Sissejuhatus: Miks on õige käigukasti valimine OEM-i mootorirakenduste jaoks ülioluline?

Kaasaegsetes mehaanilistes süsteemides on elektrimootorid kõikjal. Need juhivad ventilaatoreid, pumpasid, konveiereid, roboteid, meditsiiniseadmeid, automaatikasüsteeme, nutiseadmeid ja paljusid muid tooteid.

Kuid paljudes rakendustes ei suuda standardmootor nõutavat mehaanilist jõudlust otseselt tagada.

Tüüpiline alalisvoolumootor või BLDC-mootor võib saavutada suure pöörlemiskiiruse, kuid paljud masinad nõuavad:

• Madalam väljundkiirus

• Suurem pöördemoment

• Parem koormuse kontroll

• Täpsem liikumine

• Kompaktne mehaaniline disain

• Pikem kasutusiga

Siin muutub käigukast hädavajalikuks.

Käigukast muudab mootori kiire väljundi kontrollitud mehaaniliseks väljundiks, mis sobib rakenduseks. Kiirust vähendades ja pöördemomenti suurendades võimaldab käigukast suhteliselt väikesel mootoril juhtida palju suuremat koormust.

Käigukastiga kombineeritud mootorit nimetatakse reduktormootoriks.

Tänapäeval kasutatakse reduktormootoreid laialdaselt:

• Tööstusautomaatika seadmed

• Robootika ja robotkäed

• AGV ja AMR süsteemid

• Meditsiiniseadmed

• HVAC süsteemid

• Elektrilised ajamid

• Nutikad koduseadmed

• Pumbad ja ventiilid

• Pakkimismasinad

• Kaubandusseadmed

Samas ei ole kõik käigukastid ühesugused.

Erinevatel käigukastide konstruktsioonidel on erinevad omadused:

• Planetaarne käigukast → suur pöördemomendi tihedus ja täpsus

• Tigukäigukast → suur reduktsiooniaste ja kompaktne disain

• Spur-käigukast → kulutõhus ja lihtne struktuur

• Spiraalkäigukast → sujuv ja vaikne töö

• Kaldkäigukast → täisnurkkäigukast

• Harmooniline käigukast → ülimalt täpne liikumine

OEM-i inseneride ja ostumeeskondade jaoks võib vale käigukasti valimine tekitada tõsiseid probleeme:

• Ebapiisav väljundmoment

• Liigne müra

• Suur energiatarve

• Ülekuumenemine

• Lühike kasutusiga

• Halb positsioneerimise täpsus

• Suurenenud hoolduskulud

Seetõttu ei tohiks käigukasti valikul arvestada ainult hinda. See peaks arvestama taotluse täielikku nõuet.

Selles juhendis selgitatakse erinevaid käigukastitüüpe, nende eeliseid ja puudusi, tüüpilisi rakendusi ja seda, kuidas OEM-ostjad saavad valida oma reduktormootoriprojektide jaoks õige käigukasti lahenduse.

Mis on käigukast ja miks mootor seda vajab?

Käigukasti põhimääratlus

Käigukast on mehaaniline ülekandesüsteem, mis kasutab käike mootori väljundi kiiruse, pöördemomendi ja suuna muutmiseks.

Põhisuhe on järgmine:

• Suurem reduktsiooniaste → Madalam kiirus + suurem pöördemoment

• Madalam reduktsiooniaste → Suurem kiirus + väiksem pöördemoment

Näiteks:

BLDC mootor võib töötada:

• 3000 pööret minutis

• 5000 pööret minutis

• 10000 pööret minutis

Kuid tegelik masin võib nõuda:

• 100 p/min

• 300 pööret minutis

• 500 pööret minutis

Käigukast muudab mootori pöörlemiskiiruse vajalikuks väljundkiiruseks.

Käigukasti peamised funktsioonid mootorisüsteemis

Väljundpöördemomendi suurendamine

Käigukasti kõige olulisem funktsioon on pöördemomendi võimendamine.

Paljud rakendused nõuavad tugevat käivitusjõudu või võimet liigutada raskeid koormusi.

Näited:

AGV ajamisüsteemid

AGV võib vajada teisaldada sadu kilogramme materjali. Väike mootor üksi ei suuda tagada piisavat pöördemomenti.

Käigukast suurendab väljundpöördemomenti, säilitades samal ajal mootori kompaktsuse.

Robotirakendused

Robotliigendid nõuavad:

• Kõrge pöördemoment

• Kompaktne struktuur

• Sujuv liikumine

Tavaliselt kasutatakse planetaarkäigukasti, kuna see tagab suure pöördemomendi tiheduse.

