Johdanto
Vaihteiston valinta voi olla melko vaikeaa. Asiakkailla on valittavanaan erilaisia vaihteistoja, jotka pystyvät täyttämään erilaisia vaatimuksia. Väärä päätös voi johtaa kalliimman vaihteiston ostamiseen. Voimansiirtoteollisuus saattaa tarvita vaihteiston, joka tukee ylikuormitusta, kun taas liikkeenohjaus- tai servoteollisuus saattaa tarvita vaihteiston, joka käsittelee dynaamista liikettä.
Yksi ensimmäisistä mitoituksen ongelma-alueista syntyy mitoituksesta moottoriin verrattuna mitoittamiseen kuormaan. Moottorin mitoitus voi olla yksinkertaisempaa ja johtaa toimivaan vaihteistoon, mutta se johtaa tarpeettoman suuren vaihteiston hankintaan. Tämä vaihteisto on myös ylipätevä sovellukseen. Kuorman mukainen mitoitus varmistaa kuitenkin, että vaihdelaatikko sopii käyttötarkoitukseen ja on kustannustehokkaampi sekä mahdollisesti pienempi jalanjälki.
Mitoitussovellusten yleiset näkökohdat:
Vaihteiston mitoittamisessa on useita näkökohtia, jotka pätevät joka tilanteeseen. Tässä osiossa käsitellään nämä kriteerit yksityiskohtaisesti ja ne tarjoavat tietoa.
1. Palvelutekijä
Ennen sovelluksen mitoitusta asiakkaan tulee määrittää palvelukerroin. Palvelukerroin voidaan yleensä määritellä sovelluksen vaadituksi arvoksi, joka ylittää yksikön nimellisarvon. Käyttökerroin tulee määrittää olosuhteille, kuten epätasainen kuormitus, käyttötunnit ja kohonnut ympäristön lämpötila.
Miten palvelutekijä tulkittaisiin? Palvelukerroin 1,0 tarkoittaa, että yksiköllä on juuri tarpeeksi kapasiteettia sovelluksen käsittelemiseen. Ei ole toleranssia lisävaatimuksille, jotka voivat aiheuttaa vaihteiston ylikuumenemisen tai epäonnistumisen. Useimpiin teollisiin sovelluksiin käyttökerroin 1,4 on riittävä. Tämä käyttökerroin tarkoittaa, että vaihteisto kestää 1,4 kertaa sovelluksen vaatimuksen. Jos sovellus vaatii 1 000 tuuman paunaa, vaihteisto olisi mitoitettu käsittelemään 1 400 tuumaa. Eri tekijät vaikuttavat siihen, kuinka paljon palvelukerrointa tulisi käyttää tietyssä sovelluksessa. Huoltokertoimen muutokset riippuvat valmistajasta. Tarkista valmistajan tekniset tiedot.
2. Ympäristön lämpötila ja ympäristö
Korkeammat ympäristön lämpötilat lisäävät sisäistä painetta, mikä edellyttää käytetyn käyttökertoimen lisäämistä. Korkeat tai matalat lämpötilat voivat vaatia erilaisia tiivistemateriaaleja ja voiteluviskositeetteja.
Ympäristö, jossa vaihteisto toimii, on myös tärkeä näkökohta mitoittaessa. Ankarat ympäristöt voivat lisätä laitteen kulumista. Pölyiset tai likaiset ympäristöt vaativat usein erikoismateriaalia korroosion tai bakteerien kasvun estämiseksi. Ruoka- ja juomalaitokset tarvitsevat erityisiä FDA-yhteensopivia pinnoitteita ja öljyä. Tyhjiöympäristöt vaativat erityisiä rasva- ja lämmönpoistonäkökohtia, koska jäähdytykseen ei ole ilmaa. Näiden ympäristöominaisuuksien huomiotta jättäminen voi johtaa siihen, että vaihteisto ei tue sovellusta kunnolla. Kaikki nämä näkökohdat on otettava huomioon vaihdelaatikon mitoituksessa.
