Úvod: Proč je výběr správné převodovky rozhodující pro aplikace OEM motorů

V moderních mechanických systémech jsou elektromotory všude. Pohánějí ventilátory, čerpadla, dopravníky, roboty, lékařské vybavení, automatizační systémy, chytrá zařízení a mnoho dalších produktů.

V mnoha aplikacích však standardní motor nemůže přímo poskytnout požadovaný mechanický výkon.

Typický stejnosměrný motor nebo BLDC motor může dosáhnout vysoké rychlosti otáčení, ale mnoho strojů vyžaduje:

• Nižší výstupní rychlost

• Vyšší točivý moment

• Lepší kontrola zátěže

• Přesnější pohyb

• Kompaktní mechanické provedení

• Delší životnost

Zde se převodovka stává nezbytností.

Převodovka převádí vysokorychlostní výstup motoru na řízený mechanický výstup vhodný pro danou aplikaci. Snížením otáček a zvýšením točivého momentu převodovka umožňuje relativně malému motoru pohánět mnohem větší zátěž.

Motor kombinovaný s převodovkou se nazývá převodový motor.

Dnes jsou převodové motory široce používány v:

• Zařízení pro průmyslovou automatizaci

• Robotika a robotické paže

• Systémy AGV a AMR

• Lékařské vybavení

• HVAC systémy

• Elektrické pohony

• Zařízení chytré domácnosti

• Čerpadla a ventily

• Balicí stroje

• Komerční zařízení

Ne všechny převodovky jsou však stejné.

Různé konstrukce převodovek mají různé vlastnosti:

• Planetová převodovka → vysoká hustota točivého momentu a přesnost

• Šneková převodovka → vysoký převodový poměr a kompaktní konstrukce

• Čelní převodovka → cenově výhodná a jednoduchá konstrukce

• Čelní převodovka → plynulý a tichý chod

• Kuželová převodovka → pravoúhlý převod

• Harmonická převodovka → extrémně přesný pohyb

Pro OEM inženýry a nákupní týmy může výběr špatné převodovky způsobit vážné problémy:

• Nedostatečný výstupní točivý moment

• Nadměrný hluk

• Vysoká spotřeba energie

• Přehřívání

• Krátká životnost

• Špatná přesnost polohování

• Zvýšené náklady na údržbu

Při výběru převodovky by se tedy nemělo zohledňovat pouze cenu. Měl by vzít v úvahu úplný požadavek aplikace.

Tato příručka vysvětluje různé typy převodovek, jejich výhody a nevýhody, typické aplikace a jak si kupující OEM mohou vybrat správné řešení převodovky pro své projekty převodových motorů.

Co je převodovka a proč ji motor potřebuje?

Základní definice převodovky

Převodovka je mechanický převodový systém, který používá ozubená kola k úpravě rychlosti, točivého momentu a směru výkonu motoru.

Základní vztah je:

• Vyšší převodový poměr → Nižší otáčky + Vyšší krouticí moment

• Nižší převodový poměr → Vyšší otáčky + Nižší krouticí moment

Například:

BLDC motor může pracovat při:

• 3000 ot./min

• 5000 ot./min

• 10 000 ot./min

Skutečný stroj však může vyžadovat:

• 100 ot./min

• 300 ot./min

• 500 ot./min

Převodovka převádí otáčky motoru na požadované výstupní otáčky.

Hlavní funkce převodovky v motorovém systému

Zvýšení výstupního točivého momentu

Nejdůležitější funkcí převodovky je zesílení točivého momentu.

Mnoho aplikací vyžaduje silnou startovací sílu nebo schopnost pohybovat těžkými břemeny.

Příklady:

AGV pohonné systémy

AGV může potřebovat přesunout stovky kilogramů materiálu. Malý motor sám o sobě nemůže poskytnout dostatečný točivý moment.

Převodovka zvyšuje výstupní točivý moment při zachování kompaktní velikosti motoru.

Robotické aplikace

Robotické spoje vyžadují:

• Vysoký točivý moment

• Kompaktní konstrukce

• Plynulý pohyb

Planetová převodovka se běžně používá, protože poskytuje vysokou hustotu točivého momentu.

