Guía de compra de cajas de cambios y motorreductores

Guía de compra de cajas de cambios y motorreductores

Tipos de cajas de cambios

Existen muchos tipos de cajas de cambios y motorreductores fabricados en todo el mundo. Una de las principales diferencias entre la caja de cambios individual y el motorreductor son sus características de rendimiento. La elección entre los distintos tipos de cajas de cambios depende de la aplicación. Las cajas de cambios están disponibles en muchos tamaños, relaciones, eficiencias y características de juego. Todos estos factores de diseño afectarán el rendimiento y el costo de la caja de cambios. Existen varios tipos de cajas de cambios:

Cajas de engranajes cónicos

Hay dos tipos de cajas de engranajes cónicos que incluyen engranajes de dientes rectos o en espiral. Los engranajes cónicos rectos tienen dientes rectos y cónicos y se utilizan en aplicaciones que requieren velocidades lentas. Los engranajes cónicos en espiral tienen dientes curvos y oblicuos y se utilizan en aplicaciones que requieren alto rendimiento y alta velocidad. Los engranajes cónicos generalmente se construyen con hierro fundido, aleación de aluminio u otros materiales de acero, pero varían según el fabricante. Las cajas de engranajes cónicos se utilizan principalmente en aplicaciones en ángulo recto con los ejes en disposición perpendicular.

Cajas de cambios helicoidales

Los engranajes helicoidales están cortados en ángulos que permiten un contacto gradual entre cada uno de los dientes del engranaje helicoidal. Este tipo de innovación proporciona un funcionamiento suave y silencioso. Las cajas de cambios que utilizan engranajes helicoidales son aplicables en aplicaciones eficientes y de alta potencia. Los engranajes helicoidales generalmente se construyen con hierro fundido, aluminio o material de hierro, pero pueden variar según el fabricante. Los engranajes helicoidales se utilizan ampliamente en aplicaciones que requieren eficiencia y alta potencia.

Cajas de engranajes rectos

Los engranajes rectos se fabrican con dientes rectos montados sobre un eje paralelo. El nivel de ruido de los engranajes rectos es relativamente alto debido a la colisión de los dientes de los engranajes, lo que hace que los dientes de los engranajes rectos sean propensos al desgaste. Los engranajes rectos vienen en una variedad de tamaños y relaciones de transmisión para satisfacer aplicaciones que requieren una determinada velocidad o par de salida.

Cajas de engranajes helicoidales

Los engranajes helicoidales pueden soportar altas cargas de impacto, un bajo nivel de ruido y no requieren mantenimiento, pero son menos eficientes que otros tipos de engranajes. Los engranajes helicoidales se pueden utilizar en configuración de ángulo recto. La configuración de la caja de engranajes sin fin permite que el tornillo sin fin gire el engranaje con facilidad; sin embargo, el engranaje no puede hacer girar el gusano. La prevención del engranaje para mover el gusano se puede utilizar como sistema de frenado. Cuando el tornillo sin fin no está activo, se mantiene en posición bloqueada. Los engranajes helicoidales suelen estar fabricados de aluminio, acero inoxidable y hierro fundido. El material utilizado varía según el fabricante. Los engranajes helicoidales se utilizan en aplicaciones de carga pesada que requieren altas velocidades. Estas cajas de cambios también se pueden configurar para aplicaciones en ángulo recto.

Cajas de cambios planetarias

Las cajas de engranajes planetarias reciben este nombre debido a su parecido con el sistema solar. Los componentes de una caja de cambios planetaria incluyen un engranaje solar, una corona y engranajes planetarios. El engranaje solar es el engranaje central que está fijo en el centro, la corona (anillo anular), que es el anillo exterior con dientes orientados hacia adentro, y los engranajes planetarios que giran alrededor de los engranajes solares y engranan tanto con el planeta como con la corona.

Motorreductores

Un motorreductor es una combinación de un motor eléctrico y una caja de cambios montada, integrada en un paquete simple. Una combinación de motorreductor reduce la complejidad, ahorra tiempo al combinar componentes y reduce los costos en diseños que requieren una salida de alto torque y baja velocidad. Los motorreductores pueden fabricarse integralmente o combinarse como componentes separados. Los motorreductores en los que el motor y el reductor comparten el mismo eje se denominan integrales. Los motorreductores se utilizan en muchas aplicaciones e industrias, incluso en electrodomésticos cotidianos. Las aplicaciones industriales incluyen grúas, elevadores, gatos y máquinas transportadoras. Los electrodomésticos cotidianos en los que se utilizan motorreductores son lavadoras, batidoras, relojes y herramientas manuales como taladros y secadoras.

¿Cómo seleccionar la caja de cambios y el motorreductor adecuados?