3. Iskukuorma tai kuorman tyyppi
Suuret isku- tai iskukuormat voivat lisätä hammaspyörän hampaiden ja akselin laakerien kulumista. Tämä kuluminen voi aiheuttaa ennenaikaisen vian, jos sitä ei huomioida mitoitusta tehtäessä. Nämä kuormat vaativat suuremman huoltokertoimen. Tasaiset kuormat ovat kuormia, jotka pysyvät vakiona levityksen aikana, kun taas epätasaiset kuormat muuttuvat levityksen aikana. Epätasaiset kuormat, vaikka ne olisivat pieniä, vaativat korkeamman käyttökertoimen kuin tasaiset kuormat. Esimerkki tasaisesta kuormasta olisi kuljetin, jonka päällä kulkee tasainen tuotemäärä. Epätasainen kuorma olisi mikä tahansa ajoittainen leikkaussovellus. Tämä ajoittainen leikkausvoima lisää jaksoittaista vääntömomenttia vaihteistoon, mikä on epätasaista kuormaa.
4. Tulostyyli tai -mekanismi
Lähtömekanismeihin kuuluu hammaspyörä, hihnapyörä tai hammaspyörä, muutamia mainitakseni. Erilaiset ulostulokonfiguraatiot, kuten kaksoislähtöakseli tai akseliin asennettu holkki, vähentävät yksikön mitoitettua ylikuormitusta. Erilaiset ulostulomekanismit lisäävät erilaisia akselikuormia, jotka on otettava huomioon. Useimmat mekanismit aiheuttavat suuren radiaalikuorman, mutta esimerkiksi kierrevaihteisto voi aiheuttaa myös aksiaalista kuormitusta. Nämä lähdöt saattavat vaatia erilaisia laakereita lisääntyneen radiaali- tai aksiaalikuorman huomioon ottamiseksi.
5. Lähtöakselin tai onton reiän koko
Sovellusta mitoitettaessa ulostuloakselin ja reiän koon tulee vastata asiakkaan vaatimuksia. Näitä voivat olla yksikön ruostumaton ulostulo ja se, onko siinä kiilattu tai avaimeton akseli, kiilattu tai avaimeton ontto reikä tai laipallinen ulostulo yhdistettynä mihin tahansa edelliseen. Oikean reiän koon saaminen yksikköön saattaa pakottaa asiakkaan ostamaan suuremman vaihteiston tai erityyppisen vaihteiston nykyiseen akseliinsa sopivaksi. Joissakin tapauksissa asiakas voi muokata akseliaan käyttämään kustannustehokkainta yksikköä ja tarjota samalla optimaalisen ratkaisun.
6. Asumistyylit
Vaihteistoa valittaessa on myös tärkeää miettiä, miten se asennetaan. Yksikössä voi olla asennusjalat, laippa ulostulossa tai vain peruskierrereiät yhdellä tai useammalla sivulla. Nämä kotelotyypit voivat rajoittaa yksikön asennusta, joten useat vaihtoehdot voivat estää mukautettuja kehyksiä tai kiinnikkeitä tarvita. Esimerkiksi kierrereiät yksikön pohjassa estäisi erityisen L-kiinnikkeen tarpeen asentaa ulostulon ympärille.
Voimansiirto:
Jotkut mitoitusprosessiin vaikuttavat elementit ovat toimialakohtaisia. Voimansiirtoteollisuudessa tehon kierrosluku, moottorin hevosvoimat ja rungon koko sekä ulkoinen kuorma vaikuttavat kaikki sovelluslaskelmiin.
Lähtö RPM
Asiakkaan on määritettävä vaihteiston toimintaan tarvittava suhde tai toimitettava tulo/lähtönopeus ja käyttöhertsi (Hz) laskelmia varten. Standardi on 1750 kierrosta minuutissa 60 Hz:llä. Mahdolliset muutokset on ilmoitettava kokoa määritettäessä, koska se muuttaa suhteen laskentaa. Muutosten huomiotta jättäminen johtaa vaihteistoon, joka ei vastaa asiakkaan vaatimuksia.
Moottorin HP ja rungon koko
Vaihteiston koko ja syöttövaihtoehto on määritettävä ennen huoltokertoimen laskemista. Kun vaihteisto on mitoitettu, laske todellinen huoltokerroin vaaditulla HP:lla. Suuret HP-moottorit tuottavat lämpöä, joka voi vaikuttaa haitallisesti supistimen mekaanisiin arvoihin. Tämä alennettu luokitus, joka perustuu lisääntyneeseen lämpöön, tunnetaan pienentimen lämpökapasiteetina, ja se on otettava huomioon suuria moottoreita käytettäessä.