Elektrické pohony

Pohony vyžadují spíše řízenou sílu než vysokou rychlost.

Převodovka převádí rotaci motoru na silný mechanický pohyb.

Snížení rychlosti motoru

Elektromotory přirozeně pracují při vysokých otáčkách, protože vysoké otáčky zlepšují účinnost motoru a hustotu výkonu.

Stroje však často vyžadují pomalejší pohyb.

Příklady:

• Dopravníkové systémy

• Lékařské nastavovací systémy

• Elektrické dveře

• Ventily

Převodovka zajišťuje snížení rychlosti.

Zlepšení přiřazování zátěže

Kombinace motoru a převodovky umožňuje technikům sladit:

• Výstupní charakteristiky motoru

• Požadavky na mechanické zatížení

• Pracovní cyklus

• Rychlostní profil

To zlepšuje celkovou efektivitu systému.

Přehled typů hlavních převodovek

Mezi nejběžnější typy převodovek používané se stejnosměrnými motory a BLDC motory patří:

1. Planetová převodovka

2. Šneková převodovka

3. Čelní převodovka

4. Čelní převodovka

5. Kuželová převodovka

6. Harmonická převodovka

Mezi nimi jsou planetové, šnekové a čelní převodovky nejběžnější pro obecné aplikace OEM převodových motorů.

Planetová převodovka: Řešení s vysokým točivým momentem a přesností

Co je planetová převodovka?

Planetová převodovka je jednou z nejpokročilejších konstrukcí kompaktních převodovek.

Jeho struktura zahrnuje:

• Sluneční kolo

• Planetové převody

• Planetový nosič

• Ozubené kolo

Sluneční kolo je umístěno uprostřed.

Více planetových kol se otáčí kolem centrálního kola, zatímco je v záběru s vnitřním věncovým kolem.

Tato struktura rozděluje zatížení na více převodových stupňů.

Výhody planetových převodovek

Vysoká hustota točivého momentu

Největší výhodou planetových převodovek je jejich schopnost poskytovat velmi vysoký točivý moment v kompaktní velikosti.

Protože několik planetových převodů sdílí zatížení:

• Namáhání převodovky je sníženo

• Zvyšuje se kapacita točivého momentu

• Zlepšuje se mechanická odolnost

Díky tomu jsou planetové převodové motory ideální tam, kde je omezený prostor, ale požadavky na točivý moment jsou vysoké.

Vysoká účinnost

Ve srovnání se šnekovými převodovkami poskytují planetové převodovky obvykle vyšší účinnost přenosu.

Vyšší účinnost znamená:

• Menší energetické ztráty

• Nižší tvorba tepla

• Lepší výdrž baterie

To je důležité zejména pro:

• AGV

• AMR

• Zařízení na baterie

• Přenosné lékařské přístroje

Kompaktní mechanické provedení

Planetová převodovka může dosáhnout velkých redukčních poměrů bez vytvoření velké skříně.

Například:

Malý BLDC motor v kombinaci s planetovou převodovkou může nahradit mnohem větší tradiční řešení motoru.

Vynikající rozložení zátěže

Protože zatížení sdílí více převodových stupňů, planetové převodovky dokážou zvládnout vysoký točivý moment a rázová zatížení.

To zvyšuje spolehlivost v náročných aplikacích.

Možnosti nízké vůle

Přesné planetové převodovky mohou dosáhnout velmi nízké vůle.

To je důležité pro:

• Robotika

• Servosystémy

• Přesné polohovací zařízení

Nevýhody planetových převodovek

Vyšší náklady

Planetové převodovky vyžadují:

• Přesné obrábění

• Přesná montáž

• Vyšší výrobní požadavky

Proto jsou většinou dražší než čelní převodovky.

Složitější výroba

kvalita:

• Obrábění ozubených kol

• Design nosiče

• Výběr ložisek

• Mazání

přímo ovlivňuje výkon.

