bonfiglioli nová série “w”

TECHNICKÉ INFORMACE
BONFIGLIOLI
NOVÁ SÉRIE “W”;
převodovek se šnekovým ústrojím
di Ing. Cognigni, Mgr.Jaroslav Čada
Nastolená cesta společnosti Bonfiglioli Riduttori
být v popředí tvorby moderních převodovek
si vynutila vývoj nové "W" řady menších pohonů
se šnekovým ústrojím převodů .
Ke spolupráci byla přizvána katedra vývoje strojních
součástí s ozubenými koly a stavby převodovek
(Lehrstuhl für Maschinenelemente Forschungsstelle für
Zahnräder und Getriebebau (FZG) sídlící v Mnichově
a tým specialistů pro aplikaci průmyslových přenosů
rotačního pohybu SKF.
Nový produkt tím získal inovační rysy aplikované na
několika úrovních:
Výpočty z nové technologie,
výběr ložisek navržených speciálně pro nové provedení,
zachování kompatibility původních technických řešení
s vyšším stupeň modularity a pružnosti v dostupnosti
většího rozsahu. Zkrátka vše, co přispívá k atraktivní
nabídce. Výrobní podniky, které produkují průmyslové
stroje dostávají tak pro svoji vlastní výrobu širokou škálu
pohonů pro téměř všechny aplikace použití. Jejich vizitkou
která shromažďuje všechny řady je nový katalog W.
Jen zřídka se stane, že k úspěchu podniku na trhu
vede tradiční výrobek, který ho zavazuje a zároveň
svazuje a mohli bychom jej zařadit do skupiny
"sentimentální", neboť je založen na "respektu"
podniku a jeho produktu. Ve skutečnosti, svět průmyslové
výroby má malé pochopení pro sentiment a veškeré
produkty musí být přizpůsobeny, vylepšeny a zmodernizovaný bez ohledu za jasným účelem zajistit
jejich konkurenční schopnost. Navzdory tomu,
který, produkt nejvíce reprezentuje podnik na mezinárodních trzích, dostane tak svůj znak, který jej identifikuje.
Bonfiglioli Riduttori má celou řadu produktů, zahrnující
nejrůznější druhy převodovek , pohonů a elektroniky.
.
.
virtual journey inside the workings of the
Bonfiglioli Riduttori reveal the motivations
and conditions that brought about the
development of the new “W” series of worm reduction
units.
Capitalizing on a partnership with Lehrstuhl für
Maschinenelemente Forschuungsstelle fur Zahnräder
und Getriebebau (FZG) besed in Munich and the
Application Specialist Team, Industrial Transmission
SKF, this new product contains innovative features
applied at several levels, including teh use of new
calculation techniques, the choice of bearings
designed specially for this application, the introduction
of original technical solutions that enhance the high
degree of modularity and flexibility of this new range,
all which should make it an attractive offer.
All companies that produce components for industry
have their own line of products that cover a wide
range of application; their catalogue summarizes
their offer and is thus their “calling card” for the
market.
It often happens, however, that because of the success
a product has won on the market or because the
product is a tradition for the company, bonds that
could almost be defined as “sentimental” or based
on “respect” develop between the company and one
of its products. In reality, the world of industrial
production has little need for sentiment, so all products
must be optimized, improved and modernized without
distinction in order to ensure their competitiveness.
Despite this, however, the product that most represents
the company is given a certain status within the
company, and further identifies the company with
users on international markets.
Bonfiglioli Riduttori has a full product range that
includes various gearmotors with extensive power
5
TECHNICKÉ INFORMACE
Nedávno byla celá řada převodovek s ozubenými koli
konstrukčně přepracována a fyzicky novelizována
a na světovém trhu tak oceněna, že musí být navýšena
produkce. Hlavní obchodní devizou BONFIGLIOLI
nadále zůstává šneková převodovka. Je výráběná
ve 12 osových výškách a firmě zajišťuje přední místo
v Evropské produkci. Toto vedoucí postavení je vykoupeno
dobrým prosazením se na italském trhu, vysokým
stupněm automatizace v montáži převodovek
a získanou specializací v produkci komponentů.Tyto
faktory staví produkty setříděné v katalogu do vysoké
konkurenční schopnosti a to nejen pro dobrou kvalitu.
