Úvod: Prečo je výber správnej prevodovky kritický pre aplikácie OEM motorov

V moderných mechanických systémoch sú elektromotory všade. Poháňajú ventilátory, čerpadlá, dopravníky, roboty, lekárske vybavenie, automatizačné systémy, inteligentné zariadenia a mnoho ďalších produktov.

V mnohých aplikáciách však štandardný motor nemôže priamo poskytnúť požadovaný mechanický výkon.

Typický jednosmerný motor alebo BLDC motor môže dosiahnuť vysokú rýchlosť otáčania, ale mnohé stroje vyžadujú:

• Nižšia výstupná rýchlosť

• Vyšší krútiaci moment

• Lepšia kontrola zaťaženia

• Presnejší pohyb

• Kompaktný mechanický dizajn

• Dlhšia životnosť

Tu sa prevodovka stáva nevyhnutnou.

Prevodovka transformuje vysokorýchlostný výstup motora na riadený mechanický výstup vhodný pre danú aplikáciu. Znížením otáčok a zvýšením krútiaceho momentu prevodovka umožňuje relatívne malému motoru poháňať oveľa väčšiu záťaž.

Motor kombinovaný s prevodovkou sa nazýva prevodový motor.

Dnes sú prevodové motory široko používané v:

• Priemyselné automatizačné zariadenia

• Robotika a robotické ruky

• Systémy AGV a AMR

• Lekárske vybavenie

• HVAC systémy

• Elektrické pohony

• Inteligentné domáce zariadenia

• Čerpadlá a ventily

• Baliace stroje

• Komerčné vybavenie

Nie všetky prevodovky sú však rovnaké.

Rôzne konštrukcie prevodoviek majú rôzne vlastnosti:

• Planétová prevodovka → vysoká hustota krútiaceho momentu a presnosť

• Šneková prevodovka → vysoký redukčný pomer a kompaktná konštrukcia

• Čelná prevodovka → cenovo výhodná a jednoduchá konštrukcia

• Špirálová prevodovka → plynulý a tichý chod

• Kužeľová prevodovka → pravouhlý prevod

• Harmonická prevodovka → extrémne presný pohyb

Pre OEM inžinierov a nákupné tímy môže výber nesprávnej prevodovky spôsobiť vážne problémy:

• Nedostatočný výstupný krútiaci moment

• Nadmerný hluk

• Vysoká spotreba energie

• Prehrievanie

• Krátka životnosť

• Slabá presnosť polohovania

• Zvýšené náklady na údržbu

Preto by výber prevodovky nemal zohľadňovať len cenu. Mala by zvážiť úplnú požiadavku na aplikáciu.

Táto príručka vysvetľuje rôzne typy prevodoviek, ich výhody a nevýhody, typické aplikácie a ako si môžu kupujúci OEM vybrať správne riešenie prevodovky pre svoje projekty prevodových motorov.

Čo je prevodovka a prečo ju potrebuje motor?

Základná definícia prevodovky

Prevodovka je mechanický prevodový systém, ktorý používa ozubené kolesá na úpravu rýchlosti, krútiaceho momentu a smeru výkonu motora.

Základný vzťah je:

• Vyšší prevodový pomer → Nižšie otáčky + Vyšší krútiaci moment

• Nižší prevodový pomer → Vyššie otáčky + nižší krútiaci moment

Napríklad:

BLDC motor môže pracovať pri:

• 3000 otáčok za minútu

• 5000 otáčok za minútu

• 10 000 otáčok za minútu

Skutočný stroj však môže vyžadovať:

• 100 otáčok za minútu

• 300 otáčok za minútu

• 500 otáčok za minútu

Prevodovka premieňa otáčky motora na požadované výstupné otáčky.

Hlavné funkcie prevodovky v motorovom systéme

Zvýšenie výstupného krútiaceho momentu

Najdôležitejšou funkciou prevodovky je zosilnenie krútiaceho momentu.

Mnohé aplikácie vyžadujú silnú štartovaciu silu alebo schopnosť presúvať ťažké bremená.

Príklady:

Systémy pohonu AGV

AGV môže potrebovať premiestniť stovky kilogramov materiálu. Malý motor sám o sebe nemôže poskytnúť dostatočný krútiaci moment.

Prevodovka zvyšuje výstupný krútiaci moment pri zachovaní kompaktnej veľkosti motora.

Robotické aplikácie

Kĺby robotov vyžadujú:

• Vysoký krútiaci moment

• Kompaktná konštrukcia

• Plynulý pohyb

Planétová prevodovka sa bežne používa, pretože poskytuje vysokú hustotu krútiaceho momentu.

