Izzivi pri izboru ustreznega reduktorja

Izbor ustreznega reduktorja predstavlja pomemben korak, ki lahko vpliva na delovanje, odzivnost, fleksibilnost in samo zanesljivost delovanja strojev.

Uporabnik se pred izborom ustreznega reduktorja lahko posvetuje in izbira med širokim naborom proizvajalcev, tipov in velikostmi ter pridobi od strokovnjakov pomembno povratno informacijo o delovanju posameznega reduktorja po montaži in njegovi pričakovani življenjski dobi.

Proces izbora

Kompleksnost in obsežnost reduktorjev na tržišču predstavlja velik izziv tudi poklicnim inženirjem. Zmanjšanje tveganja pri izboru ustreznega reduktorja lahko zagotovimo s posvetovanjem z našimi tehničnimi strokovnjaki za reduktorje. Ponudba reduktorjev na trgu se spreminja s časom, zato primerna izbira v preteklosti, morda danes ni najboljša izbira.

Proces izbora primernega gonila za vašo aplikacijo ni enostaven. Klasična metoda množenja navora motorja in deljenja števila obratov motorja s prestavnim razmerjem ni dovolj. Dodatno je potrebno upoštevati tudi neprekinjenost delovanja, število zagonov in zaustavljanj, dimenzije pogona, enakomernost obremenitve oz. sunkovite obremenitve reduktorja.

Hkrati so lahko industrijska okolja v katerih reduktorji delujejo zelo različna: od izredno umazanega do higiensko čistega, od agresivno morskega do popolnoma suhega okolja.

Za doseganje optimalnega delovanja reduktorjev v različnih industrijskih okoljih proizvajalci reduktorjev svoje rešitve prilagajajo posameznim izzivom. Obseg ponudbe je izjemen in hkrati omogoča izbor ustreznega reduktorja za vaše potrebe in okolje. Različno zasnovani reduktorji vam omogočajo tudi različne oblike izhodov in različne izhodne navore: od izjemno majhnih 2-3 Nm pa vse do kolosalnih 500.000 Nm in več.

Tudi namembnosti reduktorjev se močno razlikujejo: od gladkega in tihega dvigovanja zavese v gledališču do neprekinjenega pogona tekočega traku, ki prenaša milijone ton premoga, jekla.

Prenosnike moči potrebujejo različni stroji: stroj za mešanje sladoleda, dvigala, transportni trakovi za prtljago. Vsi ti stroji potrebujejo robusten in zanesljiv industrijski pogon.

In vendar ne glede na to ali reduktor skoraj neopazno obrača observatorij v gorah, goni mešalo čistilne naprave ali prevaža goro prtljage na letališču, morajo biti zmogljivosti reduktorja prilagojene potrebam posameznega uporabnika.

Razvrščanje različnih tipov reduktorjev

Reduktorje oz. gonila pogosto razvrščamo glede na položaj osi;  izhodne proti vhodni. Tako imenovani osnovni koncept za poimenovanja reduktorjev razlikuje med: soosni reduktor, reduktor s paralelnimi osmi in reduktor s pravokotnimi osmi.

Znotraj skupine reduktorjev s pravokotnimi osmi se nahajajo polžni reduktorji in pravokotni reduktorji z stožčastimi zobniki. Čeprav se tradicionalno ti reduktorji poimenujejo po tipu ozobja in ne po položaju osi, spadajo oboji med pravokotne reduktorje.

Drugačni pa so planetni reduktorji. Planetni reduktorji so izredno kompaktne izdelave in glede na navor, ki ga prenašajo, majhnih dimenzij. Medtem, ko klasični reduktorji dosegajo ustrezen prenos z manjšim pogonskim zobnikom in večjim gnanim na vzporednih oseh, pri planetnih gonilih pogonski zobnik (t.i. sončev zobnik) obkrožajo trije zobniki nameščeni na planetnem nosilcu.

Za vsako aplikacijo lahko najdemo dve ali celo več produktnih skupin reduktorjev, ki ustrezajo zahtevam po navoru in številu obratov izhodne osi. Zato je potrebno ovrednotiti večje število vplivnostnih faktorjev, da bi ugotovili katera produktna vrsta reduktorjev najbolj ustreza aplikaciji in nudi največjo dodano vrednost za aplikacijo.

Poleg številnih tehničnih lastnosti reduktorjev so lahko pomembne tudi dimenzije reduktorja. Rastoče potrebe po majhnih kompaktnih strojih pomenijo namreč tudi vedno večji poudarek na prostorski učinkovitosti gonil.

