Gear Reduction

Gear Reduction. Sokak számára ismerős kifejezés, de mit is jelent valójában?

A felszínen úgy tűnhet, hogy a fogaskerekek mennyiségét vagy méretét “csökkentik”, ami részben igaz is. Amikor egy forgó gép, például egy motor vagy villanymotor kimeneti fordulatszámának csökkentésére és/vagy nyomatékának növelésére van szükség, a kívánt eredmény eléréséhez általában fogaskerekeket használnak. A fogaskerekes “csökkentés” kifejezetten a forgógép fordulatszámára vonatkozik; a forgógép fordulatszámát úgy “csökkentik”, hogy azt 1:1-nél nagyobb áttétellel osztják. Az 1:1-nél nagyobb áttétel akkor érhető el, ha egy kisebb fogazatú (csökkentett méretű), kevesebb fogszámú fogaskerék egy nagyobb fogszámú, nagyobb fogazatú fogaskerékbe illeszkedik és azt hajtja meg.

A fogaskerék-csökkentés ellentétes hatást gyakorol a nyomatékra. A forgógép kimeneti nyomatéka úgy nő, hogy a nyomatékot megszorozzuk a fogaskerék áttételével, csökkentve némi hatásfokveszteséggel.

Míg számos alkalmazásban a fogaskerék-csökkentés csökkenti a sebességet és növeli a nyomatékot, más alkalmazásokban a fogaskerék-csökkentést a sebesség növelésére és a nyomaték csökkentésére használják. A szélturbinák generátorai ilyen módon használják a fogaskerék-áttételezést, hogy a viszonylag lassú turbinalapát fordulatszámát nagy fordulatszámúvá alakítsák, amely képes villamos energiát termelni. Ezekben az alkalmazásokban a sebességet csökkentő és a nyomatékot növelő alkalmazásokhoz képest ellentétesen összeállított sebességváltókat használnak.

Hogyan valósul meg a sebességcsökkentés? Számos reduktortípus képes fogaskerék-csökkentés elérésére, beleértve többek között a párhuzamos tengelyű, bolygóműves és derékszögű csigaváltókat. A párhuzamos tengelyű sebességváltókban (vagy reduktorokban) egy bizonyos fogszámú fogaskerék egy nagyobb fogszámú, nagyobb fogazású fogaskerékkel horgonyoz és hajt meg. A “redukciót” vagy áttételi arányt úgy számítják ki, hogy a nagy fogaskerék fogainak számát elosztják a kis fogaskerék fogainak számával. Például, ha egy villanymotor egy 13 fogú fogaskerék fogaskereket hajt meg, amelyek egy 65 fogú fogaskerékkel horgonyoznak, akkor 5:1 áttétel érhető el (65 / 13 = 5). Ha az elektromos motor fordulatszáma 3450 fordulat/perc, a sebességváltó ötszörösére, 690 fordulat/percre csökkenti ezt a fordulatszámot. Ha a motor nyomatéka 10 lb-in, a sebességváltó ezt a nyomatékot ötszörösére, 50 lb-in-re növeli (a sebességváltó hatásfokveszteségének levonása előtt).

A párhuzamos tengelyű sebességváltók sokszor több fogaskerék-készletet tartalmaznak, ezáltal növelve a redukciót. A teljes áttételcsökkentést (áttételi arányt) az egyes fogaskerékfokozatok egyes áttételeinek szorzatával határozzák meg. Ha egy sebességváltó 3:1, 4:1 és 5:1 fogaskerék-készleteket tartalmaz, a teljes áttétel 60:1 (3 x 4 x 5 = 60). A fenti példánkban a 3450 fordulat/perc fordulatszámú villanymotor fordulatszáma 57,5 fordulat/percre csökkenne egy 60:1 arányú sebességváltó használatával. A 10 lb-in elektromos motor nyomatéka 600 lb-in-re nőne (a hatásfokveszteségek előtt).

Ha egy fogaskerék és a hozzá tartozó fogaskerék azonos fogszámmal rendelkezik, akkor nem történik redukció, és az áttételi arány 1:1 lesz. A fogaskereket üresjáratnak nevezzük, és elsődleges funkciója a forgásirány megváltoztatása, nem pedig a fordulatszám csökkentése vagy a nyomaték növelése.

A bolygóműves reduktorok áttételének kiszámítása kevésbé intuitív, mivel az a nap- és gyűrűsfogaskerekek fogszámától függ. A bolygóművek üresjáratként működnek, és nem befolyásolják az áttételi arányt. A bolygómű áttétel egyenlő a nap- és a gyűrűs fogak számának összege osztva a napkerék fogainak számával. Például egy 12 fogú napfogaskerékkel és 72 fogú gyűrűs fogaskerékkel rendelkező bolygómű-készlet áttételi aránya 7:1 (/12 = 7). A bolygómű-készletek körülbelül 3:1 és körülbelül 11:1 közötti áttételeket érhetnek el. Ha nagyobb áttételre van szükség, további bolygóműfokozatok használhatók.

A derékszögű csigahajtás áttételezése a csigán lévő menetek vagy “indítások” számától és a hozzá tartozó csigakerék fogainak számától függ. Ha a csigának két indítása van, és a hozzá tartozó csigakeréknek 50 foga van, akkor az eredő áttétel 25:1 (50 / 2 = 25).

Ha egy forgó gép, például egy motor vagy villanymotor nem tudja biztosítani a kívánt kimeneti sebességet vagy nyomatékot, akkor a reduktor jó megoldást jelenthet. A párhuzamos tengelyű, bolygóműves, derékszögű csigahajtások gyakori sebességváltó-típusok a fogaskerekes redukció megvalósítására. Forduljon még ma a Groschopphoz a fogaskerekes redukcióval kapcsolatos kérdéseivel.