Napęd skompletowany czy zintegrowany?

Dobierając napęd, należy zdecydować, czy skompletować go samodzielnie, dobierając przekładnię i silnik, czy wybrać rozwiązanie zintegrowane w postaci motoreduktora. Bez względu na to, które podejście zastosujemy, pod uwagę powinno się wziąć kilka kwestii, z których najważniejsze jest spełnienie wymagań aplikacji w zakresie prędkości oraz momentu obrotowego. Uwzględnić trzeba również mechaniczne oraz termiczne ograniczenia komponentów napędu. Dalej przedstawiamy i porównujemy ze sobą oba podejścia.

Kompletowanie napędów

Kompletując napęd, wybierać można spośród różnego rodzaju silników i reduktorów, na przykład przekładnie ślimakowe, planetarne i z wałem równoległym można łączyć z silnikami prądu stałego, indukcyjnymi albo bezszczotkowymi z magnesami trwałymi. Teoretycznie kombinacji jest wiele, w praktyce jednak nie każda sprawdzi się w konkretnej aplikacji – niektóre z nich będą wydajniejsze i bardziej opłacalne niż pozostałe. Dlatego znajomość wymagań danego zastosowania i parametrów znamionowych silnika i przekładni jest warunkiem właściwego wyboru.

Zwykle rozpoczyna się od selekcji wstępnej. Bierze się wówczas pod uwagę cechy, które wynikają ze specyfiki konkretnych typów konstrukcji. Na przykład silniki indukcyjne w porównaniu z tymi uniwersalnymi AC/DC cechuje dłuższa żywotność i mniejsze wymagania w zakresie konserwacji. Ciszej też pracują i mają większe możliwości w zakresie regulacji prędkości.

Analogicznie w przypadku reduktorów powinno się zwrócić uwagę na ogólne parametry, z których najważniejsze to: tryb pracy (przerywanej, ciągłej), maksymalna prędkość wejściowa, maksymalny moment obrotowy, sprawność i głośność pracy. Ważne są oprócz tego wynikające ze specyfiki typu przekładni ograniczenia mechaniczne i termiczne.

Na przykład przekładnie z wałem równoległym i te stożkowe mają ograniczony wyjściowy moment obrotowy w związku ze zużywaniem się ich elementów (wałów, łożysk, zębatek), podobnie zresztą jak ślimakowe, chociaż w ich przypadku powodem jest przegrzewanie się, które skraca żywotność. Przekładni planetarnych mogą dotyczyć ograniczenia termiczne i mechaniczne, mimo że cechują się wysoką sprawnością.

Po etapie selekcji wstępnej należy przejść do przeglądu konkretnych modeli reduktorów i silników pod kątem wymogów konkretnej aplikacji. Zwykle najpierw wybiera się reduktor, a potem silnik. Następnie wykonuje się obliczenia prędkości, momentu obrotowego i sprawności danej kombinacji. Zazwyczaj wymaganych jest kilka takich iteracji, zanim wybrany zostanie optymalny zestaw. Dalej opisujemy całą procedurę krok po kroku.

Kolejne kroki

Analizując karty katalogowe reduktorów pod kątem wymaganej prędkości i momentu obrotowego, szczególną uwagę trzeba zwrócić na charakterystykę obciążenia, jakie przekładnia może wytrzymać przez określony czas, wyznaczaną w oparciu na wytrzymałości mechaniczną jej komponentów. Czas ten różni się w zależności od typu przekładni i konkretnego modelu. Z wykresu tego można także odczytać graniczny moment obrotowy, przy którym reduktor natychmiast ulegnie awarii.

Kolejnym istotnym wykresem jest charakterystyka sprawności w funkcji momentu. Najlepiej jest wybrać reduktor, który przy wymaganym ciągłym momencie będzie pracował z jak największą sprawnością. Aby z kolei zapobiec jego przegrzewaniu się, trzeba porównać obliczoną moc rozproszoną z maksymalną dopuszczalną mocą rozproszoną określoną w specyfikacji reduktora.

W tym celu najpierw obliczana jest moc wyjściowa przy danej prędkości i momencie obrotowym. Następnie, na podstawie charakterystyki sprawności, wyznacza się moc rozpraszaną w reduktorze. Nie powinna ona przekraczać maksymalnej dopuszczalnej mocy rozpraszanej, która jest podana w danych katalogowych przekładni.

W specyfikacji należy ponadto sprawdzić zakres prędkości wejściowych, do obsługi których została zaprojektowana. Powyższa analiza zwykle pozwala wybrać rodzinę reduktorów, które mogą się sprawdzić w danym napędzie, o ile uda się dopasować silnik.