 kg |
| 90 | Ø 35 mm (opcja 38) | 80B14, 90B14, 100/112B14, 80B5, 90B5, 100/112B5 | 13 kg |
| 110 | Ø 42 mm | 80B5, 90B5, 100B5, 112B5, 132B5 | 35 kg |
| 130 | Ø 45 mm | 90B5, 100B5, 112B5, 132B5 | 48 kg |
| 150 | Ø 50 mm | 100B5, 132B5, 160B5 | 84 kg |
Z tabeli od razu widać praktyczne ograniczenie. Silnika wielkości 63 nie zamontuje się do przekładni 75, a silnika 112 do przekładni 63, bo producent nie przewiduje dla nich kołnierza.
Krok 1. Obroty na wyjściu wyznaczają przełożenie
Obroty wału wyjściowego to obroty silnika podzielone przez przełożenie. Silnik czterobiegunowy (około 1400 obr/min) z przekładnią 1:30 daje około 47 obr/min, a silnik sześciobiegunowy (około 900 obr/min) z tą samą przekładnią około 30 obr/min. Najpierw ustala się więc, ile obrotów potrzebuje maszyna, a dopiero potem dobiera parę silnik i przełożenie.
| Przełożenie | Silnik 1400 obr/min | Silnik 900 obr/min | Silnik 2900 obr/min |
|---|---|---|---|
| 1:7,5 | 187 | 120 | 387 |
| 1:10 | 140 | 90 | 290 |
| 1:15 | 93 | 60 | 193 |
| 1:20 | 70 | 45 | – |
| 1:30 | 47 | 30 | – |
| 1:40 | 35 | 23 | – |
| 1:50 | 28 | 18 | – |
| 1:60 | 23 | 15 | – |
| 1:80 | 18 | 11 | – |
| 1:100 | 14 | 9 | – |
Silniki około 2900 obr/min łączymy u nas tylko z przełożeniami do 1:15. To zasada sklepu, a nie ograniczenie fizyki. Do niskich obrotów wyjściowych lepiej nadaje się wolniejszy silnik, bo przy tej samej mocy daje większy moment już na wejściu przekładni.
Krok 2. Moment na wyjściu zależy od sprawności
Moment na wale wyjściowym liczy się ze wzoru:
M2 [Nm] = 9550 × P1 [kW] × η / n2 [obr/min]
We wzorze P1 oznacza moc silnika, n2 obroty na wyjściu, a η sprawność przekładni. W przekładniach walcowych sprawność jest na tyle wysoka, że w szacunkach często się ją pomija. W przekładni ślimakowej tego robić nie wolno, ponieważ ślimak ślizga się po zębach ślimacznicy, a tarcie ślizgowe zabiera wyraźnie więcej mocy niż toczenie zębów. SEW-Eurodrive podaje wprost, że przy bardzo dużych przełożeniach sprawność stopnia ślimakowego może spaść poniżej 50%.
Ile dokładnie traci przekładnia, pokazują tabele producentów. Poniżej sprawność dynamiczna (po dotarciu, przy silniku 1400 obr/min) trzech wielkości z katalogu Bonfiglioli serii VF/W:
| Przełożenie (ok.) | VF 49 | W 63 | VF 130 |
|---|---|---|---|
| 1:7 | 86% | 88% | 89% |
| 1:10 | 84% | 86% | 88% |
| 1:15 | 81% (i=14) | 83% | 86% |
| 1:20 | 78% (i=18) | 81% (i=19) | 84% |
| 1:30 | 71% (i=28) | 74% | 79% |
| 1:40–45 | 63% (i=45) | 67% (i=45) | 76% (i=40) |
| 1:60–64 | 58% (i=60) | 61% (i=64) | 71% (i=64) |
| 1:80 | 52% | 56% | 68% |
| 1:100 | 47% | 51% | 64% |
Z tabeli wynikają dwie prawidłowości. Sprawność spada wraz z przełożeniem, a większe przekładnie przy tym samym przełożeniu tracą mniej. Przekładnie innych producentów w tej samej wielkości mają podobny przebieg, ale do obliczeń zawsze bierze się dane konkretnego modelu.
Osobną sprawą jest sprawność przy rozruchu. Ta sama przekładnia VF 49, która w ruchu przy przełożeniu 1:28 ma 71%, w chwili ruszania ma według katalogu tylko 43%, a przy 1:100 zaledwie 22%. Bonfiglioli zaznacza, że przy pracy przerywanej, na przykład w podnoszeniu, moc silnika trzeba z tego powodu odpowiednio zwiększyć.
Przykład obliczenia
Przenośnik potrzebuje około 45–50 obr/min. Mamy silnik 0,75 kW 1400 obr/min.
- Przełożenie 1:30 daje 1400 / 30 ≈ 47 obr/min.
- Przekładnia wielkości 63 ma przy 1:30 sprawność 74%, więc moment wyniesie 9550 × 0,75 × 0,74 / 47 ≈ 113 Nm.