Typické aplikace planetových převodových motorů

Planetové převodové motory jsou široce používány v:

Robotika

Protože roboti vyžadují:

• Vysoký točivý moment

• Přesnost

• Kompaktní velikost

AGV / AMR

Používá se pro:

• Systémy pohonu kol

• Navigační systémy

• Autonomní dopravní zařízení

Průmyslová automatizace

Aplikace zahrnují:

• Servo mechanismy

• Automatizované stroje

• Montážní zařízení

Lékařské vybavení

Používá se v:

• Polohovatelná lůžka

• Lékařské pumpy

• Robotické lékařské systémy

Šneková převodovka: Kompaktní a vysoce redukční řešení

Co je šneková převodovka?

Šneková převodovka používá:

• Šnekový šroub

• Šnekové kolo

Šnek se otáčí a pohání kolo, aby se dosáhlo snížení rychlosti.

Výhody šnekových převodovek

Vysoký redukční poměr

Šneková převodovka může dosáhnout velmi velkého redukčního poměru v kompaktní konstrukci.

Díky tomu je vhodný pro nízkorychlostní aplikace.

Kompaktní design

Šnekové převodovky se často používají tam, kde je omezený instalační prostor.

Samozamykací schopnost

Některé šnekové převodovky mohou bránit zpětnému pohybu.

Aplikace:

• Zvedací systémy

• Elektrické dveře

• Nastavitelné mechanismy

Nízká hlučnost

Protože šneková kola pracují s kluzným kontaktem, často produkují nižší hluk.

Nevýhody šnekových převodovek

Nižší účinnost

Kluzné tření mezi šnekem a kolem způsobuje ztrátu energie.

V porovnání s planetovými převodovkami:

• Účinnost je nižší

• Produkce tepla je vyšší

Není ideální pro vysokorychlostní nepřetržitý provoz

Pro aplikace vyžadující:

• Vysoká účinnost

• Dlouhý nepřetržitý provoz

jiné typy převodovek mohou být lepší.

Typické aplikace šnekových převodových motorů

• Elektrické brány

• Akční členy

• Nastavitelný nábytek

• Lékařské vybavení

• Malé zvedací systémy

• Systémy ovládání ventilů

Čelní převodovka: Jednoduché a cenově výhodné řešení

Co je čelní převodovka?

Čelní převodovka používá ozubená kola s přímým řezem.

Je to jedna z nejjednodušších konstrukcí převodovky.

Výhody čelních převodovek

Nižší náklady

Díky jednoduché výrobě:

• Výrobní náklady jsou nižší

• Údržba je jednodušší

Dobrá účinnost

Přímé řazení převodů zajišťuje dobrou účinnost převodu.

Snadné přizpůsobení

OEM výrobci mohou přizpůsobit:

• Převodový poměr

• Konstrukce hřídele

• Montáž

• Kombinace motoru

Nevýhody čelních převodovek

Vyšší hluk

Rovné zuby vytvářejí větší dopad během záběru.

Nižší hustota točivého momentu

V porovnání s planetovými převodovkami:

• Může být požadována větší velikost

• Schopnost točivého momentu je nižší

Typické aplikace

• Malé spotřebiče

• Elektrické zámky

• Malá automatizační zařízení

• Chytrá zařízení

• Spotřební produkty

Šroubová převodovka: Hladký a tichý převod

Co je spirálová převodovka?

Šroubová kola používají úhlové zuby místo přímých zubů.

To vytváří hladší záběr ozubeného kola.

Výhody

• Nižší hlučnost

• Vyšší nosnost

• Bezproblémový provoz

Nevýhody

• Vyšší výrobní náklady

• Složitější struktura

Aplikace

Běžné v:

• Průmyslové stroje

• HVAC systémy

• Těžká automatizace

Kuželová převodovka: Řešení pravoúhlé převodovky

Co je kuželová převodovka?

Kuželová převodovka mění směr přenosu výkonu, obvykle o 90 stupňů.

Aplikace

Používá se v:

• Pravoúhlé pohony

• Kompaktní strojní zařízení

• Robotické systémy

Harmonická převodovka: Ultra Precision Solution

Co je to harmonická převodovka?

Harmonické převodovky poskytují extrémně vysokou přesnost s velmi nízkou vůlí.

