Tandwielreductie

Tandwielreductie. Een bekende term voor velen, maar wat betekent het eigenlijk?

Op het eerste gezicht lijkt het alsof tandwielen worden “verkleind” in hoeveelheid of grootte, wat gedeeltelijk waar is. Wanneer een roterende machine, zoals een motor of elektromotor, een lagere uitgangssnelheid en/of een hoger koppel nodig heeft, worden gewoonlijk tandwielen gebruikt om het gewenste resultaat te bereiken. Tandwielreductie” heeft specifiek betrekking op de snelheid van de roterende machine; de rotatiesnelheid van de roterende machine wordt “gereduceerd” door deze te delen door een overbrengingsverhouding van meer dan 1:1. Een overbrengingsverhouding van meer dan 1:1 wordt bereikt wanneer een kleiner tandwiel (verkleind) met minder tanden in elkaar grijpt en een groter tandwiel met meer tanden aandrijft.

Tandwielreductie heeft het omgekeerde effect op het koppel. Het uitgaande koppel van de roterende machine wordt verhoogd door het koppel te vermenigvuldigen met de overbrengingsverhouding, verminderd met enig efficiëntieverlies.

Terwijl in veel toepassingen tandwielreductie de snelheid vermindert en het koppel verhoogt, wordt in andere toepassingen tandwielreductie gebruikt om de snelheid te verhogen en het koppel te verlagen. Generatoren in windturbines maken op deze manier gebruik van tandwielreductie om een relatief lage snelheid van het turbineblad om te zetten in een hoge snelheid waarmee elektriciteit kan worden opgewekt. Bij deze toepassingen worden tandwielkasten gebruikt die tegengesteld zijn geassembleerd aan die bij toepassingen die de snelheid verminderen en het koppel verhogen.

Hoe wordt tandwielreductie bereikt? Met veel reductortypen kan een reductie worden bereikt, waaronder, maar niet beperkt tot, parallelle as-, planetaire- en haakse wormwielreductoren. In parallelle tandwielkasten (of reductoren) grijpt een rondsel met een bepaald aantal tanden in elkaar en drijft een groter tandwiel met een groter aantal tanden aan. De “reductie” of overbrengingsverhouding wordt berekend door het aantal tanden van het grote tandwiel te delen door het aantal tanden van het kleine tandwiel. Bijvoorbeeld, als een elektromotor een rondsel met 13 tanden aandrijft dat in een tandwiel met 65 tanden grijpt, wordt een reductie van 5:1 bereikt (65 / 13 = 5). Als het toerental van de elektromotor 3.450 omw/min is, verlaagt de tandwielkast dit toerental met een factor vijf tot 690 omw/min. Als het motorkoppel 10 lb-in is, verhoogt de tandwielkast dit koppel met een factor vijf tot 50 lb-in (vóór aftrek van de rendementsverliezen van de tandwielkast).

Parallelassige tandwielkasten bevatten vaak meerdere tandwielsets, waardoor de tandwielreductie toeneemt. De totale reductie (verhouding) wordt bepaald door vermenigvuldiging van elke individuele reductieverhouding van elke tandwielensetfase. Als een versnellingsbak 3:1, 4:1 en 5:1 reductiesets bevat, is de totale verhouding 60:1 (3 x 4 x 5 = 60). In ons voorbeeld hierboven wordt het toerental van de elektromotor van 3.450 tpm verlaagd tot 57,5 tpm bij gebruik van een 60:1 versnellingsbak. Het koppel van de elektromotor van 10 lb-in zou worden verhoogd tot 600 lb-in (vóór rendementsverliezen).

Als een rondsel en het bijbehorende tandwiel hetzelfde aantal tanden hebben, treedt geen reductie op en is de overbrengingsverhouding 1:1. Het tandwiel wordt een rondsel genoemd en zijn primaire functie is het veranderen van de draairichting in plaats van het verlagen van het toerental of het verhogen van het koppel.

De berekening van de overbrengingsverhouding in een planetaire reductor is minder intuïtief, omdat deze afhankelijk is van het aantal tanden van de zonne- en ringwielen. De planeet tandwielen fungeren als rondsels en hebben geen invloed op de overbrengingsverhouding. De planetaire tandwielverhouding is gelijk aan de som van het aantal tanden van het zonne- en ringwiel gedeeld door het aantal tanden van het zonnetandwiel. Bijvoorbeeld, een planetaire set met een 12-tands zonnetandwiel en een 72-tands ringtandwiel heeft een overbrengingsverhouding van 7:1 (/12 = 7). Planetaire tandwielsets kunnen overbrengingsverhoudingen bereiken van ongeveer 3:1 tot ongeveer 11:1. Als meer tandwielreductie nodig is, kunnen extra planetaire trappen worden gebruikt.

De tandwielreductie in een haakse wormaandrijving is afhankelijk van het aantal schroefdraden of “aanzetten” op de worm en het aantal tanden op het bijbehorende wormwiel. Als de worm twee aanzetten heeft en het bijbehorende wormwiel 50 tanden, is de resulterende overbrengingsverhouding 25:1 (50 / 2 = 25).

Wanneer een roterende machine, zoals een motor of elektromotor, niet de gewenste uitgaande snelheid of het gewenste koppel kan leveren, kan een tandwielreductor een goede oplossing bieden. Parallelas-, planetaire-, haakse wormwieloverbrengingen zijn veel voorkomende reductortypes voor het bereiken van reductie. Neem vandaag nog contact op met Groschopp voor al uw vragen over tandwielreductie.