- Katalogowy moment znamionowy W 63 przy 1:30 i 1400 obr/min wynosi 160 Nm, co daje zapas 160 / 113 ≈ 1,4.
- Gdyby wybrać mniejszą przekładnię (VF 49, i=28), moment z silnika wyniósłby około 102 Nm przy znamionowych 74 Nm. Przekładnia byłaby przeciążona już przy równomiernej pracy.
Czy zapas 1,4 wystarczy, zależy od tego, jak pracuje maszyna. Tym zajmuje się kolejny krok.
Krok 3. Zapas na warunki pracy, czyli współczynnik eksploatacyjny
Moment znamionowy z katalogu dotyczy pracy równomiernej. Uderzenia, częste starty i długi czas pracy w ciągu doby skracają życie przekładni, dlatego producenci każą pomnożyć wymagany moment przez współczynnik eksploatacyjny (oznaczany fB lub fs). Dobrana przekładnia musi mieć moment znamionowy co najmniej równy iloczynowi M2 × fB.
SEW-Eurodrive wyznacza ten współczynnik z wykresu, na którym odczytuje się trzy rzeczy: liczbę godzin pracy na dobę, liczbę cykli na godzinę (każdy start, hamowanie i zmiana prędkości) i klasę obciążenia. Klasę określa współczynnik przyspieszenia mas, czyli stosunek momentu bezwładności napędzanej maszyny (przeliczonego na wał silnika) do momentu bezwładności silnika:
- klasa I obejmuje obciążenie równomierne, prawie bez uderzeń, przy współczynniku do 0,2;
- klasa II to obciążenie nierównomierne z umiarkowanymi uderzeniami, przy współczynniku do 3;
- klasa III dotyczy obciążenia bardzo nierównomiernego z silnymi uderzeniami, przy współczynniku do 10.
Przykład z dokumentacji SEW pokazuje skalę: napęd w klasie II, pracujący 16 godzin na dobę i wykonujący 300 cykli na godzinę, wymaga współczynnika 1,5. Przekładnia z naszego przykładu (zapas 1,4) byłaby w takich warunkach za słaba i trzeba by sięgnąć po większą wielkość. Bonfiglioli stosuje ten sam podział na trzy krzywe (K1, K2, K3) z bardzo zbliżonymi granicami.
Dla przekładni ślimakowych SEW dokłada jeszcze dwa współczynniki: za temperaturę otoczenia i za udział czasu pracy pod obciążeniem w cyklu. Wynika to z tego, że ślimak zamienia część mocy w ciepło i przy pracy ciągłej w ciepłej hali łatwiej go przegrzać.
Samohamowność. Kiedy przekładnia ślimakowa utrzyma ładunek
Popularne przekonanie mówi, że każda przekładnia ślimakowa jest samohamowna. Katalogi producentów są w tej sprawie ostrożniejsze. SEW uznaje przekładnię za statycznie samohamowną dopiero wtedy, gdy jej sprawność w ruchu do przodu nie przekracza 50%. Bonfiglioli pisze, że właściwości blokujące mają zasadniczo dopiero przełożenia od 1:64 wzwyż. Z tabeli sprawności widać dlaczego: przekładnia 1:30 ma sprawność ponad 70% i da się ją obrócić od strony wału wyjściowego.
Nawet samohamowna przekładnia może powoli cofać się pod ładunkiem, jeśli konstrukcja drga. Bonfiglioli zaleca w takich zastosowaniach zewnętrzny hamulec, a SEW zaznacza, że samohamowności nie wolno traktować jako jedynego zabezpieczenia w urządzeniach dźwigowych. Do podnośników, wciągarek i pochylni dobiera się więc silnik z hamulcem, a samohamowność traktuje się najwyżej jako dodatkowy margines. Gotowe zestawy tego typu są w kategorii motoreduktory z hamulcem.
Krok 4. Kołnierz pod silnik, czyli co oznacza 71B14 i 80B5
Oznaczenie przyłącza składa się z wielkości mechanicznej silnika i rodzaju kołnierza. Wielkość mechaniczna (56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 132) to wysokość osi wału nad podstawą w milimetrach według normy IEC i zarazem wyznacznik średnicy wału. Rodzaje kołnierzy są dwa:
- B5 to duży kołnierz z otworami przelotowymi, przykręcany śrubami z nakrętkami;
- B14 to mniejszy kołnierz czołowy z otworami gwintowanymi, w które wkręca się śruby od strony przekładni.
