Selezione di base del riduttore del cambio
Gearbox reducer selection can be quite difficult. Customers have a variety of gearbox reducers to choose from that are capable of fulfilling diverse requirements. A wrong decision could result in the purchase of a more expensive gearbox. The power transmission industry may need a gearbox that will support overhung loads while the motion control or servo industry may need a gearbox that will handle dynamic motion.
Una delle prime aree problematiche per il dimensionamento deriva dal dimensionamento al motore rispetto al dimensionamento al carico. Il dimensionamento al motore può essere più semplice e provocare un cambio che funziona, ma comporterà l'acquisto di un cambio più grande del necessario. Questo cambio sarà anche sovraqualificato per l'applicazione. Tuttavia, il dimensionamento al carico garantirà che un cambio si adatti all'applicazione ed è più conveniente e potenzialmente un'impronta più piccola.
Common Aspects of Sizing Applications
Esistono diversi aspetti del dimensionamento del cambio che si applicano ad ogni situazione. Questa sezione descriverà in dettaglio tali criteri e offrirà approfondimenti.
1. Fattore di servizio
Before sizing an application, the customer should determine the service factor.
Service factor can be generally defined as an application’s required value over the rated value of the unit. Service factor should be determined for conditions such as non-uniform load, hours of service, and elevated ambient temperature.
How would one interpret a service factor? A service factor of 1.0 means a unit has just enough capacity to handle the application. There is no tolerance for additional requirements, which could cause the gearbox to overheat or fail. For most industrial applications, a service factor of 1.4 is adequate. This service factor signifies that the gearbox can handle 1.4 times the application requirement. If the application requires 1,000 inch-pounds, the gearbox would be sized to handle 1,400 inch-pounds. Different factors will affect how much service factor should be used in a given application.
2. Temperatura e ambiente ambiente
Higher ambient temperatures increase internal pressure, which will require an increase to the service factor used. High or low temperatures can require different seal materials and lubrication viscosities. The environment the gearbox will operate in is also an important consideration for sizing. Harsh environments can increase wear on the unit. Dusty or dirty environments often require special material to prevent corrosion or bacteria growth. Food or beverage plants require specific FDA compliant coatings and oil. Vacuum environments will require special grease and heat dissipation considerations, since there will be no air for cooling. Failure to account for these environmental features can result in a gearbox that cannot support the application properly. All of these aspects must be considered when sizing a gearbox.
3. Carico di shock o tipo di carico
I carichi elevati di shock o impatto possono causare un aumento dell'usura dei denti degli ingranaggi e dei cuscinetti dell'albero. Questa usura potrebbe causare un guasto prematuro se non contabilizzato durante il dimensionamento. Questi carichi richiederanno un aumento del fattore di servizio. I carichi uniformi sono carichi che rimangono costanti durante l'applicazione, mentre i carichi non uniformi cambiano durante l'applicazione. I carichi non uniformi, anche se piccoli, richiederanno un fattore di servizio più elevato rispetto ai carichi uniformi. Un esempio di un carico uniforme sarebbe un trasportatore con una quantità costante di prodotto che cavalca su di esso. Un carico non uniforme sarebbe qualsiasi tipo di applicazione di taglio intermittente. Questa forza di taglio intermittente provoca un aumento periodico della coppia sul cambio, che è un carico non uniforme.
4. Stile o meccanismo di uscita
I meccanismi di uscita includono un pignone, una puleggia o un pignone dentale, per citarne alcuni. Diverse configurazioni di uscita, come l'albero di uscita doppia o la boccola montata su albero, diminuiranno la quantità di carico overung che l'unità è valutata. Diversi meccanismi di uscita aggiungono diversi carichi di alberi che devono essere considerati. La maggior parte dei meccanismi causerà un alto carico radiale, ma cose come gli ingranaggi elicoidali possono anche causare un carico assiale. Queste uscite potrebbero richiedere cuscinetti diversi per tenere conto dell'aumento del carico radiale o assiale.
5. Albero di uscita o dimensioni del foro cavo
When sizing an application, the output shaft and bore size must meet customer requirements. These could include a stainless output on the unit, and whether it has a keyed or keyless shaft, a keyed or keyless hollow bore, or a flanged output combined with any of the previous. Getting the correct bore size on a unit may force the customer to purchase a larger gearbox or a different style of gearbox to fit their current shaft. In some instances, the customer can modify their shaft to use the most cost-effective unit while providing an optimal solution.