I když je situace na trhu pro firmu příznivá
a převodovky se těší velké
oblibě, vedení Bonfiglioli
rozhodlo provést
revoluční změny
v nejvíce prezentovaném produktu,
jeho inovaci,
vylepšit technické parametry
a demonstrovat
výrobní vitalitu,
rozhodnost
v sílící vedoucí
pozici a najít
progresivní řešení.
Není totiž v zájmu
firmy, jak se praví - usnout na vavřínech
Nová logistika znamená vytvořit projekt
Inovaci výrobků, kterému se má stále dostávat vážnosti
uživatele přijmou jedině v tom případě má-li lepší
vlastnosti a vyšší kvalitu, než předchozí produkt.
Tým odborníků zasvěcených do problému byl obeznámen
s tím, že nemohou přijít s něčím co je srovnatélné
se součastnou technologií, ale musí najít koncepci, která
od základu přinese nový produkt představující pokrok.
Úkol pak byl komplexně rozložen do technicky
typických problémů (geometrické řešení tvaru, výkon),
ale také alternativní aspekty, jež jsou odezvou na
požadavky uživatelů: výroba,údržba, vlastní distribuce,
jež popisují výrobek v jeho vlastnostech a staví jej do
6
ranges. Recently the entire series of helical gear units
has been redesigned and upgraded in power, and
they enjoy recognition on the market.
Bonfiglioli’s trademark product in many markets
remains the worm unit. This series is organized in
12 sizes and ensures the company the top place in
the European market. This leadership is backed up
by a good market penetration domestically, the high
degree of automation in the areas of assembly, and
the specialization gained in the production of
components. These factors make the current catalogue
product highly competitive, of good quality and thus
successful. Although
the situation
a p p e a r s
auspicious, and
could continue,
Bonfiglioli
Riduttori has in
any event decided
to revolutionize its
most representative
product, introducing additional
innovations and improving its performance to
demonstrate is vitality and decisiveness in
strengthening its position as a leader with original
products and proven solutions. In doing so, the
company wishes to convey that it has no intention
of resting on its laurels.
New market needs: project specifications
Redesigning a product that continues to enjoy esteem
by its users is a challenge because it requires
differentiating the characteristics, performance, and
quality from the former product, which possessed
these exact features in the first place.
The team of engineers assigned to the problem know
that they cannot settle for something comparable,
but instead must demonstrate that the concept at the
base of the new product represent significant progress
and that the task is dealt with comprehensively to
include typical technical issues (geometry,
performance, power ranges), and also complementary
aspects no less important that regard users,
TECHNICKÉ INFORMACE
production, maintenance,
dobré technické úrovně,
distribution personnel
která má přinést úspěch.
that acsribe the product
Jak známo uživatelé očekáwith those features in
vají kvalitativní produkt,
addition to the good
s vysokým výkonem, který
technical performance
se dá snadno instalovat,
that make it a successful
je universálně navržený tak,
product.
aby mohl být instalován
The user expects a quality
v různých pozicích v kteproduct with a high
rémkoliv čase, během
performance that is easy
realizace bez úprav,nebo
to install, versatile,
změn v projekci instalace.
designed to be mounted
Uživatelé požadují dlouhoin different positions
dobou spolehlivost a malou
decided at any time
případně žádnou údržbu.
Obr.1: architektura projektu pohonu
during the project without
Tyto požadavky pak sdílí
compromising the plants or
jak koncoví uživatelé tak organizace
forcing them to undergo revision. The user requires
distributorů, kteří soubor těchto vlastností mohou
zúročit ve svých nabídkách a tak získají nadčasový long-term reliability and little, if any, maintenance.
These advantages must be exploited by the end users
zákaznický servis a rozšíří pozitivní aspekty projektu.
and by the distribution organization, which in offering
Výrobci převodovek vždy hledali jak ve výrobě snía product with the above characteristics, can provide
žit počet použitých komponentů, obzláště těch, které
timelier customer service and thereby multiply the
se používají jen zřídka. Preferují snadno obrobitélné
materiály, nebo takové součásti, které není třeba positive aspects.