Elektrické pohony

Aktuátory vyžadujú skôr riadenú silu ako vysokú rýchlosť.

Prevodovka premieňa rotáciu motora na silný mechanický pohyb.

Zníženie otáčok motora

Elektromotory prirodzene pracujú pri vysokej rýchlosti, pretože vysoké otáčky zlepšujú účinnosť motora a hustotu výkonu.

Stroje však často vyžadujú pomalší pohyb.

Príklady:

• Dopravníkové systémy

• Lekárske nastavovacie systémy

• Elektrické dvere

• Ventily

Prevodovka zabezpečuje zníženie rýchlosti.

Zlepšenie priraďovania záťaže

Kombinácia motora a prevodovky umožňuje inžinierom zosúladiť:

• Výstupné charakteristiky motora

• Požiadavky na mechanické zaťaženie

• Pracovný cyklus

• Rýchlostný profil

To zlepšuje celkovú efektivitu systému.

Prehľad typov hlavných prevodoviek

Najbežnejšie typy prevodoviek používané s jednosmernými motormi a BLDC motormi zahŕňajú:

1. Planétová prevodovka

2. Šneková prevodovka

3. Čelná prevodovka

4. Skrutková prevodovka

5. Kužeľová prevodovka

6. Harmonická prevodovka

Spomedzi nich sú planétové, závitovkové a čelné prevodovky najbežnejšie pre všeobecné aplikácie OEM prevodových motorov.

Planétová prevodovka: Riešenie s vysokým krútiacim momentom a presnosťou

Čo je planétová prevodovka?

Planétová prevodovka je jednou z najpokročilejších kompaktných prevodoviek.

Jeho štruktúra zahŕňa:

• Slnečná výbava

• Planétové prevody

• Planétový nosič

• Ozubené koleso

Slnečné koleso je umiestnené v strede.

Viacero planétových kolies sa otáča okolo centrálneho kolesa, pričom je v zábere s vnútorným ozubeným kolesom.

Táto štruktúra rozdeľuje zaťaženie na viacero prevodových stupňov.

Výhody planétových prevodoviek

Vysoká hustota krútiaceho momentu

Najväčšou výhodou planétových prevodoviek je ich schopnosť poskytnúť veľmi vysoký krútiaci moment v kompaktnej veľkosti.

Pretože niekoľko planétových ozubených kolies zdieľa zaťaženie:

• Napätie prevodovky je znížené

• Kapacita krútiaceho momentu sa zvyšuje

• Zlepšuje sa mechanická odolnosť

Vďaka tomu sú planétové prevodové motory ideálne tam, kde je obmedzený priestor, ale požiadavky na krútiaci moment sú vysoké.

Vysoká účinnosť

V porovnaní so závitovkovými prevodovkami poskytujú planétové prevodovky zvyčajne vyššiu účinnosť prenosu.

Vyššia účinnosť znamená:

• Menšia strata energie

• Nižšia tvorba tepla

• Lepšia výdrž batérie

Toto je obzvlášť dôležité pre:

• AGV

• AMR

• Zariadenia na batérie

• Prenosné lekárske prístroje

Kompaktný mechanický dizajn

Planétová prevodovka môže dosiahnuť veľké redukčné pomery bez vytvorenia veľkého krytu.

Napríklad:

Malý BLDC motor v kombinácii s planétovou prevodovkou môže nahradiť oveľa väčšie tradičné riešenie motora.

Vynikajúce rozloženie zaťaženia

Pretože zaťaženie zdieľa viacero prevodových stupňov, planétové prevodovky dokážu zvládnuť vysoký krútiaci moment a rázové zaťaženie.

To zvyšuje spoľahlivosť v náročných aplikáciách.

Možnosti nízkej vôle

Presné planétové prevodovky môžu dosiahnuť veľmi nízku vôľu.

Toto je dôležité pre:

• Robotika

• Servosystémy

• Presné polohovacie zariadenie

Nevýhody planétových prevodoviek

Vyššie náklady

Planétové prevodovky vyžadujú:

• Presné obrábanie

• Presná montáž

• Vyššie výrobné požiadavky

Preto sú zvyčajne drahšie ako čelné prevodovky.

Komplexnejšia výroba

kvalita:

• Obrábanie ozubených kolies

• Dizajn nosiča

• Výber ložiska

• Mazanie

priamo ovplyvňuje výkon.