6. Stili abitativi
It is also important when selecting a gearbox to consider how it will mount. A unit could have mounting feet, a flange on the output, or just basic tapped holes on one or more sides. These housing styles could limit how a unit is mounted so having a variety of options could prevent custom frames or brackets from being needed. For example, having tapped holes on the bottom face of the unit would prevent the need for a special L-bracket to mount around the output.
Power Transmission
Some elements that affect the sizing process are industry specific. For the power transmission industry, output RPM, motor horsepower and frame size, and overhung load all impact the application calculations.
• Output rpm The customer must determine the ratio needed for the gearbox reducer to operate, or provide input/output speed and operating hertz (Hz) for calculations. The standard is a 1750 input RPM at 60 Hz. Any changes will need to be specified when sizing as it will change the ratio calculation. Failure to account for changes will result in a gearbox that does not match the customer’s requirement.
• Motor HP and Frame Size The gearbox reducer size and input option must be determined before calculating the service factor. Once the gearbox is sized, use the required HP to compute the actual service factor. Large HP motors generate heat that can adversely affect the reducer’s mechanical ratings. This reduced rating, based on the increased heat, is known as the Thermal Capacity of a reducer, and must be considered when using large motors.
• General Shaft Load Il dimensionamento deve verificare che il carico non danneggi il cambio. La forza, misurata in libbre, che l'albero di uscita è in grado di sostenere è noto come valutazione del carico overung. Se la valutazione è inferiore all'applicazione, il riduttore di velocità verrà danneggiato.
Motion Control
Per l'industria dei servi, la velocità di input, l'inerzia, il movimento della coppia dinamica, i carichi specifici dell'albero e il diametro dell'albero del motore influiscono sul processo di dimensionamento.
• Input Speed Input speed should not exceed the gearbox ratings or premature seal wear will occur due to increased pressure. Input speed can be accidently increased if there is an output mechanism with a ratio that is not considered when sizing, which is another reason why specifying any output mechanisms is so important.
• Inertia An inertia mismatch of less than 10:1 is desired for fine controlling of the output. This is important to obtain the high accuracy needed for some applications. Reducer size and ratio are main influences from the gearbox on inertia. Control engineers may request smaller mismatches or even specific amounts. Often a motor is chosen for its dynamic capabilities, not for its torque. It is common to use a motor with much more torque than needed for the application due to its increased rotor inertia. Some motor manufacturers even make motors specifically for high or low inertia ratings. This allows for better tuning of the application because of a lower inertia mismatch. When doing this, it is important to limit the output torque in the motor to prevent breaking the gearbox
• Dynamic Motion Cyclic motion may require using a higher service factor than continuous motion. This is because constant starts and stops cause additional wear on the gear teeth and seals. Cyclic reversing, which is constant back and forth motion between two points, requires an even higher service factor than cyclic or continuous
• Specific Shaft Loads I carichi dell'albero radiale, assiale e del momento devono essere controllati rispetto alle valutazioni dell'unità. Il fallimento nel fare questo potrebbe provocare un albero rotto o un danno ai cuscinetti o ai denti degli ingranaggi. In generale, lo stesso fattore di servizio viene applicato a queste valutazioni per determinare un cambio opportunamente forte. Ulteriori tipi di cuscinetti possono aumentare queste valutazioni se l'applicazione ne ha bisogno.
• Motor Shaft Diameter or Length L'albero del motore deve adattarsi all'unità e l'albero deve essere abbastanza lungo per il pieno impegno con l'accoppiamento. Senza il pieno coinvolgimento, potrebbe verificarsi uno slittamento di input. Sebbene ciò non influenzerà il fattore di servizio necessario, è importante considerare per evitare problemi a montare il motore. Alcuni produttori hanno un grande design di ingresso che consente al riduttore di ospitare il motore più grande senza aumentare la dimensione dell'unità.
Conclusion
To achieve the best gearbox reducer solution, customers should size from the load. This will ensure they receive cost effective solution that fits the application. The service factor, environment, ambient temperatures, shock load, output style, and hours of service are all important aspects for sizing. The more information the customer provides, the more accurate the sizing process. This will ultimately yield a solution that matches the customer’s requirements! There are numerous sizing programs available that can help determine what gearbox is most appropriate for your application.
