Трудно определить, с чего началась разработка современных промышленных редукторов. Силовые стержни на ветряных мельницах и ткацких станках можно считать предшественниками механизмов, используемых сегодня. С появлением ременного привода на рубеже 20-го века развитие постепенно набирало скорость. Еще одной вехой стало внедрение зубчатых передач с закаленными зубчатыми колесами несколько десятилетий спустя.
Технологическая веха в разработке редукторов: планетарная передача
«Плотность мощности редукторов значительно увеличилась с введением зубьев, упрочненных корпусом и шлифованных зубьев», - объясняет доктор. Ральф Мартин Динтер, вице-президент по исследованиям и разработкам, подразделение механических приводов Siemens AG, Bocholt. Параллельно с постоянной оптимизацией самих механизмов провайдеры, такие как Siemens - в то время еще Flender - начали создавать платформы. «Flender разработал платформу для винтовых и коническо-спиральных, а также планетарных редукторов, а затем разработал индивидуальные и отраслевые решения на основе проверенных модульных редукторов», - сообщает Динтер.
Картинная галерея
Картинная галерея с 15 картинками
Планетарные редукторы широко используются в машиностроении на протяжении десятилетий. Для Томаса Байера, руководителя процесса генерации в Wittenstein AG, Igersheim, внедрение первого планетарного редуктора с низким уровнем обратной реакции на Ганноверской ярмарке 1983 года является одной из технологических вех в разработке редукторов. «Эта категория трансмиссии наконец-то отпраздновала свой триумфальный марш в конце 1980-х годов», - объясняет Байер, объясняя ее важность для всех технологий промышленного привода. «Серво технология стала возможной только благодаря планетарным редукторам с низким люфтом в сочетании с недавно разработанными серводвигателями с постоянным возбуждением». В дополнение к планетарным зубчатым колесам Томас Байер называет два других типа зубчатых колес, которые важны в промышленной среде: циклоидальные зубчатые колеса в робототехнике и волновые зубчатые колеса,которые успешно утверждают себя в нишевых рынках и приложениях между двумя другими типами передачи.
Dr.-Ing. Йорг Хермес возглавляет разработку стандартных коробок передач на SEW-Eurodrive, сегодня ведущем производителе мотор-редукторов. «Это было явно до моего времени, - говорит Гермес, - но разработка комплекта редукторного двигателя SEW стала важной вехой в конструкции коробки передач. Это эффективно обеспечивает централизованное производство и концепцию сборочной сборки по всему миру, чтобы обслуживать клиентов на месте в кратчайшие сроки. Модульная система продолжает указывать путь для всей отрасли ».
Коробка передач / сборник
Разрабатывать, оптимизировать и разбираться в коробках передач
Какие коробки передач должны делать сегодня
«Одной из наиболее интересных тем на данный момент является энергоэффективность промышленных приводов», - объясняет доктор. Ральф Динтер из Siemens, когда его спросили о требованиях, которым должны соответствовать коробки передач сегодня. В этом контексте многие передачи могут оцениваться с самого начала. «Наши планетарные редукторы обычно достигают эффективности от 96 до 98,5%, в зависимости от количества ступеней», - объясняет Динтер. Динтер говорит: значительного увеличения эффективности здесь нет, их можно было бы достичь только с помощью целостного подхода, «Эффективность использования энергии может быть значительно повышена путем оптимизации всей системы привода и приложения».
Системная концепция, стоящая за этим, общепризнана сегодня. Но: системное решение является таким же сильным, как и его самый слабый компонент. SEW также четко осознает дискуссию об энергоэффективности. Менеджер по развитию SEW Гермес: «В конечном счете, важна эффективность системы. Но вы также должны контролировать компонент передачи как важную часть системного решения ». Особенно в малом диапазоне крутящих моментов, где угловые редукторы, в частности, демонстрируют устойчивый рост благодаря их космическим преимуществам, вам необходимо придумать несколько идей, чтобы требования к крутящему моменту, эффективности и цене были в хорошем соотношении.
передача инфекции
Обзор мира передач
Червячная и коническая передача
Типичные для отрасли редукторы - это червячные и конические редукторы, в основном от одной до двух ступеней. SEW также имеет их в своем портфеле, но уже в середине 1990-х годов она разработала редуктор spiroplan как успешную альтернативу серийному производству. Гермес, также председатель рабочей группы DIN "Червячная передача", восхищается этой концепцией. «В основном, как короткий червя без счетчика подшипника, так что„шестерня-совместимый“- как цилиндрическое зубчатое колесо - и почти без износа, потому что сталь-сталь спаривание используется. Сравнимо с коническим зубчатым колесом, но с цилиндрической шестерней. Выполняя комбинацию сталь-сталь за один шаг с большими передаточными числами до 75 в качестве угловой коробки передач, вы должны справиться с этим технологически », - говорит он.