Manufactures of gearmotors are always seeking to
opracovávat, které zkracují výrobní časy a přitom
reduce the number of components used in the
jejich povrch je dobré kvality a tak mohou zkrátit
production process, especially those that have a low
jednotlivé výrobně operační cykly.
.
Architektura projektu
Nový sériový projekt "W" , byl vytvořen pro čtyři
velikosti osových výšek převodovek (63, 75, 86, 110).
Vyniká extrémně vysokou modularitou. Tato
kvalita velice usnadňuje sestavení všech katalogových konfigurací. Sestava se prakticky redukuje do
dvou hlavních částí:
výstupní modul zahrnující
šnekové soukolí (základní část jednotky) a koncový adaptér. Zákl.část tvoří bronzové šnekové kolo
u všech osových výšek převodovek, k tomu náležející
převodová skříň s ložisky a bočním víkem.
Viz (obr. 1).
.
.
.
factor of use. They prefer using material that can be
easily machined, or receiving unrefined pieces with
low machining allowance to shorten the production
times, and unrefined surfaces that are of good quality
so that they can eliminate operations in the cycle.
General layout of the project
The new “W” series project, which presently
incorporates four sizes (63, 75, 86, 110), is noted
for its extreme modularity, and this quality greatly
simplifies the management of all catalogue
configurations. The reduction unit is basically
divided into two main parts: an output part (output
module) containing the worm gear (basic and with
end extension) and the bronze worm wheel in all
ratios, in addition to gearcase bearings and side
cover (Fig.1).
7
TECHNICKÉ INFORMACE
Základní sestava modulu má
standardní geometrii pro
vstup. Komplexně je její
konfigurace uspořádáná
dle požadované aplikace.
Propojení mezi základním
modulem a komponenty
uživatelské kompletace se
realizuje přes drážkovanou
spojku v normě DIN, která
propujčuje spojení znamenitou
pevnost proti nežadoucí
deformaci a vyšší spolehlivost
než dosavadní řešení pomocí
drážky a pera. Danný typ
drážkované spojky je volen dle
požadavku přímo u distributora nebo u
konečného odběratele a to bez speciálního
vybavení nářadím či strojovým parkem.
Tato přednost - být ready, poskytuje zákazníkovi
v době rychlé zakázky jistou výhodu. Vstupní konfigurace umožňuje připojit modul k motorům všech konkurečních
společností.Jednak přes normlizovanou IEC přírubu
elektrických motorů, nebo přes vstupní hřídel. K dispozici je konfigurace s integrovaným elektromotorem
bez nebo s brzdou. V tomto obsazení motor a převodovka
tvoří standardní machanické části a prodejce - dodavatel
je pak zodpovědný za spolehlivost kompletního pohonu.
Řešení však nabízí výhodu v pořizovací ceně a velikosti,
která může být potřebná v jistých aplikacích.
Výstupní moduly jsou montovány ve výrobním závodě a tím nejkritičtější místa jež ovlivňují kvalitu finálního
produktu s fázemi výroby jako je kontrola těsnosti,
seřízení ložisek, zatížení pohonu spadají pod kontrolu
podniku, zatímco jednoduché operace kompletace
se odvíjejí na úrovni distribučních firem. Drážková spojení,
přírubová rozhraní nebo hřídelové spojky nabízejí
větší flexibilitu a navýšení času na poli odbytového
hospodářství, kde se příkladně může vyskytnout
požadavek změny geometrie rozhranní (Nema),nebo
spojení se speciálními bezkártáčovými motory beze
změny tvaru převodovky.
.
.
8
These basic modules have a
standardized geometry at the
input. Kits to complete the
u n i t i n t h e d e s i re d
configuration are then
applied.
The connection between base
modules and the components
for completion are carried out
through a DIN splined coupling
offering excellent resistance and
superior reliability.
Given the type of splined
coupling, the application of the
input kits is carried out by the
distributor or directly by the user
without the use of special equipment. This enables
the reduction unit to be customized at the time of
commissioning.
