Was ist ein Untersetzungsgetriebe?

Die Auswahl und Integration von Drehzahlminderern ist weit mehr als nur die Auswahl aus einem Katalog. In den meisten Fällen können die angegebenen maximalen Drehmomente, Drehzahlen und radialen Belastungen nicht gleichzeitig verwendet werden. Es müssen die richtigen Betriebsfaktoren angewendet werden, um einem breiten Spektrum dynamischer Anwendungen gerecht zu werden. Und sobald der geeignete Drehzahlminderer ausgewählt ist, sind die richtige Installation und Wartung der Schlüssel zur Maximierung der Lebensdauer.

Geschwindigkeitsreduzierer-Kategorien

Eine große Auswahl an mechanischen Untersetzungsvorrichtungen umfasst Riemenscheiben, Zahnräder, Ritzel und Reibungsantriebe. Es gibt auch elektrische Produkte, die die Drehzahl des Motors ändern können. Diese Erörterung konzentriert sich auf Untersetzungsgetriebe mit geschlossenem Antrieb, auch Stirnradantriebe und Getriebe genannt, die zwei Hauptkonfigurationen haben:in Reihe und senkrecht. Jeder von ihnen kann mit verschiedenen Arten von Zahnrädern erreicht werden. Lineare Modelle bestehen typischerweise aus Schräg- oder Stirnrädern, Planetengetrieben, Zykloidenmechanismen oder Oberwellengeneratoren. Planetenkonstruktionen bieten im Allgemeinen das höchste Drehmoment im kleinsten Paket. Zykloid- und Harmonic-Drives bieten kompakte Bauformen mit höheren Übersetzungen, Stirnrad- und Stirnradgetriebe sind in der Regel am wirtschaftlichsten. Sie sind alle ziemlich effizient.

Schneckengetriebe sind vielleicht die kostengünstigste Untersetzungslösung, aber sie haben normalerweise ein Minimum von 5:1 und verlieren mit zunehmenden Übersetzungsverhältnissen erheblich an Effizienz. Kegelradgetriebe sind sehr effizient, haben aber eine effektive obere Untersetzungsgrenze von 6:1. Die Art der Anwendung bestimmt, welche Untersetzungskonstruktion die Anforderungen am besten erfüllt.

Vor der Auswahl eines Untersetzungsgetriebes müssen technische Daten gesammelt werden, um die Einheit richtig auszuwählen und zu installieren:Drehmoment, Drehzahl, Leistung, Wirkungsgrad des Untersetzungsgetriebes, Betriebsfaktor, Einbaulage, Anschlussvariablen und erforderliche Lebensdauer. Bei einigen Anwendungen sind auch Spiel, Übertragungsfehler, Torsionssteifigkeit und Trägheitsmoment wichtig.

Verhältnis von Drehmoment, Drehzahl und Leistung

Das erforderliche Drehmoment ist vielleicht das wichtigste Kriterium, da es sich in der Arbeitsmenge niederschlägt, die der Drehzahlminderer verrichten muss. Während bei einfachen Anwendungen die Bestimmung des Drehmoments relativ einfach sein kann, kann es bei komplexen Maschinen schwierig sein. Trägheit, Reibung und Schwerkraft – die physikalischen Phänomene, die dazu neigen, Bewegungen zu widerstehen – müssen identifiziert werden, damit genügend Drehmoment erzeugt werden kann, um sie zu überwinden. bei komplexen Maschinen kann dies schwierig sein. Trägheit, Reibung und Schwerkraft – physikalische Phänomene, die normalerweise einer Bewegung widerstehen – müssen identifiziert werden, um ein ausreichendes Drehmoment zu erzeugen, um sie zu überwinden. Wichtig bei der Berechnung des erforderlichen Drehmoments ist die Berücksichtigung der Reibwerte sowie der Beschleunigung und Abbremsung von Trägheitsmassen. Die Abkürzung zum Ermitteln des erforderlichen Drehmoments für eine vorhandene Maschine besteht darin, den Motorstrom abzulesen, indem die Stromaufnahme bestimmt wird. Dann können Berechnungen durchgeführt werden, um die erforderliche Leistung zu finden. Schließlich kann durch Verwendung der Standard-Drehmomentformel und unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Verhältnisse der endgültige Drehmomentwert erhalten werden.

Nach der Bestimmung der erforderlichen Leistung muss der Betriebsfaktor berücksichtigt werden, um das Gerät richtig zu dimensionieren. Der Betriebsfaktor berücksichtigt andere Betriebsparameter, einschließlich der Länge der Arbeitstage, der Anzahl der Starts und Stopps, der Lasteigenschaften und der Stromquellen. Die meisten Untersetzungsgetriebe sind für ein maximales Drehmoment bei einer bestimmten Anzahl von Betriebsstunden ausgelegt. Der begrenzende Faktor bei diesen Bewertungen ist nicht die Getriebe- oder Wellenfestigkeit, sondern die Lagerlebensdauer. Da die Lager die Trennkräfte der Zahnräder unter Last aufnehmen müssen, erhöht eine Belastung unter der maximalen Nennleistung die Lebensdauer des Getriebes. Umgekehrt führt eine Erhöhung der Belastungsvariablen, wie oben hervorgehoben, zu einer Verringerung der Getriebelebensdauer. Um die effektive Drehmomentanforderung zu erreichen, müssen daher die entsprechenden Betriebsfaktoren angewendet werden.