Typické aplikácie planétových prevodových motorov

Planétové prevodové motory sú široko používané v:

Robotika

Pretože roboty vyžadujú:

• Vysoký krútiaci moment

• Presnosť

• Kompaktná veľkosť

AGV / AMR

Používa sa na:

• Systémy pohonu kolies

• Navigačné systémy

• Zariadenie na autonómnu dopravu

Priemyselná automatizácia

Aplikácie zahŕňajú:

• Servo mechanizmy

• Automatizované stroje

• Montážne zariadenie

Lekárske vybavenie

Používa sa v:

• Polohovateľné postele

• Lekárske pumpy

• Robotické medicínske systémy

Šneková prevodovka: Kompaktné riešenie s vysokou redukciou

Čo je šneková prevodovka?

Šneková prevodovka používa:

• Šneková skrutka

• Šnekové koleso

Šnek sa otáča a poháňa koleso, aby sa dosiahlo zníženie rýchlosti.

Výhody šnekových prevodoviek

Vysoký redukčný pomer

Šneková prevodovka môže dosiahnuť veľmi veľký redukčný pomer v kompaktnej konštrukcii.

Vďaka tomu je vhodný pre nízkorýchlostné aplikácie.

Kompaktný dizajn

Šnekové prevodovky sa často používajú tam, kde je obmedzený priestor na inštaláciu.

Samouzamykacia schopnosť

Niektoré šnekové prevodovky môžu zabrániť spätnému pohybu.

Aplikácie:

• Zdvíhacie systémy

• Elektrické dvere

• Nastaviteľné mechanizmy

Nízka hlučnosť

Pretože šnekové prevody pracujú s klzným kontaktom, často produkujú nižší hluk.

Nevýhody šnekových prevodoviek

Nižšia účinnosť

Klzné trenie medzi závitovkou a kolesom spôsobuje stratu energie.

V porovnaní s planétovými prevodovkami:

• Účinnosť je nižšia

• Tvorba tepla je vyššia

Nie je ideálne pre vysokorýchlostnú nepretržitú prevádzku

Pre aplikácie vyžadujúce:

• Vysoká účinnosť

• Dlhá nepretržitá prevádzka

iné typy prevodoviek môžu byť lepšie.

Typické aplikácie motorov so závitovkovým prevodom

• Elektrické brány

• Akčné členy

• Nastaviteľný nábytok

• Lekárske vybavenie

• Malé zdvíhacie systémy

• Systémy riadenia ventilov

Čelná prevodovka: Jednoduché a nákladovo efektívne riešenie

Čo je čelná prevodovka?

Čelná prevodovka používa ozubené kolesá s priamym rezom.

Je to jedna z najjednoduchších konštrukcií prevodovky.

Výhody čelných prevodoviek

Nižšie náklady

Vďaka jednoduchej výrobe:

• Výrobné náklady sú nižšie

• Údržba je jednoduchšia

Dobrá účinnosť

Priame zapojenie prevodového stupňa poskytuje dobrú účinnosť prevodovky.

Jednoduché prispôsobenie

Výrobcovia OEM môžu prispôsobiť:

• Prevodový pomer

• Dizajn hriadeľa

• Montáž

• Kombinácia motora

Nevýhody čelných prevodoviek

Vyšší hluk

Rovné zuby vytvárajú väčší vplyv počas záberu.

Nižšia hustota krútiaceho momentu

V porovnaní s planétovými prevodovkami:

• Môže byť potrebná väčšia veľkosť

• Schopnosť krútiaceho momentu je nižšia

Typické aplikácie

• Malé spotrebiče

• Elektrické zámky

• Malé automatizačné zariadenia

• Inteligentné zariadenia

• Spotrebné produkty

Skrutková prevodovka: Hladká a tichá prevodovka

Čo je špirálová prevodovka?

Špirálové ozubené kolesá používajú uhlové zuby namiesto priamych zubov.

To vytvára hladší záber prevodového stupňa.

Výhody

• Nižšia hlučnosť

• Vyššia nosnosť

• Hladký chod

Nevýhody

• Vyššie výrobné náklady

• Zložitejšia štruktúra

Aplikácie

Bežné v:

• Priemyselné stroje

• HVAC systémy

• Ťažká automatizácia

Kužeľová prevodovka: Riešenie s pravouhlou prevodovkou

Čo je kužeľová prevodovka?

Kužeľová prevodovka mení smer prenosu sily, zvyčajne o 90 stupňov.

Aplikácie

Používa sa v:

• Pravouhlé pohony

• Kompaktné stroje

• Robotické systémy

Harmonická prevodovka: Ultra presné riešenie

Čo je to harmonická prevodovka?

Harmonické prevodovky poskytujú extrémne vysokú presnosť s veľmi nízkou vôľou.