Elektrilised ajamid

Täiturmehhanismid vajavad pigem kontrollitud jõudu kui suurt kiirust.

Käigukast muudab mootori pöörlemise tugevaks mehaaniliseks liikumiseks.

Mootori kiiruse vähendamine

Elektrimootorid töötavad loomulikult suurel kiirusel, kuna kõrge pöörete arv parandab mootori efektiivsust ja võimsustihedust.

Masinad nõuavad aga sageli aeglasemat liikumist.

Näited:

• Konveiersüsteemid

• Meditsiinilised reguleerimissüsteemid

• Elektrilised uksed

• Klapid

Käigukast tagab kiiruse vähendamise.

Koormuste sobitamise parandamine

Mootori ja käigukasti kombinatsioon võimaldab inseneridel sobitada:

• Mootori väljundi omadused

• Nõuded mehaanilisele koormusele

• Töötsükkel

• Kiirusprofiil

See parandab süsteemi üldist tõhusust.

Ülevaade peamistest käigukastitüüpidest

Alalisvoolumootorite ja BLDC-mootoritega kasutatavad kõige levinumad käigukastitüübid on järgmised:

1. Planetaarne käigukast

2. Ussi käigukast

3. Spur käigukast

4. Spiraalkäigukast

5. Kaldkäigukast

6. Harmooniline käigukast

Nende hulgas on planetaar-, tigu- ja hammaskäigukastid kõige levinumad OEM-i käigukastimootorite üldiste rakenduste jaoks.

Planetaarne käigukast: suure pöördemomendi ja täppislahendus

Mis on planetaarne käigukast?

Planetaarkäigukast on üks kõige arenenumaid kompaktse käigukasti konstruktsioone.

Selle struktuur sisaldab:

• Päikesevarustus

• Planeedi hammasrattad

• Planeedi kandja

• Rõngasratas

Päikesevarustus asub keskel.

Mitu planeedi hammasratast pöörleb ümber päikesehammasratta, ühendades samal ajal sisemise hammasrattaga.

See struktuur jaotab koormuse mitme käigu vahel.

Planetaarsete käigukastide eelised

Kõrge pöördemomendi tihedus

Planetaarkäigukastide suurim eelis on nende võime pakkuda kompaktses suuruses väga suurt pöördemomenti.

Kuna mitmed planeedikäigud jagavad koormust:

• Käigukoormus väheneb

• Pöördemomendi läbilaskevõime suureneb

• Mehaaniline vastupidavus paraneb

See muudab planetaarülekande mootorid ideaalseks kohtades, kus ruumi on vähe, kuid pöördemomendi nõuded on suured.

Kõrge Tõhusus

Võrreldes tigukäigukastidega tagavad planetaarkäigukastid tavaliselt suurema jõuülekande.

Suurem efektiivsus tähendab:

• Vähem energiakadu

• Madalam soojuse tootmine

• Parem aku tööiga

See on eriti oluline:

• AGV

• AMR

• Akutoitega seadmed

• Kaasaskantavad meditsiiniseadmed

Kompaktne mehaaniline disain

Planeedikäigukastiga on võimalik saavutada suuri redutseerimisastmeid ilma suurt korpust loomata.

Näiteks:

Väike BLDC mootor kombineerituna planetaarkäigukastiga võib asendada palju suurema traditsioonilise mootorilahenduse.

Suurepärane koormuse jaotus

Kuna koormust jagavad mitu käiku, saavad planetaarkäigukastid hakkama suure pöördemomendi ja löökkoormusega.

See suurendab töökindlust nõudlikes rakendustes.

Madala tagasilöögi valikud

Täppis planetaarkäigukastid suudavad saavutada väga väikese lõtku.

See on oluline:

• Robootika

• Servosüsteemid

• Täppispositsioneerimisseadmed

Planetaarsete käigukastide puudused

Kõrgemad kulud

Planetaarsed käigukastid nõuavad:

• Täppistöötlus

• Täpne kokkupanek

• Kõrgemad tootmisnõuded

Seetõttu on need tavaliselt kallimad kui silinderkäigukastid.

Keerulisem tootmine

Kvaliteet:

• Hammasrataste töötlemine

• Kanduri disain

• Laagri valik

• Määrimine

mõjutab otseselt jõudlust.