Yleinen akselin kuormitus
Mitoituksessa tulee varmistaa, että kuorma ei vaurioita vaihdelaatikkoa. Voima, joka mitataan nauloissa ja jonka ulostuloakseli pystyy kestämään, tunnetaan nimellä Overhung Load -luokitus. Jos arvo on pienempi kuin sovellus, nopeudenrajoitin vaurioituu.
Liikeohjaus:
Servoteollisuudessa syöttönopeus, inertia, dynaaminen vääntömomenttiliike, tietyt akselikuormat ja moottorin akselin halkaisija vaikuttavat mitoitusprosessiin.
Syöttönopeus
Syöttönopeus ei saa ylittää vaihteiston arvoja tai tiivisteen ennenaikaista kulumista lisääntyneen paineen vuoksi. Tulonopeutta voidaan vahingossa lisätä, jos käytössä on ulostulomekanismi, jonka suhdetta ei huomioida mitoituksessa, mikä on toinen syy, miksi lähtömekanismien määrittäminen on niin tärkeää.
Inertia
Lähdön hienosäätöön halutaan alle 10:1 inertiaero. Tämä on tärkeää joissakin sovelluksissa tarvittavan suuren tarkkuuden saavuttamiseksi. Vaihteiston inertiaan vaikuttavat pääasialliset vaihteiston koko ja välityssuhde. Ohjausinsinöörit voivat pyytää pienempiä eroja tai jopa tiettyjä summia. Usein moottori valitaan sen dynaamisten ominaisuuksien, ei vääntömomentin perusteella. On yleistä käyttää moottoria, jonka vääntömomentti on paljon suurempi kuin sovelluksessa tarvitaan sen lisääntyneen roottorin hitauden vuoksi. Jotkut moottorinvalmistajat valmistavat jopa moottoreita erityisesti korkealle tai alhaiselle inertialle. Tämä mahdollistaa sovelluksen paremman virityksen pienemmän inertia-epäsopivuuden vuoksi. Tätä tehtäessä on tärkeää rajoittaa moottorin lähtömomenttia, jotta vaihteisto ei rikkoudu.
Dynaaminen liike
Syklinen liike saattaa vaatia suuremman käyttökertoimen kuin jatkuvan liikkeen. Tämä johtuu siitä, että jatkuvat käynnistykset ja pysäytykset aiheuttavat lisäkulumista hammaspyörän hampaisiin ja tiivisteisiin. Syklinen peruutus, joka on jatkuvaa edestakaisin liikettä kahden pisteen välillä, vaatii vielä suuremman huoltokertoimen kuin syklinen tai jatkuva.
Akselikohtaiset kuormat
Säteittäiset, aksiaaliset ja momenttiakselin kuormat on tarkastettava yksikön mittojen mukaan. Jos näin ei tehdä, seurauksena voi olla akselin rikkoutuminen tai laakerien tai hammaspyörän hampaiden vaurioituminen. Yleensä näihin arvoihin sovelletaan samaa käyttökerrointa sopivan vahvan vaihteiston määrittämiseksi. Muut laakerityypit voivat lisätä näitä arvoja, jos sovellus tarvitsee niitä.
Moottorin akselin halkaisija tai pituus
Moottorin akselin tulee mahtua yksikköön ja akselin on oltava riittävän pitkä, jotta se kytkeytyy täysin kytkimen kanssa. Ilman täyttä kytkentää voi tapahtua syöttöluisuma. Vaikka tämä ei vaikuta tarvittavaan huoltokertoimeen, se on tärkeää ottaa huomioon, jotta vältetään moottorin asennusongelmat. Joillakin valmistajilla on suuri sisääntulorakenne, joka mahdollistaa pienentimen mahtuvan suurempaan moottoriin yksikön kokoa suurentamatta.
Johtopäätös:
Parhaan vaihteistoratkaisun saavuttamiseksi asiakkaiden tulee mitoittaa kuormasta. Tämä varmistaa, että he saavat kustannustehokkaan ratkaisun, joka sopii sovellukseen. Huoltotekijä, ympäristö, ympäristön lämpötilat, iskukuormitus, lähtötyyli ja käyttötunnit ovat kaikki tärkeitä mitoitusnäkökohtia. Mitä enemmän tietoa asiakas antaa, sitä tarkempi mitoitusprosessi on. Näin saadaan lopulta asiakkaan tarpeita vastaava ratkaisu! Saatavilla on lukuisia mitoitusohjelmia, jotka voivat auttaa määrittämään, mikä vaihteisto on sopivin sovellukseesi.
