Introduktion
Att välja växellåda kan vara ganska svårt. Kunderna har en mängd olika växellådor att välja mellan som kan uppfylla olika krav. Ett felaktigt beslut kan resultera i köp av en dyrare växellåda. Kraftöverföringsindustrin kan behöva en växellåda som stöder överhängande laster medan motion control eller servoindustrin kan behöva en växellåda som klarar dynamisk rörelse.
Ett av de första problemområdena för dimensionering uppstår från dimensionering till motorn kontra dimensionering till lasten. Dimensionering till motorn kan vara enklare och resultera i en växellåda som fungerar, men det kommer att resultera i köp av en större växellåda än vad som behövs. Denna växellåda kommer också att vara överkvalificerad för applikationen. Emellertid kommer dimensionering till lasten att säkerställa att en växellåda passar applikationen och är mer kostnadseffektiv samt potentiellt ett mindre fotavtryck.
Vanliga aspekter av storleksansökningar:
Det finns flera aspekter av växellådans dimensionering som gäller för varje situation. Det här avsnittet kommer att beskriva dessa kriterier och ge insikter.
1. Servicefaktor
Innan en applikation dimensioneras bör kunden fastställa servicefaktorn. Servicefaktor kan generellt definieras som en applikations erforderliga värde över enhetens nominella värde. Servicefaktor bör bestämmas för förhållanden som ojämn belastning, drifttimmar och förhöjd omgivningstemperatur.
Hur skulle man tolka en servicefaktor? En servicefaktor på 1,0 betyder att en enhet har precis tillräckligt med kapacitet för att hantera applikationen. Det finns ingen tolerans för ytterligare krav, vilket kan göra att växellådan överhettas eller misslyckas. För de flesta industriella tillämpningar är en servicefaktor på 1,4 tillräcklig. Denna servicefaktor innebär att växellådan klarar 1,4 gånger applikationskravet. Om applikationen kräver 1 000 tum-pund, skulle växellådan vara dimensionerad för att klara 1 400 tum-pund. Olika faktorer kommer att påverka hur mycket servicefaktor som ska användas i en given applikation. Ändringarna av servicefaktorn beror på tillverkaren. Vänligen granska tillverkarens specifikationer.
2. Omgivningstemperatur och miljö
Högre omgivningstemperaturer ökar det inre trycket, vilket kräver en ökning av den använda servicefaktorn. Höga eller låga temperaturer kan kräva olika tätningsmaterial och smörjviskositeter.
Miljön växellådan kommer att fungera i är också en viktig faktor för dimensionering. Tuffa miljöer kan öka slitaget på enheten. Dammiga eller smutsiga miljöer kräver ofta speciellt material för att förhindra korrosion eller bakterietillväxt. Mat- eller dryckesväxter kräver specifika FDA-kompatibla beläggningar och olja. Vakuummiljöer kräver speciella fett- och värmeavledningsöverväganden eftersom det inte finns någon luft för kylning. Underlåtenhet att ta hänsyn till dessa miljöegenskaper kan resultera i en växellåda som inte kan stödja applikationen ordentligt. Alla dessa aspekter måste beaktas vid dimensionering av en växellåda.
3. Stötbelastning eller typ av belastning
Höga stöt- eller stötbelastningar kan orsaka ökat slitage på kugghjulen och axellagren. Detta slitage kan orsaka för tidigt fel om det inte beaktas vid dimensionering. Dessa belastningar kommer att kräva en ökad servicefaktor. Enhetliga belastningar är belastningar som förblir konstanta under applikationen, medan olikformiga belastningar ändras under applikationen. Ojämna laster, även om de är små, kräver en högre servicefaktor än enhetliga laster. Ett exempel på en enhetlig last skulle vara en transportör med en konsekvent produktmängd som åker på den. En ojämn belastning skulle vara någon form av intermittent skärapplikation. Denna intermittenta skärkraft orsakar en periodisk ökning av vridmomentet på växellådan, vilket är en ojämn belastning.
4. Utdatastil eller mekanism
Utgångsmekanismer inkluderar ett kedjehjul, remskiva eller kugghjul, för att nämna några. Olika utgående konfigurationer, såsom dubbel utgående axel eller axelmonterad bussning, kommer att minska hur mycket överhängande last enheten är klassad för. Olika utgångsmekanismer lägger till olika axelbelastningar som måste beaktas. De flesta mekanismer kommer att orsaka hög radiell belastning, men saker som spiralformade växlar kan också orsaka en axiell belastning. Dessa utgångar kan kräva olika lager för att ta hänsyn till den ökade radiella eller axiella belastningen.
5. Utgående axel eller hålstorlek
Vid dimensionering av en applikation måste utgående axel och hålstorlek uppfylla kundens krav. Dessa kan inkludera en rostfri utgång på enheten, och om den har en kilförsedd eller nyckellös axel, en kilförsedd eller nyckelfri ihålig borrning, eller en flänsförsedd utgång kombinerad med någon av de tidigare. Att få rätt hålstorlek på en enhet kan tvinga kunden att köpa en större växellåda eller en annan typ av växellåda för att passa deras nuvarande axel. I vissa fall kan kunden modifiera sin axel för att använda den mest kostnadseffektiva enheten samtidigt som den ger en optimal lösning.
