Przekładnie kątowe: Trudny wybór – przekładnia stożkowa lub przekładnia ślimakowa
Przekładnie redukujące obroty nazywamy inaczej reduktorami. Reduktory kątowe są rozwiązaniem przewidzianym do zastosowań, w których wał wejściowy i wyjściowy muszą być ustawione pod kątem – zwykle pod kątem prostym – np. w ograniczonych przestrzeniach montażowych. Osie mogą się przecinać lub krzyżować z przesunięciem. W sektorze przemysłowym reduktory kątowe mają przeważnie postać reduktorów stożkowych lub ślimakowych. Poniżej wyjaśniono, kiedy używać tych dwóch typów reduktorów.
Przekładnie kątowe są często stosowane w celu umieszczenia napędu w dostępnej przestrzeni montażowej tak aby zajmował jak najmniej miejsa. Przykładem mogą być przenośniki taśmowe i napędy jazdy. Możliwe konstrukcje reduktorów kątowych:
- reduktory stożkowe
- reduktory ślimakowe
- reduktory hipoidalne
- reduktory spiroidalne
- reduktory śrubowe
- reduktory koronowe
Reduktory hipoidalne, spiroidalne i reduktory koronowe można traktować jako modyfikacje reduktorów stożkowych, a reduktory śrubowe jako modyfikacje reduktorów ślimakowych. Reduktory hipoidalne, Spiroidalne i śrubowe, podobnie jak ślimakowe, nie mają przecinających się osi, tylko przesunięte. Wraz ze zwiększeniem przesunięcia osi wzrasta poślizg w uzębieniu i zapotrzebowanie na środki smarowe zapobiegające zatarciu.
Najczęściej stosowanymi reduktorami kątowymi w sektorze przemysłowym są wersje stożkowe i ślimakowe. Dlatego w dalszej części skoncentrujemy się na tych dwóch typach. W obu przypadkach przypadku co najmniej jeden jego stopień odpowiada za położenie kątowe osi i ma postać stożkową lub ślimakową.
Złożona konstrukcja
Omawiane przekładnie mają złożoną konstrukcję ze względu na przecinające się lub krzyżujące się osie, które często muszą być ustawiane i utrzymywane w precyzyjnym położeniu osiowym. Jest to konieczne, aby zapewnić przenoszenie sił na boki zębów przez duże, usytuowane centralnie profile zębów. Utrudnieniem jest też fakt, że na osie oddziaływują siły osiowe przenoszone przez uzębienia. Z tego powodu w szczególności w reduktorach stożkowych, często stosowane są wstępnie napięte osiowo łożyska wałeczkowo-stożkowe.
Budowa reduktorów ślimakowych
Reduktory ślimakowe składają się z wału ślimakowego o kształcie spiralnym i koła ślimakowego (zębatego). W typowych cylindrycznych reduktorach ślimakowych, ślimak jest cylindryczny i nie wymaga regulacji osiowej podczas montażu. Koło ślimakowe ma kształt globoidalny, aby zapewnić szeroki profil współpracy. W przypadku globoidalnych reduktorów ślimakowych jest odwrotnie.
Wał ślimakowy obraca się szybciej niż koło ślimakowe, przy czym stosunek liczby zębów koła ślimakowego do liczby zwojów ślimaka przedstawia stosunek prędkości obrotowych, a tym samym przełożenie stopnia ślimakowego. Stopień ślimakowy zawsze ma przesunięcie krzyżujących się osi. Jest ono nazywane odległością środkową i wyznacza wielkość reduktora. To przesunięcie oznacza, że w (jednostopniowych) przekładniach ślimakowych zarówno wały ślimakowe, jak i wały przekładni ślimakowych można projektować w sposób ciągły, co czasami okazuje się konstrukcyjnie korzystne w porównaniu z przekładniami stożkowymi.
Ruch śrubowy o dużym poślizgu w ślizgowym styku tocznym zazębienia powoduje, że do wykonania koła ślimakowego są stosowane materiały odporne na zatarcie, np. brąz.
Budowa reduktorów walcowo-stożkowych
Stopień stożkowy składa się z zębnika stożkowego i koła stożkowego (często nazywanego kołem talerzowym). Mogą one mieć uzębienie proste, skośne lub łukowe. Obecnie zarówno zębnik stożkowy, jak i koło talerzowe są zwykle wykonane z hartowanej stali, co oznacza, że przy dobrym smarowaniu mogą pracować niemal bez zużycia.