Različni tipi mehanskih prenosov (planetni, polžni, Stožčasto zobniški)

Različni tipi mehanskih prenosov (planetni, polžni, Stožčasto zobniški)

V aplikacijah, kjer izbira reduktorjev ni omejena z ne-tehničnimi dejavniki, lahko izberemo reduktor, ki nam nudi največ tehničnih prednosti posamezne produktne linije reduktorjev.

Polžni reduktorji

Reduktorji s polžem omogočajo visoko razmerje prenosa moči do i=100 (na posamezno stopnjo), kar pomeni večjo stroškovno učinkovitost. Polžni reduktorji tipično omogočajo tiho delovanje brez vibracij in so vedno pravokotni pogoni.

Energijska učinkovitost polžnih reduktorjev je običajno nizka (med 35 in 90% – odvisno od razmerja prenosa – tipično pa znaša med 65 in 80%). Zaradi nizke energijske učinkovitosti polžnih reduktorjev je njihova uporaba omejena na nizke in srednje nizke moči in na aplikacije z občasnim delovanjem. V nekaterih primerih reduktorji s polžem predstavljajo optimalno izbiro za vašo aplikacijo.  kjer se reduktor ne sme zavrteti nazaj (npr. nagnjen transporter), vendar so polžni reduktorji samozaporni le pri visokih prenosih (70 – 80 ali več).
Polžni reduktor Motovario

Polžni reduktor Motovario

Soosni zobniški reduktorji

Ta oblika reduktorjev izvira iz klasičnega zobniškega reduktorskega prenosa. Značilna lastnost je  prenašanje visokih navorov z dimenzijsko relativno majhnimi reduktorji in visoka energetska učinkovitost (97-98% na posamezno stopnjo).

Ti visoko učinkoviti reduktorji nudijo naraven podaljšek motorja. Pogon naprej je lahko izveden preko gnane gredi povezane s sklopko ali preko jermenice, verižnika. Prednost soosnih zobniških reduktorjev je široko vležajenje, posledično reduktor dobro prenaša velike radialne in aksialne obremenitve.

Soosni zobniški reduktorji tipično nudijo velik razpon izhodnih hitrosti z razmerji prenosa v območju od i=3 do 500. Večja prenosna razmerja dosežemo z več redukcijskimi stopnjami znotraj reduktorja. Dosegljiva so tudi ostala razmerja prenosov, vendar niso običajna v vsakodnevnih aplikacijah.

Za lažjo prigradnjo imajo reduktorji noge ali prirobnice, dobavljive pa so tudi kompaktne izvedbe in izvedbe z integriranimi motorji.

Soosni zobniški reduktor Motovario

Soosni zobniški reduktor Motovario

Pravokotni zobniški reduktorji

Pri teh reduktorjih sta vhodna in izhodna os pod pravim kotom kar nudi prostorsko učinkovito rešitev v smislu širine reduktorja. Pravokotni zobniški reduktorji so energijsko varčna alternativa polžnim reduktorjem, ki s pomočjo para stožčastih zobnikov dosega izredno velika razmerja prenosov moči (celo do 1.700 : 1).

Stožčasti zobniki pomembno prispevajo k tišjemu in mirnemu delovanju reduktorja. Praviloma se ti reduktorji uporabljajo v aplikacijah, ki zahtevajo veliko energijsko učinkovitost, največkrat za prenos večjih moči in neprekinjeno rabo.

Obstaja več izvedb pravokotnih zobniških reduktorjev, najbolj priljubljena je izvedba z votlo izhodno osjo. Ta omogoča, da je reduktor nameščen neposredno na gnano os stroja, kar pomeni lažjo montažo reduktorja brez meritev soosnosti osi.

Pravokotni zobniški reduktor Motovario

Pravokotni zobniški reduktor

Nasadni reduktorji

Nasadna gonila se izdelujejo v več izvedbah: reduktorji s paralelnimi osmi, zobniški reduktorji, planetni reduktorji in polžni reduktorji. Pogosto so uporabljeni za pogon transportnih trakov in imajo številne prednosti

  • enostavne konfiguracije,
  • enostavna montaža,
  • ni potreb po meritvah soosnosti,
  • prostorsko učinkovite rešitve,
  • zmanjšana kotna zračnost pri aplikacijah s steznimi obroči,
  • momentna ročica, ki jo lahko kombiniramo z omejevalci navora.