The input configurations are the traditional units
usually offered by competition. Coupling with IEC
style electric motors, parallel input shaft and provision
for a helical gear pair at the input which can be
configured for IEC couplings or parallel solid shaft.
There is also a configuration that features the
integration of the electric motor, with or without
brake, into the reduction unit. In this version the
motor and reduction unit have mechanical parts in
common: the motor is an integral part of the unit
and the supplier is responsible for the reliability of
the complete gearmotor. The solution offers
advantages in cost and size that can be considerable
for certain applications.
The output modules are assembled and controlled at
the factory and the most critical operations that can
affect quality of the final product are concentrated
in this phase (sealing test, bearing adjustment, driving
for controlled load interference), whereas the simplest
operations are performed at the distribution level.
The splined connection interface and the flange kits
for coupling offer greater flexibility and timeliness
for markets where the use of a specific type of
geometry is used (Nema) or for emerging markets
(coupling with brushless motors) without increasing
TECHNICKÉ INFORMACE
Tato implementace drážkové
spojky rapidně snižuje počet komponentů k sestavení
převodovky. Jde o "redukci
stupně" proměnné (definované šroubovicí šnekového
soukolí ve vstupním modulu),
která je limitována na jednu
součást a vstupní rozhranní
sestávající se universální
vstupní sady což do značné
míry zjednodušuje výrobu.
the variations in the
gearing.
Clearly, implementing this
product segmentation
drastically reduces the
number of components to
be handled since the
“ re d u c t i o n r a t i o ”
variable (defined by
screw-ring the worm
gearing present in the
Obr. 2: Drážková spojka mezi motorem IEC a převodovkou
output module) is
Fig. 2: Splined coupling for IEC electric motor
cancelled out by the “input
.
Převodovková skříň je zvětší části vyráběná z hliníku, interface” variables contained in the input kits,
simplifying to a great extent the work of those in
ve tvaru kvádru s možností postavení na jednu z pěti
production.
stran . Uvnitř uložená ložiska jsou mazána z olejové
The reduction unit box, for the most part built in
doživotní lázně "for life" která mohou pracovat ve všech
aluminum, is cube-shaped with possibility of fixing
pracovních polohách. Převodovky jsou obecně
on five sides; the internal bearings are lubricated
dodávány s polyglykol synthetickým olejem a umož“for life” and can thus operate in every assembly
ňují bezúdržbový provoz.
position. The reduction units are delivered complete
with a polyglycol-based synthetic lubricant that does
Technická inovace a řešení
away with all maintenance problems.
Díky námitek rozsáhlé distribuční sítě Bonfiglioli na
nepravidélnost dodávek šnekových převodovek
a vyskutujících se problémů s mazáním, dala firma
Bonfiglioli podmět pro inovaci a zlepšení technických
vlastností těchto pohonů. Rozsáhlý tým specialistů
krok za krokem monitoroval chování pohonů v mnoha
aplikacích, aby mohl stanovit východiska pro zlepšení produktu.
Integrace elektromotoru do šnekové převodovky
Běžně vyráběné převodovky jsou vybavené motorovou přírubou IEC standartních rozměrů pro přímé
napojení motoru na šnekovou hřídel převodovky
v roztečné toleranci. Zde vzniká prvotní problém,
"koroze zůsobená třením" mezi motorovou hřídelí
a drážkou v otvoru šneku převodovky. Po určitém
pracovním cyklu je prakticky nemožné demontovat
motor z převodovky bez poškození příruby, nebo
hřídele. Vyřešit tento problém se podařilo použitím
drážkováho kloubu pro spojení, který představuje
usnadnou demontáž, ale následkem tohoto zlepšení
to znamená vyšší výrobní náklady a větší rozměry
Technical improvements and solutions
Because of the widespread distribution of Bonfiglioli
worm reduction units, there are users that do note
irregularities in operation. For Bonfiglioli this is a
valid point of departure for identifying improvements
and avoiding errors made in the past. There is also
a team specially assigned to monitoring the
applications who are constantly soliciting the engineer
for convincing arguments to present to the market.