W najprostszej formie reduktor walcowo-stożkowy składa się tylko z jednego stopnia. Reduktory walcowo-stożkowe NORD zawsze są reduktorami wielostopniowymi. Konfiguracja stopni, z wyjątkiem reduktorów przemysłowych, jest następująca:
- 2-stopniowe: stopień walcowy (1. stopień), stopień stożkowy (2. stopień)
- 3-stopniowe: stopień walcowy (1. stopień), stopień stożkowy (2. stopień), stopień walcowy (3. stopień)
- 4-stopniowe: stopień walcowy (1. stopień), stopień walcowy (2. stopień), stopień stożkowy (3. stopień), stopień walcowy (4. stopień).
Zalety reduktorów ślimakowych
Ze względu na duży poślizg w zazębieniu emisja hałasu reduktorów ślimakowych jest bardzo mała, a zakres przełożeń stopnia ślimakowego jest w praktyce bardzo duży (ok. i = 4 do 100). Często wymaga to mniejszej liczby stopni reduktora, co zmniejsza liczbę ruchomych części, wielkość, ciężar, koszty, a także straty mocy niezależne od obciążenia. Ponieważ równocześnie zazębia się większa liczba zębów koła ślimakowego, reduktory ślimakowe mogą wytrzymywać przez krótki czas duże przeciążenia i uderzenia, nie doznając uszkodzeń. Zalety tych reduktorów są szczególnie widoczne w przypadku pracy przerywanej (np. w napędach ruchów ustawczych), w zastosowaniach, w których występują uderzenia i bardzo zmienne obciążenia oraz dłuższe czasy pracy w zakresie niskich obciążeń, a także w przypadku małych wielkości. Reduktory ślimakowe mogą być samoblokujące w przypadku odwrócenia przepływu mocy w niektórych konstrukcjach uzębienia, dzięki czemu hamulce mogą być mniejsze lub całkowicie niepotrzebne.
Wady reduktorów ślimakowych
Ze względu na duży poślizg stopnie ślimakowe o wysokim przełożeniu (ok. i > 10) mają mniejszą sprawność uzębienia niż stopnie stożkowe. Ponadto podczas rozruchu pod obciążeniem należy pokonać tarcie statyczne w uzębieniu. Efekty te należy uwzględnić podczas projektowania silnika, zwłaszcza przy większym przełożeniu w stopniu ślimakowym. Brąz, który jest często stosowany ze względu na duży poślizg, ma tę wadę, że jego składniki stopowe są bardzo drogie. Zastosowania o dużej liczbie godzin pracy (np. praca ciągła) przy długotrwałym wysokim obciążeniu mogą prowadzić do zużycia koła ślimakowego z brązu, a tym samym ograniczyć trwałość.
Zalety reduktorów stożkowych
Ze względu na duży udział toczenia w zazębieniu sprawność uzębienia jest wysoka. Dzięki stopniowi stożkowemu można uzyskać przełożenia 1:1 przy wysokiej sprawności wynoszącej od 96 do 98%. Obracając koło koronowe, można zmienić kierunek obrotu przy użyciu tych samych części uzębienia, gdy w obudowie reduktora jest wystarczająco dużo miejsca. Reduktory stożkowe są preferowane w zastosowaniach o dużej liczbie godzin pracy (np. praca ciągła), przy długotrwałym wysokim obciążeniu lub równomiernej pracy.
Wady reduktorów stożkowych
Ze względu na duży udział toczenia i mały stopień pokrycia zębów w uzębieniu emisja hałasu reduktorów stożkowych jest większa niż reduktorów ślimakowych. Praktyczne maksymalne przełożenie stopnia stożkowego jest ograniczone do i = 6, ponieważ w przeciwnym razie zbyt mocno zostałaby zredukowana nośność przy danej wielkości. Oznacza to, że do uzyskania większych przełożeń reduktora są wymagane dodatkowe stopnie reduktora (zwykle koła zębate), co zwiększa przestrzeń montażową, ciężar, liczbę części i koszty. Ze względu na zwykle jednostronnie ułożyskowany zębnik stożkowy oraz w celu zapewnienia dobrego przenoszenia obciążeń w zazębieniu zębnik stożkowy i koło talerzowe muszą być precyzyjnie wyrównane osiowo. Powoduje to konieczność stosowania łożysk o dużej nośności. Bardzo często są wybierane wstępnie napięte układy łożysk wałeczkowo-stożkowych o wysokim tarciu w łożyskach, ponieważ najlepiej spełniają wymagania dotyczące nośności. Ze względu na większą liczbę stopni reduktora i wstępnie napięte łożyska niezależne od obciążenia straty mocy są często wyższe niż w przypadku reduktorów ślimakowych, co oznacza znaczny spadek sprawności w zakresie obciążenia częściowego, szczególnie w przypadku małych wielkości.
