¿Cuándo debo agregar una caja de cambios a un motor?

Las cajas de engranajes reducen la velocidad y aumentan el par

Mientras que ocasionalmente hay cajas de engranajes que aumentarán la velocidad y reducirán el par, en la gran mayoría de los casos, se usará una caja de cambios para reducir la velocidad del eje de un motor y aumentar el par.

Esto se puede hacer por varias razones.

1. Necesita alcanzar una cierta cantidad de torque y el método más rentable es usar un motor más pequeño con una caja de engranajes, en lugar de usar un motor más grande.

2. Necesita una cierta cantidad de torque pero está limitado por el espacio y, por lo tanto, no puede usar un motor grande que de otro modo podría cumplir con el requisito de torque.

3. Debe funcionar a un rango de velocidad tan lento que un motor simplemente no es práctico como método por el cual podría operarlo. En otras palabras, una caja de cambios es la única forma real de proporcionar el rendimiento mecánico que necesita.

¿Cuáles son los beneficios de usar cajas de cambios?

1. Una caja de engranajes puede agregar un par de torsión significativamente mayor para un paquete muy pequeño y, por lo tanto, puede ser enormemente eficaz como método para impulsar aplicaciones de par de torsión a baja velocidad y alto desde un paquete pequeño.

2. Se pueden adaptar para proporcionar el par exacto y el rango de velocidad que necesita. Cualquier cosa que necesite, es posible obtener una combinación de motor y caja de engranajes que será capaz de generar el par y los requisitos de velocidad que tiene. Las cajas de engranajes le permiten acercarse mucho más a los requisitos específicos al proporcionar la flexibilidad y el rango que no podrá obtener solo con un motor.

3. Son compactos y, por lo tanto, pueden reducir el peso en comparación con un motor más grande.

4. En algunos casos, las cajas de engranajes pueden significar que usted puede usar un voltaje más bajo para una aplicación en particular. Por ejemplo, una aplicación típica de motor de 10 Nm normalmente funcionaría con un suministro de 12 V o 24 V, pero con una caja de engranajes agregada, es fácilmente posible alcanzar estos niveles de par.

¿Cuáles son las desventajas de usar cajas de cambios?

Hay algunas desventajas de usar cajas de cambios. Algunos de estos pueden tratarse utilizando una caja de engranajes de alta calidad. Otros son simplemente partes inevitables de usar una caja de cambios. Los principales problemas que puede encontrar con una caja de cambios son:

1. Las aplicaciones de bucle cerrado se vuelven más difíciles. Es posible montar codificadores o potes en cajas de engranajes, pero esto suele ser un poco más difícil de lograr que sin una caja de engranajes debido al diseño típico de la caja de engranajes. Por supuesto, es posible monitorear la posición calculando dónde se debe basar un eje en un codificador en el eje del motor y en un programa que se adapte a la relación de engranajes, pero esto nunca será 100% preciso debido a la reacción y otros problemas con las cajas de engranajes.

2. La ineficiencia aumenta. Las cajas de engranajes planetarios típicas a menudo tienen una eficiencia de alrededor del 75%, aunque pueden ser mucho más eficientes si las fabrican fabricantes de muy alta calidad. Esto significa que está intercambiando el 25% de su potencial de potencia mecánica rotativa por energía de calor y ruido. Para algunas aplicaciones, esto puede ser un problema menor, pero para otras puede significar que se requiere una potencia de entrada significativamente mayor y esto puede hacer que la caja de engranajes sea indeseable.

3. Es otra parte que puede salir mal. Suena obvio y simple, pero hay un argumento básico para esta idea. Cuanta más complejidad agregue a una aplicación, mayor será el riesgo de falla. Al agregar un componente adicional y aumentar la complejidad del sistema de la unidad, es probable que aumenten las posibilidades de una falla.

4. Puede perder el control directo y la capacidad de respuesta de un motor, como un paso a paso, lo que puede reducir su efectividad en ciertas aplicaciones.

Ok, ¿cuáles son las aplicaciones típicas que mejor se adaptan a las cajas de engranajes …

Las aplicaciones de movimiento lento y alto par son, con mucho, los tipos más comunes de aplicaciones a las que se deben aplicar estos motores. Ya sea que se trate de bombas peristálticas de movimiento lento, giradiscos giratorios grandes o robótica, un motor con engranaje moverá su aplicación al rango de velocidad de torsión en el que necesita estar. Esto se aplica en general a la mayoría de las industrias, dependiendo del tipo específico de proyecto o aplicación en cuestión . Por ejemplo, muchas bombas no usarían cajas de engranajes, pero para aquellas, como las peristálticas grandes, que requieren velocidades bajas y un par de torsión alto, las cajas de engranajes serían la opción obvia.

De manera similar, en muchas aplicaciones de transmisión directa (por ejemplo, robots pequeños), las cajas de engranajes son normalmente esenciales para lograr que la unidad alcance los requisitos de velocidad y par sin sacrificar la eficiencia yendo hacia algo como un motor paso a paso. En estas aplicaciones, las cajas de engranajes les permiten a los diseñadores beneficiarse de un proceso de ensamblaje simple en el que (por ejemplo) cuatro ruedas pueden tener unidades independientes que pueden entregar el par y la velocidad requeridos. Sin cajas de cambios este tipo de trabajo sería imposible.

Conclusión – una adición muy útil en la aplicación correcta

Las cajas de engranajes pueden hacer una gran diferencia y son básicamente esenciales para ciertos tipos de aplicaciones, como se puede ver en los ejemplos descritos anteriormente. Sin embargo, en otros casos, es importante pensar exactamente qué es lo que desea hacer y explorar primero todas las opciones posibles. Añadir engranajes reducirá la eficiencia y, en ciertos tipos de aplicaciones, esto puede evitarse. Sin embargo, en otras aplicaciones simplemente no hay nada que pueda ofrecer el rendimiento que puede ofrecer una caja de cambios y, por lo tanto, deben considerarse como partes esenciales del proceso.

Si tiene un proyecto en el que considera las cajas de engranajes como una opción potencial pero no está seguro de cuál es la mejor ruta para bajar, no dude en ponerse en contacto con nosotros para hablar sobre sus requisitos. Nuestro equipo en el Reino Unido estará encantado de asesorarle sobre las opciones que tiene disponibles y de trabajar con usted para encontrar la solución más adecuada para su proyecto.