SEW постоянно исследует эти темы. Благодаря технологическим разработкам последних лет в области трибологии, технологии производства и конструкции колесных пар с применением новейших методов расчета для оптимальной топологии боковых поверхностей зубьев, могут быть реализованы переводы значительно менее 8. Это обеспечивает наивысшие уровни эффективности до 98% за один угловой шаг при низких затратах. В сочетании со ступенчатой зубчатой передачей также могут быть реализованы большие переводы. Йорг Хермес: «Эти трансмиссии часто работают в диапазоне частичной нагрузки, где концепция колесных пар дает особые преимущества, поскольку нам не нужна предварительная нагрузка».
Надежность в сочетании с высокими эксплуатационными характеристиками и высокой удельной мощностью являются еще одним важным критерием, которому коробки передач, независимо от их типа, должны соответствовать сегодня. По словам доктора, современные и эффективные производственные технологии и процессы Ральф Мартин Динтер является обязательным условием обеспечения качества и надежности. Клиенты и пользователи также ожидают высокой степени гибкости от производителя коробки передач. «Вы достигаете гибкости благодаря модульному принципу и платформе механизма», - объясняет Томас Байер. Виттенштейн, например, производит около 300 000 передач в год со средним размером партии в три передачи, то есть около 100 000 различных передач. «Таким образом, существуют миллионы возможных вариантов», - говорит Байер.
передача инфекции
Циклоидные и планетарные передачи сравниваются
Новые инновации для промышленных приводов
Пока все хорошо, вы можете подумать, что на самом деле все ясно: зубчатые передачи хорошо известны и проверены, и как их эффективность может быть увеличена в отношении энергосберегающих приводов. Ноу-хау в технологии производства играет важную роль в возможности предлагать коробки передач по разумным ценам. А платформы и конструкторские комплекты предоставляют производителям гибкость, необходимую для предложения разнообразных решений, в том числе индивидуальных.
Новые разработки привлекают еще больше внимания. Именно это произошло на Ганноверской ярмарке 2015 года, на которой Виттенштейн представил приводную систему Galaxie для высокопроизводительного машиностроения и высокопроизводительной технологии обработки и получил за нее премию Hermes. «Лауреат премии показывает, что даже в эпоху оцифровки все еще возможны инновации в основных принципах движения для промышленных приводов», - сказал председатель жюри профессор Вольфганг Вальстер.
С новой кинематикой трансмиссии разработчики из Виттенштейна попрощались с редуктором как центральным компонентом трансмиссии. Основой новинки является подшипник качения с многоугольным внутренним кольцом и сегментированным наружным кольцом подшипника. Зубчатое колесо разделено на отдельные зубья, которые расположены на многоугольном круговом приводе и направлены вдоль внутреннего зубчатого венца зубчатого колеса. В результате почти все зубы теперь вовлечены в зацепление. «Кинематика передачи без люфта превосходит все предыдущие типы трансмиссии во всех технических дисциплинах», - с энтузиазмом отмечает главный разработчик Томас Байер.
Будущее передач
Как путешествие продолжается? «Интеграция двигателя, трансмиссии и электроники окажет сильное влияние на будущее развитие трансмиссии», - говорит Томас Байер, описывая наиболее важную тенденцию развития трансмиссии. Ральф Мартин Динтер соглашается. «Передача всегда будет частью всей трансмиссии, которая будет в центре внимания в будущем - с подключением к автоматизации». Еще одна тенденция - использование интеллектуальных данных. «Таким образом, датчики на трансмиссиях могут записывать и оценивать данные нагрузки», - объясняет Ральф Мартин Динтер. «Тогда мы сможем лучше понять приложение».
«Ноу-хау заключается в оценке данных и получении из них правильных решений», - подчеркивает Гермес. Классический учет номинальных рабочих точек в расчете уже не достаточен: «Коробка передач является компонентом сетевой приводной системы, и взаимодействие компонентов друг с другом - и это зависит от конкретного применения - будет все больше нуждаться в разработке междисциплинарной коробки передач».
Томас Байер также уверен, что связь между компонентами привода, а также с управлением машиной увеличится, ключевое слово Industry 4.0. При оценке и использовании собранных данных (большие данные) безопасность данных становится проблемой.
В дополнение к этим разработкам в будущем также появятся разрушительные концепции коробок передач, обещает Байер: «Они всегда возможны, а также необходимы для достижения дальнейшего технического прогресса. Байер: «Следующая технология Drive придет!»