Výhody

• Velmi nízká vůle

• Vysoká přesnost

• Kompaktní konstrukce

Aplikace

Používá se hlavně v:

• Pokročilá robotika

• Aerospace

• Přesná automatizace

Jak si kupující OEM vybírají správnou převodovku

1. Definujte požadavek na točivý moment

Točivý moment je prvním parametrem.

Požádat:

• Jakou zátěž bude motor pohánět?

• Jaký rozběhový moment je potřeba?

• Existuje šokové zatížení?

2. Určete požadavek na rychlost

Potvrdit:

• Rychlost motoru

• Požadované výstupní otáčky

• Redukční poměr

3. Zvažte pracovní prostředí

Důležité faktory:

• Teplota

• Prach

• Vlhkost

• Vibrace

• Nepřetržitý provoz

4. Zvažte požadavek na hluk

Pro:

• Lékařské vybavení

• Vnitřní produkty

• Chytrá zařízení

preferovány jsou nízkohlučné konstrukce převodovek.

5. Zvažte požadavek na životnost

Různé převodovky mají různé charakteristiky životnosti.

Kupující OEM by měli vyhodnotit:

• Provozní doba

• Zatěžovací cyklus

• Požadavek na údržbu

Jak Modar Motor podporuje vlastní řešení převodových motorů

Modar Motor poskytuje zákazníkům OEM přizpůsobená řešení motorů a převodovek.

Mezi dostupná řešení patří:

• Kartáčované stejnosměrné převodové motory

• BLDC převodové motory

• Planetové převodové motory

• Motory s čelním ozubením

• Sestavy převodovek na míru

Náš inženýrský tým podporuje zákazníky s:

• Aplikační analýza

• Výběr motoru

• Shoda převodovky

• Výpočet točivého momentu

• Vývoj prototypu

• Testování

• Hromadná výroba

Aplikace zahrnují:

• Robotika

• Průmyslová automatizace

• HVAC

• Lékařské vybavení

• čerpadla

• Chytrá zařízení

• AGV/AMR systémy

Časté dotazy k výběru převodovky

Která převodovka poskytuje nejvyšší točivý moment?

Planetové převodovky obecně poskytují nejvyšší hustotu točivého momentu.

Která převodovka je nejlepší pro robotiku?

Planetové a harmonické převodovky se běžně používají kvůli přesnosti a schopnosti točivého momentu.

Která převodovka je nejlevnější?

Čelní převodovky jsou obvykle cenově nejvýhodnější.

Která převodovka je nejlepší pro nízkou hlučnost?

Šnekové a šroubové převodovky obvykle poskytují tišší chod.

Mohou BLDC motory používat planetové převodovky?

Ano. BLDC motory kombinované s planetovými převodovkami jsou široce používány v automatizaci a robotice.

Jak zvolím převodový poměr?

Správný poměr závisí na:

• Výstupní rychlost

• Požadavek na točivý moment

• Stav zatížení

• Pracovní cyklus

Může Modar Motor přizpůsobit převodové motory?

Ano. Modar Motor podporuje přizpůsobený vývoj převodových motorů podle napětí, rychlosti, točivého momentu, typu převodovky, konstrukce hřídele a požadavků aplikace.

Závěr: Výběr správné převodovky vytváří lepší pohybový výkon

Převodovka není jen omezovač rychlosti. Je to kritická součást, která určuje, jak efektivně a spolehlivě motor funguje v reálné aplikaci.

Planetové převodovky poskytují vysokou hustotu točivého momentu a přesnost.

Šnekové převodovky poskytují kompaktní konstrukci a vysokou redukční schopnost.

Čelní převodovky poskytují nákladovou efektivitu a jednoduchou konstrukci.

Šroubové, kuželové a harmonické převodovky poskytují specializovaná řešení pro konkrétní průmyslová odvětví.

Pro kupující OEM závisí nejlepší volba převodovky na požadavcích na kompletní systém, včetně točivého momentu, rychlosti, účinnosti, hluku, prostoru, životnosti a nákladů.

Díky přizpůsobeným možnostem vývoje motoru a převodovky pomáhá Modar Motor zákazníkům vybrat správné řešení převodových motorů pro průmyslové, lékařské, automatizační, HVAC a chytré aplikace.