Reduktory – czym są i jak działają?
Podstawowym zadaniem każdego silnika elektrycznego jest zamiana energii elektrycznej w mechaniczną. Aby wykorzystanie tego zjawiska było możliwe w praktyce, niezbędne jest połączenie wału jednostki napędowej z wałem napędzanej maszyny lub zespołu maszyn. Do tego celu służy przekładnia, która przenosi ruch z elementu czynnego na bierny. Przekładnie różnią się między sobą budową i zasadą działania. Jednym z ich typów są reduktory.
Czym są reduktory?
W ujęciu ogólnym przekładnie przenoszą ruch z jednostki napędowej na element (urządzenie, maszynę) napędzany. Mogą one jednak pracować w różny sposób, w zależności od tego, czy są to moduły mechaniczne, elektryczne, hydrauliczne czy pneumatyczne. Inny może też być rodzaj dokonywanej zmiany ruchu:
- z liniowego na liniowy,
- z obrotowego na liniowy,
- z liniowego na obrotowy,
- z obrotowego na obrotowy.
Każda z tych czterech rodzajów zmian wymaga innej konstrukcji przekładni. Jak w tych kategoriach klasyfikuje się reduktor silnika elektrycznego?
Otóż jest on przekładnią mechaniczną, najczęściej zębatą, w której element napędzający obraca się z większą prędkością niż element napędzany. W efekcie urządzenie pracuje wolniej niż pozwala na to silnik.
Redukująca przekładnia do silnika elektrycznego ma na celu zwiększenie momentu obrotowego kosztem prędkości obrotowej. W mechanice często stosuje się monoblokowe urządzenia, na które składają się reduktor do silnika elektrycznego i jednostka napędowa. Są to tak zwane motoreduktory.
Zasada działania reduktorów
Zasada działania reduktora silnika elektrycznego jest stosunkowo prosta. W najbardziej podstawowym układzie koło zębate połączone z wałem silnika jest znacznie mniejsze niż koło zębate umieszczone na wale jednostki napędzanej.
Podczas pracy mniejszy element musi wykonać kilka obrotów, aby większy element obrócić o 360 stopni. Różnice pomiędzy średnicami kół zębatych wskazują na przełożenie reduktora. Jest to stosunek prędkości kątowej wałka napędowego do prędkości kątowej wałka napędzanego. O redukcji można mówić wtedy, gdy jest on większy od 1.
Reduktory – czy też bardziej rozbudowane motoreduktory – mogą przenosić ruch w każdej z wymienionych wyżej form. Efekt ich pracy zależy od tego, jaką konstrukcję mają przekładnie stanowiące część zespołu lub montowane niezależnie jako dopełnienie jednostki napędowej.
W praktyce stosuje się:
- przekładnie ślimakowe – jedno koło zębate jest zastąpione wałkiem z nacięciami ślimakowymi (ślimak, wirnik śrubowy),
- przekładnie planetarne – przynajmniej jedno koło zębate nie ma ustalonej osi obrotu,
- przekładnie stożkowe – układ zębów w kołach przyjmuje formę stożków.
Przekładnia stożkowa czy ślimakowa to jednocześnie przekładnia kątowa, czyli taka, która nie tylko przenosi ruch z jednego wałka na drugi, ale też zmienia jego kierunek.
Jakie jest zastosowanie reduktorów?
Reduktory znajdują szerokie zastosowanie w mechanice oraz w motoryzacji. Równie popularny jest motoreduktor, którego zaletą jest precyzyjne dopasowanie parametrów silnika elektrycznego i przekładni. W przypadku dwóch niezależnych modułów, do ich efektywnej współpracy i osiągania pożądanych efektów niezbędne są bardzo precyzyjne wyliczenia.
Miejscem, w którym bez wątpienia można znaleźć reduktory są samochody terenowe. Natomiast w przypadku urządzeń z silnikami elektrycznymi są to na przykład urządzenia precyzyjne, w których pojedynczy ruch pokrętła ma się przekładać na bardzo niewielką zmianę.
Dziedziną, w której wymaga się takiej precyzji jest robotyka. Reduktory znajdują też zastosowanie w maszynach do obróbki materiałów (tokarkach, frezarkach czy szlifierkach CNC) oraz w automatyce przemysłowej.
Obecnie coraz większą popularnością – ze względu na kompatybilne rozmiary i dopasowanie parametrów – cieszą się motoreduktory. Można je spotkać w większości gałęzi przemysłu, w tym w urządzeniach takich jak linie transportowe, przenośniki, linie produkcyjne, manipulatory, urządzenia podnoszące i opuszczające ładunki czy też wirniki i mieszadła napędzane silnikiem elektrycznym.