Szeroka paleta produktów firmy NORD
NORD posiada bardzo szeroką paletę produktów: W zależności od zastosowania możemy dostarczyć zarówno reduktory stożkowe, jak i ślimakowe, dzięki czemu jesteśmy bezstronni w naszym wyborze. Możemy zaoferować optymalne rozwiązanie dla każdego zastosowania. Zakres momentu obrotowego reduktorów kątowych NORD wynosi od ok. 20 do 280 000 Nm!
Rozwiązania w zakresie reduktorów kątowych firmy NORD charakteryzują się tym, że dzięki naszej różnorodności w większości przypadków możemy zapewnić optymalne rozwiązanie pochodzące z naszego systemu modułowego, nawet w przypadku małej liczby sztuk. W obszarze małych reduktorów ślimakowych firma NORD posiada bardzo duży, sprawdzony system modułowy, który ułatwia znalezienie dobrych rozwiązań dla wielu zastosowań. W przypadku dużych napędów pasowych, które firma NORD realizuje za pomocą reduktorów przemysłowych na ramach wahliwych, reduktory ślimakowe nie wchodzą w rachubę ze względu na ich wielkość i wymaganą moc. W przypadku takich wielkości wystąpiłby problem z wysoką temperaturą.
Gdy potrzeba dużych przełożeń - Przekładnie ślimakowe firmy NORD
Reduktory ślimakowe NORD idealnie nadają się do stosowania w intralogistyce, technologii pakowania i w przemyśle spożywczym. Oprócz wysokich wymagań dotyczących przełożeń jest to spowodowane przez wysokie obciążenia szczytowe, które sporadycznie występują w tych obszarach, a także przez długie czasy pracy przy małych obciążeniach. Ponadto nasze reduktory ślimakowe mogą pracować ze smarami dopuszczonymi do kontaktu z żywnością. Reduktory ślimakowe oferują również wiele korzyści w przypadku maszyn do krojenia chleba w piekarniach i supermarketach, ponieważ są w stanie wytrzymać silne uderzenia, które występują podczas uruchamiania, hamowania i wchodzenia noża w chleb. Wielką zaletą w tych zastosowaniach jest również cicha praca. Reduktory ślimakowe są również chętnie stosowane jako napędy wind w budynkach ze względu na cichą, przerywaną pracę i samoblokowanie.
Podczas korzystania z reduktorów ślimakowych należy pamiętać, że w trybie generatorowym, np. podczas hamowania masy, reduktor wspomaga hamulec. Ze względu na tymczasowy spadek sprawności w przypadku odwrócenia przepływu mocy hamulce mogą i powinny być mniejsze. Przy wysokich przełożeniach może się nawet zdarzyć, że reduktory ślimakowe w stopniu ślimakowym mogą się samoczynnie blokować podczas postoju, a nawet samoczynnie hamować podczas pracy. W zależności od zastosowania właściwość ta może być szkodliwa lub korzystna. Np. w przypadku napędów ruchów ustawczych po osiągnięciu pozycji można ją utrzymać nawet bez hamulca. Samohamowność może być również szkodliwa, np. w postaci drgań podczas redukcji obciążenia w trybie generatorowym. Firma NORD opracowała własne narzędzie obliczeniowe do tego celu i może uwzględnić te właściwości podczas doboru napędu.
Istnieją trzy dobre powody przemawiające za naszymi rozwiązaniami:
- Wytrzymałość: Nasze motoreduktory ślimakowe charakteryzują się wysoką przeciążalnością.
- Łatwość użytkowania: Konstrukcje zmywalne umożliwiają łatwe i efektywne czyszczenie systemów napędowych.
- Elastyczność: Modułowość naszych komponentów zapewnia użytkownikom maksymalną swobodę.
Modułowy system zapewniający maksymalną elastyczność
Istnieją niezliczone zastosowania systemów napędowych, a każde z nich ma specyficzne wymagania. W przypadku motoreduktorów ślimakowych UNIVERSAL z serii SI wszystkie komponenty można łączyć zgodnie z wymaganiami aplikacji. Reduktory ślimakowe UNIVERSAL imponują wysoką gęstością mocy i niewielkimi rozmiarami.
Czysta sprawa
Szczególnie w obszarach o dużych wymaganiach w zakresie higieny, takich jak przemysł spożywczy i farmaceutyczny, urządzenia i komponenty muszą być łatwe do czyszczenia. Dlatego nasze motoreduktory ślimakowe UNIVERSAL z serii SMI mają gładką powierzchnię. Motoreduktory są opcjonalnie dostarczane z silnikami IEC lub NEMA bądź do bezpośredniego montażu silnika bez stosowania sprzęgła, w wersji do montażu na łapach lub na kołnierzu.