Al considerar una caja de cambios y un motorreductor, se deben considerar muchos factores para cumplir con los requisitos de aplicación específicos:

Relación de engranajes

Las relaciones de transmisión se definen como la correlación entre el número de dientes de dos o más engranajes diferentes. Normalmente, la cantidad de dientes que tiene un engranaje es proporcional a su circunferencia. Esto significa que el engranaje con una circunferencia mayor tendrá más dientes. La relación entre las circunferencias de los dos engranajes también puede dar una relación de transmisión precisa. Por ejemplo, si un engranaje tiene 36 dientes mientras que otro tiene 12 dientes, la relación de transmisión sería 3:1.

Par de salida

El par de salida depende de la relación de transmisión utilizada. Para obtener un par de salida alto, se debe seleccionar una relación de transmisión alta. Esto reducirá la velocidad del eje de salida del motor. A la inversa, el uso de una relación de transmisión más baja dará como resultado que se entregue al sistema un valor de par de salida menor, con una mayor velocidad del motor en el eje de salida. Este principio ilustra la relación inversamente proporcional entre el par y la velocidad.

Velocidad (RPM)

La velocidad es inversamente proporcional a la relación de transmisión del sistema. Por ejemplo, cuanto mayor sea el número de dientes del engranaje de salida, mayor será la velocidad en el eje de salida. Por el contrario, cuantos más dientes de engranaje haya en la salida en comparación con la entrada, menor será la velocidad en el eje de salida. En general, la velocidad de salida se puede determinar dividiendo la velocidad de entrada por la relación de transmisión. Cuanto mayor sea la relación, menor será la velocidad de salida y viceversa.

Disposición del engranaje

La disposición de engranajes ofrece varios beneficios sobre el diseño tradicional del sistema de engranajes de eje fijo. La combinación única de eficiencia de transmisión de potencia y tamaño compacto permite una menor pérdida de efectividad. Cuanto más eficiente sea la disposición de los engranajes (es decir, rectos, helicoidales, planetarios y helicoidales), más energía se transmitirá y convertirá en torque, en lugar de energía perdida en forma de calor. Otro factor de aplicación a tener en cuenta es la distribución de la carga. Dado que la carga que se transmite se comparte entre varios planetas, la capacidad de par aumenta. Un mayor número de planetas en un sistema de engranajes aumentará la capacidad de carga y mejorará la densidad del par. Las disposiciones de engranajes mejoran la estabilidad y la rigidez rotacional al crear un sistema equilibrado. Otras disposiciones de engranajes, como se menciona en el segmento Tipos de cajas de engranajes de esta guía, son cónicas, helicoidales, cicloides, rectas y helicoidales.

Reacción

El juego es el ángulo en el que el eje de salida de una caja de cambios y un motor con engranajes puede girar sin que se mueva el eje de entrada o el espacio entre los dientes de dos engranajes adyacentes. No es necesario considerar el juego para aplicaciones que no implican inversiones de carga; sin embargo, en aplicaciones de precisión con inversiones de carga (robótica, automatización, máquinas CNC, etc.), el juego es crucial para la precisión y el posicionamiento.

Fórmulas de caja de cambios y motorreductor

Par del motor * Relación de transmisión * Eficiencia = Par del eje de salida

Ejemplo: Par del motor = 175 oz-in Relación de engranajes = 5:1 Eficiencia = 0,95 175 * 5 * 0,95 = 831,25 Par del eje de salida = 831,25 oz-in

Par de la caja de cambios = 9550 * Potencia del motor / Velocidad del eje de entrada * Relación * Eficiencia

Par de entrada: T1 = 9550 * P/n1

Par de salida: T2 = 9550 * P/n2

(Nota: No tenga en cuenta la eficiencia de la transmisión) P: potencia de entrada KW n1= velocidad de entrada rpm n2= velocidad de salida rpm

Velocidad del eje de entrada (RPM) / Relación de engranajes = Velocidad del eje de salida

Ejemplo: Velocidad del eje de entrada = 1500 RPM Relación de engranajes = 5:1 1500 / 5 = 300 Velocidad del eje de salida = 300 RPM

Relación de engranajes = Dientes en la primera marcha: Dientes en la segunda marcha

Ejemplo: La primera marcha tiene 60 dientes La segunda marcha tiene 20 dientes Relación de engranajes 60:20 (se reduce a 3:1) Relación de engranajes = 3:1

Relación de engranajes = Par de salida real / 9550 / Potencia del motor * Velocidad de entrada/Factor de servicio

Potencia del motor = Torque / 9550 * Velocidad de entrada / Relación de transmisión / Factor de servicio

Factor de servicio de la caja de cambios = Potencia nominal de la caja de cambios / Potencia del motor

Factor de servicio de la caja de cambios = Par de salida nominal / Par de salida real