Untersetzungsgetriebe und Motor können in diesem Stadium ausgewählt werden. Typischerweise wird eine primäre Energiequelle ausgewählt, wie etwa ein Motor oder ein Motor, der mit einer bestimmten Drehzahl läuft. Um das richtige Übersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes und die daraus resultierende Vervielfachung des Drehmoments zu erhalten, muss lediglich die Motordrehzahl durch die Drehzahl des angetriebenen Elements geteilt werden. Dann kann die richtige Motorgröße gefunden werden, indem verschiedene Faktoren und Werte an die Standard-Motorleistungsformel angehängt werden.

Nach der Auswahl stellt sich als nächstes die Frage, wie das Getriebe in die Maschine integriert wird. Die Hauptanliegen sind, wie das Getriebe montiert und wie es mit der Steuerung und der angetriebenen Last verbunden wird.

Die Ausrichtung der Welle ist eine der ersten Überlegungen. Bei vielen Anwendungen ist es wünschenswert, die Eingangs- oder Ausgangswelle vertikal zu positionieren. In diesem Fall ist auf eine ausreichende Schmierung zu achten. Getriebeöl oder -fett schützt nicht nur vor Getriebeverschleiß, sondern reduziert auch den Lagerverschleiß. Wenn also eine der Wellen vertikal montiert wird, erhält das oberste Stützlager möglicherweise nicht die erforderliche Schmierung. Bei einigen Zahnradkonstruktionen reichen Spritzer und Beschlag von im Ölbehälter rotierenden Zahnrädern aus, um eine ordnungsgemäße Schmierung sicherzustellen, aber für langsam laufende Typen müssen vorgeschmierte, abgedichtete Lager eingebaut werden. Bei noch anderen Hochgeschwindigkeitsanwendungen kann es erforderlich sein, interne oder externe Pumpen zu verwenden, um das Schmiermittel an die gewünschte Stelle zu liefern. Wann immer es notwendig ist, die Welle vertikal zu montieren, ist es wichtig zu bestimmen, ob eine alternative Schmiermethode erforderlich ist.

Das nächste Problem ist, wie der Drehzahlminderer an die Stromquelle und die angetriebene Last angeschlossen wird. Zu den Optionen gehören der Antrieb mit einer Riemenscheibe, Zahnstange oder einem Ritzel, die Verbindung mit einer Kupplung, einer Königswelle oder einem Universalgelenk sowie die Wellenmontage direkt auf der angetriebenen Welle.

Beim Verbinden mit einer Riemenscheibe, einem Kettenrad oder einem Zahnrad ist das Hauptproblem die radiale Belastung, die allgemein als Überhangbelastung bekannt ist. Wellenlager sollen nicht nur die die Zahnräder trennenden Kräfte aufnehmen, sondern auch eine gewisse Radial- und Axialbelastung auf die Wellen selbst übertragen. Beim Antrieb mit Riemenscheiben und Zahnrädern entsteht eine Radialkraft, wenn der Riemen oder die Kette versucht, die Welle zu drehen. Die Größe dieser Kraft kann als das übertragene Drehmoment geteilt durch den Radius der Riemenscheibe oder des Kettenrads berechnet werden. Üblicherweise ist dies jedoch nicht die einzige ausgeübte Seitenkraft. Die Riemenscheibe oder Kette ist auf der Antriebsseite straff, hat aber auf der Rückseite Spiel. Normalerweise wird eine Spannvorrichtung installiert, um Geräusche zu reduzieren und zu verhindern, dass der Riemen rutscht oder Zähne überspringen. Bei gespanntem Riemen oder Kette tritt eine zusätzliche radiale Belastung auf. Bei der Auswahl eines Zahnradantriebs muss die Kombination aus Radiallast resultierend aus Drehmoment und Spannung berücksichtigt werden.

Beim Verbinden des Untersetzungsgetriebes mit der Kupplung und in geringerem Maße mit den Verbindungswellen und U-Verbindungen ist die Ausrichtung das Hauptproblem. Aufgrund von Bearbeitungstoleranzen von Getriebegehäusen und Montageplatten werden elastische Kupplungen empfohlen. Ohne exakte Ausrichtung kann die Verwendung einer starren Kupplung übermäßige seitliche Belastungen auf die Wellenlager ausüben. Auch bei flexiblen Kupplungen ist eine korrekte Ausrichtung erforderlich, da die meisten Kupplungen nur 0,005 bis 0,010 Zoll Parallelversatz und 1 bis 3 ° Winkelversatz zulassen. Viele Kupplungsdesigns eignen sich für eine Vielzahl von Anwendungen, aber für eine maximale Lebensdauer des Untersetzungsgetriebes sollte die Kupplung der Aufgabe gerecht werden.

Eine dritte Möglichkeit zur Anbindung des Getriebes ist der direkte Anbau an eine Abtriebswelle mit hohlgebohrter Abtriebswelle. Dies reduziert Bedenken hinsichtlich Ausrichtung und radialer Belastungen und spart Platz. Ein Stützarm vom Getriebe zum Maschinenrahmen verhindert, dass sich das Getriebe um die Welle dreht.

Mehrere Getriebeausführungen ermöglichen den direkten Anbau des Motors an das Getriebe. Diese Konstruktionen enthalten entweder extrem präzise Flansche, um den direkten Anschluss des Motors an das Untersetzungsgetriebe zu ermöglichen, oder andere Adapter mit integrierten Kupplungen. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, den Motor separat zu montieren, was aber meist nur bei kleineren Motoren sinnvoll ist.