Planeedimootorite tüüpilised rakendused

Planetaarseid reduktormootoreid kasutatakse laialdaselt:

Robootika

Kuna robotid nõuavad:

• Kõrge pöördemoment

• Täpsus

• Kompaktne suurus

AGV / AMR

Kasutatakse:

• Rattaveosüsteemid

• Navigatsioonisüsteemid

• Autonoomsed transpordiseadmed

Tööstusautomaatika

Rakendused hõlmavad järgmist:

• Servo mehhanismid

• Automatiseeritud masinad

• Montaaži seadmed

Meditsiiniseadmed

Kasutatud:

• Reguleeritavad voodid

• Meditsiinilised pumbad

• Robotmeditsiinisüsteemid

Ussikäigukast: kompaktne ja suure reduktsiooniga lahendus

Mis on ussikäigukast?

Ussikäigukast kasutab:

• Ussikruvi

• Ussiratas

Uss pöörleb ja ajab ratast kiiruse vähendamiseks.

Ussikäigukastide eelised

Kõrge vähendamissuhe

Tigukäigukastiga saab kompaktses konstruktsioonis saavutada väga suure reduktsiooniastme.

See muudab selle sobivaks väikese kiirusega rakenduste jaoks.

Kompaktne disain

Tihti kasutatakse tigukäigukasti seal, kus paigaldusruum on piiratud.

Iselukustuv võimalus

Mõned usskäigukastid võivad takistada tagurpidi liikumist.

Rakendused:

• Tõstesüsteemid

• Elektrilised uksed

• Reguleeritavad mehhanismid

Madal müratase

Kuna tiguülekanded töötavad libiseva kontaktiga, tekitavad need sageli madalamat müra.

Ussikäigukastide puudused

Madalam efektiivsus

Ussi ja ratta vaheline libisev hõõrdumine tekitab energiakadu.

Võrreldes planetaarkäigukastidega:

• Tõhusus on madalam

• Soojuse tootmine on suurem

Pole ideaalne kiireks pidevaks tööks

Rakenduste jaoks, mis nõuavad:

• Kõrge efektiivsus

• Pikk pidev töö

muud tüüpi käigukastid võivad olla paremad.

Tiguülekandemootorite tüüpilised rakendused

• Elektrilised väravad

• Täiturmehhanismid

• Reguleeritav mööbel

• Meditsiiniseadmed

• Väikesed tõstesüsteemid

• Klapi juhtimissüsteemid

Spur-käigukast: lihtne ja kulutõhus lahendus

Mis on Spur-käigukast?

Rippkäigukast kasutab sirge lõikega käike.

See on üks lihtsamaid käigukasti struktuure.

Spur-käigukastide eelised

Madalamad kulud

Lihtsa valmistamise tõttu:

• Tootmiskulud on madalamad

• Hooldus on lihtsam

Hea Tõhusus

Käigu otselülitus tagab hea ülekande efektiivsuse.

Lihtne kohandamine

OEM-tootjad saavad kohandada:

• Käiguarv

• Võlli disain

• Paigaldamine

• Mootori kombinatsioon

Spur-käigukastide puudused

Kõrgem müra

Sirged hambad tekitavad kaasamise ajal rohkem mõju.

Madalam pöördemomendi tihedus

Võrreldes planetaarkäigukastidega:

• Vajalik võib olla suurem suurus

• Pöördemomendi võime on madalam

Tüüpilised rakendused

• Väikesed seadmed

• Elektrilised lukud

• Väikesed automaatikaseadmed

• Nutiseadmed

• Tarbekaubad

Spiraalne käigukast: sujuv ja vaikne käigukast

Mis on spiraalne käigukast?

Spiraalsed hammasrattad kasutavad sirgete hammaste asemel nurga all olevaid hambaid.

See loob sujuvama käiguvahetuse.

Eelised

• Madalam müra

• Suurem kandevõime

• Sujuv toimimine

Puudused

• Kõrgem tootmiskulu

• Keerulisem struktuur

Rakendused

Levinud:

• Tööstuslikud masinad

• HVAC süsteemid

• Raske automaatika

Kaldkäigukast: täisnurkkäigukasti lahendus

Mis on koonuskäigukast?

Kaldkäigukast muudab jõuülekande suunda, tavaliselt 90 kraadi võrra.

Rakendused

Kasutatud:

• Täisnurga ajamid

• Kompaktne masinad

• Robootikasüsteemid

Harmooniline käigukast: ülitäpne lahendus

Mis on harmooniline käigukast?

Harmoonilised käigukastid tagavad äärmiselt suure täpsuse ja väga väikese lõtku.