Do przekładni pasuje tylko silnik, który zgadza się z nią w obu parametrach jednocześnie: w kołnierzu i w średnicy wału. Najlepiej widać to na wielkościach 80 i 90. Według tabeli wymiarów IEC firmy ABB oba silniki mają w wersji B5 identyczny kołnierz o średnicy 200 mm, ale wał silnika 80 ma 19 mm, a silnika 90 aż 24 mm. Karty STN przekładni 63, 75 i 90 podają dla przyłączy 80B5 i 90B5 ten sam kołnierz i różne otwory wejściowe, odpowiednio 19 i 24 mm. Silnik 90B5 nie wejdzie więc do przekładni przygotowanej pod 80B5, mimo że kołnierze się pokrywają.
| Wielkość silnika | Średnica wału | Kołnierz B5 (średnica) | Kołnierz B14 (średnica) |
|---|---|---|---|
| 71 | 14 mm | 160 mm | 105 mm |
| 80 | 19 mm | 200 mm | 120 mm |
| 90 | 24 mm | 200 mm | 140 mm |
| 100 | 28 mm | 250 mm | 160 mm |
| 112 | 28 mm | 250 mm | 160 mm |
Wielkości 100 i 112 mają ten sam wał i te same kołnierze, dlatego w katalogach przekładni występują razem jako 100/112B5 i 100/112B14. Wielkość mechaniczną i formę montażu silnika odczyta się z tabliczki znamionowej. Jak ją czytać, opisaliśmy w artykule o tabliczce znamionowej silnika trójfazowego.
Docieranie, olej i temperatura
Nowa przekładnia ślimakowa osiąga katalogową sprawność dopiero po dotarciu, gdy powierzchnie zębów się wygładzą. SEW podaje, że docieranie trwa zwykle 48 godzin, a w tym czasie sprawność jest niższa o 2 do około 12%, najbardziej przy dużych przełożeniach. NORD zaleca docieranie pod pełnym obciążeniem przez około 25–48 godzin. Jeśli więc nowy napęd przez pierwsze dni grzeje się mocniej, niż się spodziewaliśmy, nie musi to oznaczać usterki.
Małe przekładnie ślimakowe zwykle nie mają korka spustowego. Bonfiglioli fabrycznie napełnia wielkości do VF 49 i W 86 syntetycznym olejem typu PAG na cały okres eksploatacji, a NORD tak samo traktuje swoje przekładnie UNIVERSAL i MINIBLOC. Większe jednostki z korkiem spustowym wymagają wymiany oleju. NORD przyjmuje dla nich 10 000 godzin pracy, ale nie rzadziej niż co dwa lata przy temperaturze roboczej do 80°C, a przy oleju syntetycznym okres ten się podwaja. Oleju mineralnego nie miesza się z syntetycznym.
Korpus pracującej przekładni potrafi nagrzać się powyżej 90°C, przed czym ostrzega instrukcja NORD. Przy pracy ciągłej przekładnia nie powinna stać w zamkniętej obudowie bez przepływu powietrza.
Kiedy przekładnia ślimakowa, a kiedy inny typ
Ślimak dobrze sprawdza się przy małych mocach, pracy przerywanej i tam, gdzie potrzebne jest duże przełożenie w jednym stopniu przy niskiej cenie: w bramach, podajnikach, mieszadłach i małych przenośnikach. Przy pracy ciągłej i większych mocach rośnie koszt energii traconej na tarcie, i wtedy rozsądniej wybrać przekładnię walcowo-stożkową. Porównanie wszystkich typów, z kosztami energii, opisujemy w artykule Motoreduktor walcowy, płaski, kątowy czy ślimakowy.
Przekładnie ślimakowe i zestawy z silnikiem w naszym sklepie
Na magazynie trzymamy przekładnie ślimakowe w wielkościach 30–150. Same przekładnie są w kategorii reduktory i przekładnie ślimakowe, a na stronie każdej z nich można wybrać przełożenie, przyłącze i silnik. Sklep pokazuje wtedy obroty na wyjściu, a zestaw składamy przed wysyłką, z montażem w cenie. Przykładowo do przekładni 130 i=60 i przekładni 150 i=60 z przyłączem 132B5 dobierzemy silniki z naszego magazynu.
Tabelę przełożeń i osprzęt do każdej wielkości (ramiona reakcyjne, wały zdawcze, kołnierze boczne) znajdą Państwo w sekcji składanie motoreduktora ślimakowego na zamówienie. Gotowe, fabryczne komplety z silnikiem są w kategorii motoreduktory. Jeśli nie są Państwo pewni doboru, wystarczy napisać do nas z obrotami, mocą i opisem maszyny.
Źródła
- STN, karty wymiarowe przekładni ślimakowych 025–150 (np. wielkość 63, wielkość 90).
- Bonfiglioli, VF-W series wormgears IE2-IE3, katalog, rev. 11: współczynnik eksploatacyjny i sprawność s. 4–5, smarowanie s. 10, sprawność i nieodwracalność s. 38–39, tabele VF 49, W 63, VF 130 s. 84, 86, 94.
- SEW-Eurodrive, Efficiency of gear units (sprawność, samohamowność, docieranie), wyd. 11/2025.
- SEW-Eurodrive, Service factor (klasy obciążenia, współczynnik przyspieszenia mas, przekładnie ślimakowe), dokumentacja DRN.. gearmotors (IE3), wyd. 02/2026.
- NORD Drivesystems, B 1000 pl. Reduktor – podręcznik użytkownika z instrukcją montażu: temperatura s. 12, docieranie s. 44, przeglądy s. 46, smarowanie dożywotnie s. 54.
- ABB, IEC motor dimensions (wymiary wałów i kołnierzy B5/B14).