Integration of electric motor
Usually, the most commonly used reduction units
adopt a motor with an IEC standardized geometry
coupled directly to the worm screw by means of
tolerance diameters. A recurring problem is the onset
of “fretting corrosion” between the motor shaft and
the slot in the reduction unit screw. After a certain
period of time, it is practically impossible to disengage
the motor from the reduction unit without damaging
the flange or the shaft. To get around this problem
9
TECHNICKÉ INFORMACE
V našem případě je nastíněný
outer toothed joints are
problém řešený drážkovanou
generally used to allow easier
spojkou schématicky zobrazen
disassembly of the motor from
na (obr. 2.), která je přímo
the rduction unit, but this
vkomponovaná do pohonu
implies a higher cost and larger
Tato popsaná úprava však
dimensions. In our case, the
ještě vyžaduje nutné doplnění
splined coupling (Fig. 2) is
speciálního proti záděrového
integrated. It allows for
mazacího tuku. Tím je umožněna
modularity as described
jak snadná montáž tak i demonpreviously, but with the addition
táž motoru na převodovku.
of special anti-seizing grease.
Kromě toho dochází i k lepšímu
It also enable easier assembly
sladění nesouososti hřídelí mezi
and disassembly of the motor
Obr. 3: Nové umístění těsnění
motorem a převodovkou a vyvážení
from the reduction unit. Even
zatížení protilehlých ložisek na motoru a převodovce.
the influence of the reduction unit-motor shaft screw
.
.
.
is reduced and any misalignments under load
conditions are better tolerated.
Těsnění, mazání
Jedna z nejvíce citovaných závad zákazníkem je
únik oleje přes těsnění na vstupní hřídeli. I když se
to nezdá jako důležité, přesto tato závada může nenegativně ovlivnit vlastnosti převodovky, jako snížení
její životnosti, nebo úplné zadření díky nedostatku
maziva. V tomto ohledu bylo změněno umístění
těsnění do místa, kde se nám to může jevit jako špatpřístupné viz.(obr. 3). Aby docházelo k lepšímu
mazání kluzných ploch s těsněním bylo navrženo
použití lepšího maziva s dlouhodobou životností.
Rotating seals, lubrication
One of the anomalies most often cited is the leakage
of oil through the input shaft seal. This may not seem
important, but if often negatively affects other good
features of the reduction unit, as it can mean down
time or the destruction of the reduction unit due to
a lack of lubricant.
We have sought to improve this situation by positioning
the seal in a point that on first examination may seem
to difficult to access (Fig. 3), however it ensures a
better lubrication of the sliding lip and thus a longer
life.
Usazení těsnění na rotující vstupní hřídeli
Průměr těsnícího kroužku je ve vztahu ke vstupní
hřídeli menší než je obvyklé. Tím je redukovaná
rychlost klouzání po hřídeli a prodloužená jeho životnost. Také teplo přicházející z motoru je eliminováno
dostatečnou vzdáleností a současně je těsnění
oproštěno od vnějších nečistot prachu a podobně.
Tyto činitelé napomáhají zvýšit čas pro údržbu
- výměny těsnícíh kroužku. Převodovka je dále
vybavena odvzdušňovacím šroubem a přítom
je pamatováno na všechny pracovní polohy. Toto
značně přispívá ke zlepšení životnosti těsnění,
protože vnitřní tlak horkých par v převodovce, byl příčinou
Position of rotating seal on input shaft
The seal diameters are the lowest with respect to
other possible positions of the seal. The peripheral
sliding speeds are reduced and hence life is extended.
The heat source of the electric motor is further away,
and the protection from external pollution to the seal
zone is better. These, too, are factors that increase
operating hours before the seal is to be replaced. The
reduction units can be equipped with a breather plug
in all assembly positions. This offers considerable
aid in improving the life of the rotating seals because
the internal overpressure stemming from the reduction
in lubricant disappears and reduces the operating
10
TECHNICKÉ INFORMACE
temperature.
úniku maziva přes těsnění.