Výhody

• Veľmi nízka vôľa

• Vysoká presnosť

• Kompaktná konštrukcia

Aplikácie

Používa sa hlavne v:

• Pokročilá robotika

• Letectvo a kozmonautika

• Presná automatizácia

Ako si OEM kupujúci vyberajú správnu prevodovku

1. Definujte požiadavku na krútiaci moment

Krútiaci moment je prvým parametrom.

Spýtaj sa:

• Aké zaťaženie bude motor poháňať?

• Aký rozbehový moment je potrebný?

• Existuje šokové zaťaženie?

2. Určite požiadavku na rýchlosť

Potvrdiť:

• Rýchlosť motora

• Požadované výstupné otáčky

• Pomer redukcie

3. Zvážte pracovné prostredie

Dôležité faktory:

• Teplota

• Prach

• Vlhkosť

• Vibrácie

• Nepretržitá prevádzka

4. Zvážte požiadavku na hluk

Pre:

• Lekárske vybavenie

• Interiérové ​​produkty

• Inteligentné zariadenia

uprednostňujú sa nízkohlučné konštrukcie prevodoviek.

5. Zvážte požiadavku na životnosť

Rôzne prevodovky majú rôzne charakteristiky životnosti.

Kupujúci OEM by mali vyhodnotiť:

• Prevádzkové hodiny

• Zaťažovací cyklus

• Požiadavka na údržbu

Ako Modar Motor podporuje vlastné riešenia prevodových motorov

Modar Motor poskytuje zákazníkom OEM prispôsobené riešenia motorov a prevodoviek.

Dostupné riešenia zahŕňajú:

• Kartáčované jednosmerné prevodové motory

• BLDC prevodové motory

• Motory s planétovou prevodovkou

• Motory s čelným ozubením

• Zostavy prevodoviek na mieru

Náš inžiniersky tím podporuje zákazníkov s:

• Aplikačná analýza

• Výber motora

• Zhoda prevodovky

• Výpočet krútiaceho momentu

• Vývoj prototypu

• Testovanie

• Hromadná výroba

Aplikácie zahŕňajú:

• Robotika

• Priemyselná automatizácia

• HVAC

• Lekárske vybavenie

• Čerpadlá

• Inteligentné zariadenia

• AGV/AMR systémy

Časté otázky o výbere prevodovky

Ktorá prevodovka poskytuje najvyšší krútiaci moment?

Planétové prevodovky vo všeobecnosti poskytujú najvyššiu hustotu krútiaceho momentu.

Ktorá prevodovka je najlepšia pre robotiku?

Planétové a harmonické prevodovky sa bežne používajú kvôli presnosti a schopnosti krútiaceho momentu.

Ktorá prevodovka je najlacnejšia?

Čelné prevodovky sú zvyčajne cenovo najvýhodnejšie.

Ktorá prevodovka je najlepšia pre nízku hlučnosť?

Šnekové a špirálové prevodovky zvyčajne poskytujú tichší chod.

Môžu BLDC motory používať planétové prevodovky?

áno. BLDC motory kombinované s planétovými prevodovkami sú široko používané v automatizácii a robotike.

Ako zvolím prevodový pomer?

Správny pomer závisí od:

• Výstupná rýchlosť

• Požiadavka na krútiaci moment

• Stav zaťaženia

• Pracovný cyklus

Môže Modar Motor prispôsobiť prevodové motory?

áno. Modar Motor podporuje prispôsobený vývoj prevodových motorov podľa napätia, rýchlosti, krútiaceho momentu, typu prevodovky, konštrukcie hriadeľa a požiadaviek aplikácie.

Záver: Výber správnej prevodovky vytvára lepší pohybový výkon

Prevodovka nie je len redukcia rýchlosti. Je to kritický komponent, ktorý určuje, ako efektívne a spoľahlivo funguje motor v reálnej aplikácii.

Planétové prevodovky poskytujú vysokú hustotu krútiaceho momentu a presnosť.

Šnekové prevodovky poskytujú kompaktnú konštrukciu a vysokú schopnosť redukcie.

Čelné prevodovky poskytujú nákladovú efektívnosť a jednoduchý dizajn.

Špirálové, kužeľové a harmonické prevodovky poskytujú špecializované riešenia pre špecifické odvetvia.

Pre kupujúcich OEM závisí najlepšia voľba prevodovky od požiadaviek na celý systém vrátane krútiaceho momentu, rýchlosti, účinnosti, hluku, priestoru, životnosti a nákladov.

Vďaka prispôsobeným možnostiam vývoja motora a prevodovky pomáha Modar Motor zákazníkom vybrať si správne riešenie prevodových motorov pre priemyselné, medicínske, automatizačné, HVAC a inteligentné aplikácie.