Jak dobrać motoreduktor do maszyny? Moment obrotowy, przełożenie i klasa sprawności krok po kroku

Moment obrotowy na wale wyjściowym

Punktem wyjścia jest zawsze moment obrotowy na wale wyjściowym, nie moc silnika. Wyznacza się go ze wzoru M2 = P × 9550 / n2, gdzie P to moc w kilowatach, a n2 docelowa prędkość obrotowa wału wyjściowego w obrotach na minutę. Dopiero znając wymagany moment, można sensownie mówić o wielkości przekładni ? dwa motoreduktory o identycznej mocy silnika mogą mieć zupełnie inne dopuszczalne momenty wyjściowe, jeśli różni je przełożenie.

Dobór przełożenia

Przełożenie dobiera się na podstawie stosunku prędkości wejściowej silnika do wymaganej prędkości wyjściowej. Katalogowe przełożenia są wartościami dyskretnymi, więc rzadko trafia się dokładnie w potrzebną liczbę obrotów. Zasada jest taka, żeby wybierać przełożenie dające prędkość wyjściową nieco niższą od obliczonej, a nie wyższą ? nadmiar prędkości w napędzie przenośnika czy mieszadła zwykle boli bardziej niż jej niedobór.

Współczynnik pracy fB

Kolejny krok, często pomijany, to współczynnik pracy fB. Ten sam motoreduktor pracujący 8 godzin dziennie przy równomiernym obciążeniu i pracujący w cyklu start-stop co kilka sekund z udarami to dwa różne przypadki obciążeniowe, mimo identycznych wartości mocy i momentu znamionowego. Współczynnik fB uwzględnia liczbę załączeń na godzinę, charakter obciążenia oraz czas pracy w ciągu doby. Pomnożony przez wymagany moment daje moment obliczeniowy porównywany dopiero z wartością katalogową przekładni ? pominięcie tego kroku to najczęstsza przyczyna przedwczesnych awarii przekładni pracujących w trybie przerywanym, na przykład w podajnikach czy bramach.

Moment maksymalny 

Oprócz momentu znamionowego i współczynnika fB warto w tekście uwzględnić weryfikację momentu maksymalnego (chwilowego), który motoreduktor musi przenieść podczas rozruchu, hamowania czy udarowego obciążenia. W wielu aplikacjach ? przenośnikach z pełnym załadowaniem taśmy, bramach, podajnikach czy napędach z dużą masą bezwładną ? moment przy starcie może być 2?3 razy wyższy od momentu nominalnego pracy ciągłej. Jeśli przekładnia zostanie dobrana wyłącznie na podstawie momentu obliczeniowego (M2 ×\times× fB), bez sprawdzenia, czy moment szczytowy nie przekracza dopuszczalnego momentu maksymalnego (Mmax) katalogowej wielkości przekładni, może dojść do przeciążenia zębów, uszkodzenia łożysk lub uszkodzenia sprzęgła już przy pierwszych cyklach pracy ? mimo poprawnego doboru pod względem obciążenia ustalonego. Dlatego ostatnim, uzupełniającym krokiem doboru powinno być porównanie momentu szczytowego (wynikającego z bezwładności układu, częstych załączeń lub udarów) z katalogową wartością momentu dopuszczalnego krótkotrwale ? pominięcie tej weryfikacji jest, obok pominięcia współczynnika fB, jedną z częstszych przyczyn przedwczesnych awarii motoreduktorów pracujących w warunkach dynamicznych. 

Obciążenia wału wyjściowego

Nie mniej istotne jest sprawdzenie dopuszczalnych obciążeń wału wyjściowego ? promieniowego i osiowego. Jeśli na wale osadzone jest koło łańcuchowe, zębate czy sprzęgło, powstaje siła promieniowa działająca na łożyska, zależna od przenoszonego momentu i średnicy elementu napędowego. Im mniejsza średnica koła, tym większa siła promieniowa przy tym samym momencie ? to częsty błąd projektowy, kiedy ktoś dobiera małe koło, żeby zaoszczędzić miejsce, nie sprawdzając wpływu na żywotność łożysk.

Pozycja montażowa i warunki środowiskowe

Pozycja montażowa ma bezpośredni wpływ na smarowanie. Przekładnia zaprojektowana do pracy w pozycji poziomej, zamontowana pionowo, może mieć niewystarczające smarowanie górnych elementów albo odwrotnie ? nadmiar oleju działającego na uszczelnienia. Producenci podają dozwolone pozycje montażowe wraz z odpowiadającą im ilością oleju, i tego zestawienia nie warto pomijać przy zamawianiu.

Ostatni element to warunki środowiskowe: stopień ochrony IP, zakres temperatury pracy, obecność pyłu lub wilgoci. Silnik i przekładnia dobrane poprawnie pod względem mechanicznym, ale w niewystarczającym stopniu ochrony, ulegną awarii szybciej niż źle dobrana mechanicznie jednostka w odpowiedniej obudowie.

Wybór konstrukcji przekładni

Wybór konstrukcji ? walcowej, walcowo-ślimakowej, walcowo-stożkowej czy w korpusie płaskim ? to już kwestia wtórna wobec powyższych obliczeń, choć ma znaczenie dla gabarytu, sprawności i kosztu.

Przekładnia walcowa

Oferuje najwyższą sprawność i sprawdza się przy dużych mocach i pracy ciągłej.

Przekładnia walcowo-ślimakowa

Pozwala na duże przełożenie w jednym stopniu i przeniesienie napędu pod kątem 90 stopni kosztem sprawności.

Przekładnia walcowo-stożkowa

Łączy wysoką sprawność z kątowym ustawieniem wału.

Motoreduktor w korpusie płaskim

Sprawdza się tam, gdzie liczy się wysokość zabudowy. Pełną ofertę i szczegółowe dane techniczne poszczególnych typów można sprawdzić w katalogu motoreduktory przemysłowe NORD, gdzie każda konstrukcja opisana jest z zakresami momentów, przełożeń i mocy.

Podsumowanie

Poprawny dobór motoreduktora to więc nie wybór z katalogu na oko, tylko cztery liczby policzone po kolei: moment wyjściowy, przełożenie, współczynnik fB i obciążenia wału. Dopiero mając je wszystkie, warto otwierać katalog i szukać konkretnej wielkości.

– materiał partnera