The pressures occurring
.
inside the reduction unit
Působící tlak
during operation was given
uvnitř převodovky si zasparticular attention. The
louží zvláštní pozornost.
solution was to apply a
Řešení navržené tak, aby
rotating side cover, which
boční víko převodovky se
can be fitted in different
dalo volně otáčet a nastaObr. 4: rozměrové parametry pm*, h* a s* kde /1/ je ve vztahu
angular positions with
vit v libovolné úhlové pozici,
k posuvu profilu x 2 pro sérii W63 ( a=63 mm, i=30)
je provedeno se zřetelem
Fig. 4: adimensional parameters pm*, h* and s* based on /1/ in relation respect to the casing; the
to the shifting of the profile x2 for the W63 series (h=63 mm, i=30)
rotating cover has a radial
na výrobu převodové skříně:
boční víko je osazeno kruhovým otvorem pro upev- hole to fix the breather plug; at any position of the
multi-fixing casing of the reduction unit, the side
nění odvzdušňovacího šroubu a při nasazení se jim
cover can be rotated in order to position the breather
před upevnění natočí tak, aby odvzdušňovací šroub
plug in the highest position so it can carry out its
byl vždy v horní části převodovky. Jeho funkci je
function of neutralizing the internal overpressures.
neutralizovat přetlak, který vzniká v důsletku oteplení
Polyglycol-based synthetic lubricants are chemically
převodovky v pracovním cyklu. Dalším řešeným
aggressive on compounds composing the rotating
problémem bylo použití polyglycelového syntetického
seals. Working with the Freundenberg Company in
maziva, které však působí agresivně na styčnou
performing special tests Bonfiglioli came up a solution
rotující plochu v místě těsnění. Tento problém byl
to effectively combat deterioration over time.
vyřešen odborníky ve společnosti Freudenberg, jež
provedel řadu testů u firmy Bonfiglioli , aby nalezl
efektivní řešení pro časovou výdrž materiálu.
Toothing geometries on worm stages.
.
Considerations made to date on worm toothing
Geometrie šnekového ozubení.
Zdůvodnění vyrábět stávající šnekové ozubení
Návrhu šnekového ozubení není obvykle připisována
velká důležitost. Obyčejně výrobce použije ozubení,
které navrhne technolog podle své zkušenosti, nebo
podle nástrojů (modulu), které jsou v tu či onu dobu
v závodě dostupné. Též se bere v úvahu šroubovice
pro jeden převodový stupeň a osová výška převodovky.
Geometrie ozubení je přizpůsobena šnekové hřídeli
s posunem profilu X 2 popsaném v bodě /1/.
Postup ozubení může být použít i když je nevhodný
pro konkrétní zatížení v aplikaci. V takovém případě
je však možné zvýšit výkon. U nových převodovek
série typu " W " bylo mnohými postupy docíleno
získání vyšší pevnosti a účinnosti ozubení.
design
The design of worm toothing is not usually attributed
a great deal of importance. Normally, it is besed on
the experience of the manufacturer, who interprets
the toothing geometries according to the tools
(modules) he has available. He also takes into account
that aworm screw may be used for more than one
ratio and distance between centres.Here, the geometry
of the wheels is adapted to these worm screws by
shifting the profile x2 as described in point /1/. This
procedure results in a toothing that can be used,
however one unsuitable for the loads applied. In this
case, there is a possibility of optimizing and increasing
the power. For the new “W” series a different
procedure was used to obtain a potentially higher
resistance and efficiency.
.
Optimalizace tvaru ozubení
Nový projekt šnekového ozubení bere v úvahu
osovou výšku a převodový stupeň jako základ pro
Optimized design
The new project for worm toothing took into
consideration that each distance between centres and
11
TECHNICKÉ INFORMACE
optimální řešení geometrie,
each ratio is besed on an
které přináší maximální
optimum geometry that
oddolnost při zlepšení
yields a maximum
účinnosti. Tento úkol byl
resistance while granting
řešen ve spolupráci
improved efficiency. This
s institutem pro výzkum
optimization was carried
a konstrukci převodovek
out in collaboration with
(FZG) -TU v Mnichově.