6. Bostadsstilar
Det är också viktigt när man väljer en växellåda att tänka på hur den ska monteras. En enhet kan ha monteringsfötter, en fläns på utgången eller bara vanliga gängade hål på en eller flera sidor. Dessa husstilar kan begränsa hur en enhet monteras så att en mängd olika alternativ kan förhindra att anpassade ramar eller fästen behövs. Till exempel skulle ha gängade hål på enhetens undersida förhindra behovet av ett speciellt L-fäste för att monteras runt utgången.
Kraftöverföring:
Vissa element som påverkar dimensioneringsprocessen är branschspecifika. För kraftöverföringsindustrin påverkar utgående varvtal, motorhästkrafter och ramstorlek samt överhängande belastning applikationsberäkningarna.
Utgående varvtal
Kunden måste bestämma utväxlingen som behövs för att växellådan ska fungera, eller tillhandahålla in-/utgångshastighet och driftshertz (Hz) för beräkningar. Standarden är en 1750 ingångsrpm vid 60 Hz. Eventuella ändringar måste specificeras vid dimensionering eftersom det kommer att ändra förhållandeberäkningen. Underlåtenhet att ta hänsyn till ändringar kommer att resultera i en växellåda som inte matchar kundens krav.
Motor HP och ramstorlek
Växellådans storlek och inmatningsalternativ måste bestämmas innan servicefaktorn beräknas. När växellådan är dimensionerad använder du den HP som krävs för att beräkna den faktiska servicefaktorn. Stora HP-motorer genererar värme som negativt kan påverka reducerns mekaniska klassificeringar. Denna reducerade klassificering, baserad på den ökade värmen, är känd som termisk kapacitet hos en reducerare och måste beaktas vid användning av stora motorer.
Allmän axelbelastning
Dimensioneringen måste verifiera att lasten inte skadar växellådan. Kraften, mätt i pounds, som den utgående axeln kan upprätthålla kallas för överhängd belastning. Om klassificeringen är lägre än applikationen kommer hastighetsreduceraren att skadas.
Rörelsekontroll:
För servoindustrin påverkar ingångshastighet, tröghet, dynamisk vridmomentrörelse, specifika axelbelastningar och motoraxeldiameter dimensioneringsprocessen.
Ingångshastighet
Ingångshastigheten bör inte överstiga växellådans märkvärden, annars uppstår för tidigt tätningsslitage på grund av ökat tryck. Ingångshastigheten kan ökas av misstag om det finns en utmatningsmekanism med ett förhållande som inte beaktas vid dimensionering, vilket är ytterligare en anledning till att specificera några utmatningsmekanismer är så viktigt.
Tröghet
En tröghetsfelanpassning på mindre än 10:1 önskas för finreglering av utsignalen. Detta är viktigt för att få den höga noggrannhet som krävs för vissa applikationer. Reducerares storlek och utväxling är de huvudsakliga influenserna från växellådan på trögheten. Kontrollingenjörer kan begära mindre avvikelser eller till och med specifika belopp. Ofta väljs en motor för dess dynamiska kapacitet, inte för dess vridmoment. Det är vanligt att använda en motor med mycket mer vridmoment än vad som behövs för applikationen på grund av dess ökade rotortröghet. Vissa motortillverkare tillverkar till och med motorer speciellt för höga eller låga tröghetsklasser. Detta möjliggör bättre inställning av applikationen på grund av en lägre tröghetsfelanpassning. När du gör detta är det viktigt att begränsa det utgående vridmomentet i motorn för att förhindra att växellådan går sönder.
Dynamisk rörelse
Cyklisk rörelse kan kräva användning av en högre servicefaktor än kontinuerlig rörelse. Detta beror på att konstanta starter och stopp orsakar ytterligare slitage på kugghjulen och tätningarna. Cyklisk backning, som är en konstant fram och tillbaka rörelse mellan två punkter, kräver en ännu högre servicefaktor än cyklisk eller kontinuerlig.
Specifika axelbelastningar
Radiella, axiella och momentaxelbelastningar måste kontrolleras mot enhetens märkvärden. Underlåtenhet att göra detta kan resultera i en trasig axel eller skada på lagren eller kugghjulen. I allmänhet tillämpas samma servicefaktor på dessa klassificeringar för att bestämma en lämpligt stark växellåda. Ytterligare lagertyper kan öka dessa klassificeringar om applikationen behöver dem.
Motoraxelns diameter eller längd
Motoraxeln måste passa i enheten, och axeln måste vara tillräckligt lång för fullt ingrepp med kopplingen. Utan fullt engagemang kan inmatningsglidning inträffa. Även om detta inte kommer att påverka servicefaktorn som behövs, är det viktigt att överväga för att undvika problem med att montera motorn. Vissa tillverkare har en stor ingångsdesign som gör att reduceraren kan rymma den större motorn utan att öka enhetens storlek.
Slutsats:
För att uppnå den bästa växellådslösningen bör kunderna dimensionera från belastningen. Detta säkerställer att de får en kostnadseffektiv lösning som passar applikationen. Servicefaktorn, miljön, omgivningstemperaturerna, stötbelastningen, utgångsstilen och driftstimmar är alla viktiga aspekter av dimensionering. Ju mer information kunden ger, desto mer exakt är dimensioneringsprocessen. Detta kommer i slutändan att ge en lösning som matchar kundens krav! Det finns många dimensioneringsprogram tillgängliga som kan hjälpa till att avgöra vilken växellåda som är mest lämplig för din applikation.