Kompaktowy i efektywny
Korpus jednoczęściowy z odlewanego ciśnieniowo aluminium dwustopniowego reduktora walcowo-ślimakowego SK 02040.1 gwarantuje maksymalną wytrzymałość i sztywność przy niewielkiej wadze. Reduktor ma zakres mocy od 0,12 do 1,10 kW i momenty obrotowe do 100 Nm. Szeroka gama przełożeń od 5,37:1 do 330:1 umożliwia optymalne dostosowanie do indywidualnych potrzeb klienta.
Motoreduktory walcowo-stożkowe firmy NORD
Nasze systemy napędowe składające się z silnika elektrycznego i reduktora walcowo-stożkowego szczególnie nadają się do stosowania w przenośnikach taśmowych oraz w intralogistyce, technologii pakowania i przemyśle spożywczym. Zalety naszych motoreduktorów walcowo-stożkowych :
- Duża moc: Momenty obrotowe do 50 000 Nm (motoreduktor przemysłowy do 282 000 Nm).
- Efektywność: Bardzo wysoka sprawność w całym zakresie przełożeń.
- Łatwość użytkowania: Łatwa w czyszczeniu konstrukcja zmywalna gwarantuje czystość (NORDBLOC.1).
- Elastyczność: Kierunek obrotu między wałem napędowym i wyjściowym można łatwo odwrócić.
Wersja klasyczna
Motoreduktor walcowo-stożkowy UNICASE oferuje zakres momentu obrotowego od 180 do 50 000 Nm i zajmuje bardzo mało miejsca dzięki kompaktowemu korpusowi jednoczęściowemu. Silnik jest dostępny z wbudowaną blokadą biegu wstecznego i zintegrowanym hamulcem, podobnie jak wszystkie inne motoreduktory walcowo-stożkowe firmy NORD.
Jeszcze większa moc
Jeszcze bardziej zoptymalizowaliśmy wydajność naszych systemów napędowych NORDBLOC.1 z reduktorami walcowo-stożkowymi: Są to teraz nasze najpotężniejsze motoreduktory walcowo-stożkowe. Standardowo produkujemy silniki z przekładniami walcowo-stożkowymi NORDBLOC.1 w korpusie wykonanym z odlewanego ciśnieniowo aluminium o dużej wytrzymałości.
Nasze motoreduktory walcowo-stożkowe NORDBLOC.1 z serii SK 930072.1 - SK 93772.1 opracowaliśmy specjalnie do zastosowań zmywalnych, np. w przemyśle spożywczym. Ta wersja ma wyjątkowo gładki korpus wykonany z aluminiowego odlewu kokilowego, który jest łatwy w czyszczeniu i zapobiega przywieraniu zanieczyszczeń.
Motoreduktory walcowo-stożkowe dla intralogistyki
W połączeniu z silnikiem synchronicznym IE4 nasze 2-stopniowe reduktory walcowo-stożkowe stają się energooszczędnym systemem LogiDrive® dla intralogistyki. Napędy LogiDrive® charakteryzują się wysoką przeciążalnością i dzięki bardzo wysokiej sprawności znacznie obniżają koszty eksploatacji. Ich modułowa budowa pozwala użytkownikom znacznie zmniejszyć koszty konserwacji.
Przyjazny w obsłudze, standardowy system modułowy łączy różne produkty NORD w rozwiązanie napędowe, które jest w 100 procentach dostosowane do odpowiednich norm branżowych i wymagań aplikacji. Rozróżniamy obszary usług pocztowo-paczkowych i lotnisk z jednej strony oraz magazynów z drugiej strony. W pierwszym z wymienionych obszarów zastosowań znajdują się napędy do systemów dystrybucji i sortowania paczek, a także do odprawy bagażu; w drugim obszarze znajdują się napędy do konwencjonalnych zastosowań magazynowych, takich jak palety, kontenery i przenośniki podwieszane. W obu obszarach oferujemy wersję podstawową i zaawansowaną.
Reduktory przemysłowe zapewniające największe momenty obrotowe
Wysoka obciążalność, duże momenty obrotowe i niski poziom hałasu: To wyróżnia reduktory walcowo-stożkowe MAXXDRIVE® firmy NORD. Dzięki momentom obrotowym napędów do 260 000 Nm i mocy do 4000 kW reduktory te zapewniają niezbędny napęd podczas pracy z dużym obciążeniem, np. w przenośnikach taśmowych, mieszarkach, mieszadłach, wytłaczarkach, bębnach lub młynach. Reduktory walcowo-stożkowe są dostępne w wersjach 2-, 3- i 4-stopniowych. Ich koła zębate są wykonane z wysokiej jakości stali stopowej i są hartowane. Dzięki zastosowaniu naszego korpusu jednoczęściowego możemy stosować duże łożyska toczne, które gwarantują dużą trwałość reduktora. Kolejną zaletą jest możliwość łatwego montażu ze wszystkich sześciu stron.