Eelised

• Väga madal tagasilöök

• Kõrge täpsus

• Kompaktne struktuur

Rakendused

Kasutatakse peamiselt:

• Täiustatud robootika

• Lennundus

• Täpne automatiseerimine

Kuidas OEM-ostjad õige käigukasti valivad

1. Määratlege pöördemomendi nõue

Pöördemoment on esimene parameeter.

Küsi:

• Millist koormust mootor sõidab?

• Millist käivitusmomenti on vaja?

• Kas šokk laadimine on olemas?

2. Määrake kiiruse nõue

Kinnitage:

• Mootori kiirus

• Nõutav väljundi pöörete arv

• Vähendamise suhe

3. Kaaluge töökeskkonda

Olulised tegurid:

• Temperatuur

• Tolm

• Niiskus

• Vibratsioon

• Pidev töö

4. Kaaluge müranõudeid

Sest:

• Meditsiiniseadmed

• Sisetooted

• Nutiseadmed

Eelistatakse madala müratasemega käigukasti konstruktsioone.

5. Kaaluge eluaegset nõuet

Erinevatel käigukastidel on erinevad eluea omadused.

OEM-i ostjad peaksid hindama:

• Tööaeg

• Laadimise tsükkel

• Hooldusnõue

Kuidas Modari mootor toetab kohandatud käigukasti mootorilahendusi

Modar Motor pakub OEM-klientidele kohandatud mootori- ja käigukastilahendusi.

Saadaolevate lahenduste hulka kuuluvad:

• Harjatud alalisvoolu reduktormootorid

• BLDC reduktormootorid

• Planetaarsed reduktormootorid

• Spur-käigukastiga mootorid

• Kohandatud käigukasti sõlmed

Meie insenerimeeskond toetab kliente:

• Rakenduse analüüs

• Mootori valik

• Käigukasti sobitamine

• Pöördemomendi arvutamine

• Prototüübi arendamine

• Testimine

• Masstootmine

Rakendused hõlmavad järgmist:

• Robootika

• Tööstusautomaatika

• HVAC

• Meditsiiniseadmed

• Pumbad

• Nutiseadmed

• AGV/AMR süsteemid

Käigukasti valiku KKK

Milline käigukast tagab suurima pöördemomendi?

Planetaarsed käigukastid tagavad üldiselt suurima pöördemomenditiheduse.

Milline käigukast on robootika jaoks parim?

Planeet- ja harmoonilisi käigukaste kasutatakse tavaliselt täpsuse ja pöördemomendi võimekuse tõttu.

Milline käigukast on odavaim?

Spur-käigukastid on tavaliselt kõige kuluefektiivsemad.

Milline käigukast on madala mürataseme jaoks parim?

Tigu- ja spiraalkäigukastid tagavad tavaliselt vaiksema töö.

Kas BLDC mootorid saavad kasutada planetaarkäigukasti?

Jah. BLDC mootoreid kombineerituna planetaarkäigukastidega kasutatakse laialdaselt automaatikas ja robootikas.

Kuidas valida käigukasti ülekandearvu?

Õige suhe sõltub:

• Väljundkiirus

• Pöördemomendi nõue

• Koormusseisund

• Töötsükkel

Kas Modar Motor saab reduktormootoreid kohandada?

Jah. Modar Motor toetab kohandatud reduktormootorite arendamist vastavalt pingele, kiirusele, pöördemomendile, käigukasti tüübile, võlli konstruktsioonile ja rakendusnõuetele.

Järeldus: õige käigukasti valimine tagab parema liikumise

Käigukast ei ole lihtsalt kiiruse reduktor. See on oluline komponent, mis määrab, kui tõhusalt ja usaldusväärselt mootor reaalses rakenduses töötab.

Planetaarsed käigukastid tagavad suure pöördemomendi tiheduse ja täpsuse.

Tigukäigukastid tagavad kompaktse struktuuri ja suure reduktsioonivõime.

Spur-käigukastid pakuvad kulutõhusust ja lihtsat disaini.

Spiraal-, koonus- ja harmoonilised käigukastid pakuvad spetsiaalseid lahendusi konkreetsetele tööstusharudele.

OEM-ostjate jaoks sõltub parim käigukasti valik kogu süsteemi nõudest, sealhulgas pöördemomendist, kiirusest, tõhususest, mürast, ruumist, tööeast ja kuludest.

Kohandatud mootori ja käigukasti arendusvõimalusega Modar Motor aitab klientidel valida õige käigukasti mootorilahenduse tööstus-, meditsiini-, automaatika-, HVAC- ja nutikate seadmete rakenduste jaoks.