V konfiguraciji z vstopno gredjo, ki je običajno gnana z jermenom preko jermenic, lahko končno izhodno hitrost reduktorja še nekoliko prilagodimo s prestavnim razmerjem jermenic.
Nasadni zobniški reduktor Motovario

Nasadni zobniški reduktor Motovario

Zobniški reduktorji s paralelnimi osmi

Pri vseh proizvajalcih nastopajo paralelni zobniški reduktorji kot najrobustnejši in najmočnejši reduktorji z močmi tudi več 100kW. Ti reduktorji s poševno ozobljenimi zobniki nudijo visoko energijsko učinkovitost. Tudi ležaji v teh reduktorjih prenašajo višje obremenitve, običajno gre za valjčne ali konus valjčne ležaje, ki dobro prenašajo visoke radialne (tudi sunkovite) obremenitve.

Tipične aplikacije zobniških reduktorjev s paralelnimi osmi

  • mlini za les, rude, kamne,
  • ekstrudorji za plastične materiale,
  • transportni sistemi,
  • navijalni stroji,
  • mešala,
  • mnoge aplikacije v rudarstvu.

Reduktorji s paralelnimi osmi imajo lahko več reducirnih stopenj in tehtajo od 10kg pa do več ton in imajo moško izhodno os. Večji reduktorji so običajno nameščeni v prostor in zavzemajo večji del stroja. Manjši in srednje veliki paralelni reduktorji z votlo osjo pa so še posebej primerni za uporabo v vijačnih transportnih sistemih in zagotavljajo kompaktnost pogona. Enaka izvedba paralelnih reduktorjev se uporablja tudi za pogone transporterjev s transportnim trakom.
Reduktor s paralelnimi osmi STM

Zobniški reduktor s paralelnimi osmi

Planetni reduktorji

Izredno majhne dimenzije planetnih reduktorjev povečujejo njihovo priljubljenost v industriji. Izvedba pogona z osrednjim zobnikom obkroženim s tremi zobniki znotraj planetnega nosilca omogoča številne prednosti

  • izredno visoka energetska učinkovitost (97 – 98%),
  • majhne dimenzije– planetni reduktor lahko vsebuje več reducirnih stopenj na izredno majhnem prostoru. V primerjavi s paralelnimi reduktorji dosežejo planetni reduktorji enako razmerje prenosa z eno stopnjo manj v mnogo manjšem ohišju.
  • doseg visokih navorov- ker se navor prenaša med več seti ozobljenj, se sposobnost prenašanja navora močno poveča,
  • povečana zanesljivost in večje dopustne radialne obremenitve na os-  planetni pogon ne prenaša radialnih obremenitev na ležaje, kar pomeni, da je življenjska doba planetnega reduktorja daljša od življenjske dobe ostalih reduktorjev,
  • možnost nasadne vgradnje– nasadna vgradnja reduktorjev je neposredno povezana z lažjo montažo reduktorja brez meritev soosnosti.

Planetni reduktorji so dobavljivi v številnih velikostih, njihova zgradba pa je modularna (reducirne stopnje je enostavno dodajati). Planetni pogoni so idealni za aplikacije z visokim navorom in velikim prestavnim razmerjem in ker so planetni reduktorji praviloma majhnih dimenzij je včasih pri prenosu večjih moči potrebno dodatno hlajenje reduktorja.

Tipične aplikacije planetnih reduktorjev so mešala v vodnih čistilnih napravah, pogoni žerjavov, transportnih trakov, vitlov, rudarske opreme in pogoni v železarnah.
Planetni reduktor STM

Planetni reduktor STM

Katero velikost reduktorja potrebujete?

Po določitvi in izboru ustrezne konfiguracije reduktorja glede na potrebe aplikacije, je potrebno izbrati pravilno velikost električnega motorja in reduktorja. Gre za tehnično zahteven proces, kjer je potrebno upoštevati število zagonov, sunkovitost obremenitev, število delovnih ur v dnevu za določitev servisnega faktorja. Servisni faktor nam pove za koliko odstotkov je potrebno reduktor pre-dimenzionirati. Prav tako je potrebno določiti velikost električnega motorja. Električni motor mora biti dovolj močan, da opravlja nalogo, ne sme pa biti prevelik, ker to predstavlja dodatno obremenitev vseh pogonskih komponent. Na drugi strani pa bo prešibak električni motor predčasno odpovedal.

Za uspešno določitev pravega reduktorja za aplikacijo je potrebno določiti obremenitve na os reduktorja, orientacijo, mazanje in hlajenje reduktorja.

Življenjski cikel posameznega reduktorja je celovit proces in predstavlja velik izziv številnim podjetjem. M&M Intercom strokovnjaki za vas zagotavljajo podporo ter tehnično svetovanje v celotnem življenjskem ciklu delovanja reduktorja za doseganje vaših optimalnih rezultatov.

Preberite več >

Za kakršna koli vprašanja vam je na voljo naša tehnična ekipa preko emaila podpora@mm-intercom.si oz. preko telefona 01/5200-120.