the institute for gear
Obr.5: Fyzikální parametry převodovek série W 63 i=30: Srovnání nové
Šnekové ozubení bylo
research and reduction unit
projekce se stávající
navrženo pomocí rozměconstruction (FZG) - TU
Fig. 5: Physical parameters of the W63 series i=30: Comparison
of the new project with the traditional project.
rových parametrů pm *
Munich.
pro střední tlak na straně
A worm toothing project such
h* tenkostěného pouzdra a hodnoty smyku s* podle
as this uses the adimensional parameters pm* for
normy DIN 3996 metodou B /2/.
the average pressure on the sides, h* for the thickness
Tyto parametry jsou nezávislé na velikosti, zatížení of the slot, and s* for the average value of the sliding
či druhu použitého maziva,ale jsou neopomenutélné
track according to DIN 3996 method B/2/. These
k použité geometrii ozubení. Jejich odvození je
reference parameters do not depend on size, load or
popsáno v bodě /3/ a /4/.
lubricant and therefore are related only to the
Objektivně nový projekt byl zaměřen na konstrukci
geometrie ozubení s menším počtem prametrů
a většími parametry pro sílu pouzdra. Za tímto účelem
byly provedeny studia s vydělenými parametry
geometrických hodnot (modul ozubení, průměr
šneku, posunutí profilu a pod.), které jednotlivě byly
podrobeny pro každou osovou výšku a převodový
poměr. Tento postup je v detailech popsán na příkladu převodovky série W63 s paramertrem x 2 na
(obr. 4). V rámci tohoto příkladu s převodovým stupněm
i=30 lze vidět , že pouzdro se zvětšuje stejně jako
profil posunutí na šnekovém kole, zatímco průměrný
pojezd smyku klesá.
Parametr tlaku v tomto příkladě zobrazuje minimální
profil posunutí x 2 = 0,35. Pro převodovku s malým
převodovým stupněm musíme parametr tlaku považovat
za rozhodující. Pro převodovky s velkým převodovým
stupněm ať vezmeme jakkoliv vyšší parametr pouzdra
nabývá vyššího významu.
Ve srovnání se standardními projekty se geometrie
ozubení založené na obměně parametrů pro své
příznivé výsledky stala rozhodující, protože v novém
projektu vykazovala 10 - 20 %. zlepšení. Viz (obr. 5).
Toto znamená, že v novém projektu můžeme očekávat
lepší pevnost a zvýšeníúčinnosti tak, že v mnoha
aplikacích můžeme použít menší velikost osové výšky.
12
geometry of the toothing used. How these parameters
have been derived is illustrated in points /3/ and /4/.
The objective of the new project was to obtain for
each toothing geometry the lowest coupling
parameters possible and the highest parameters
possible on the thickness of the slot. To this end,
studies were performed on parameters where the
separate geometry values (module, diameter of worm
screw, shifting of profile, etc.) were submitted to
variations for each distance between centres and
each reduction ratio.
This procedure is described in detail based on the
example of the W63 series of reduction units and the
parameter x2 (see Fig.4).
This figure shows that in terms of the example, with
the ratio i=30, the slot height increases as the profile
shift on the wheel increases, while the parameter for
the average sliding track decreases.
The pressure parameter in this example shows a
minimum profile shift x2=0.35. For reduction units
with small ratios the pressure parameter must be
considered a deciding factor. For reduction units
with large ratios, however, the slot height parameter
takes on more significance. Determining toothing
geometry based on this variation of parameters as
compared with standard projects has led to more
TECHNICKÉ INFORMACE
Pevnost
a účinnost
Použití fyzikálních
parametrů mám
poskytuje vypočíst příslušnou
pevnost a účinnost pro jakoukoliv aplikaci.
Tyto měřicí
techniky byly
poprvé definované z normy
DIN 3996/1
pro ověření
pevnosti z hlediska všech kritérií:
Obr. 10: Zkouška hlučnosti v semianechoické komoře Bonfiglioli Riduttori.
Fig. 10: Sound power reading in Bonfigloli Riduttori semi-anechoic chamber
advantageous
parameters in
the new project
by 10-20% (see
Fig. 5).
This means
that for the new
project we can
expect better
resistance and
improved
efficiencies so
that in many
cases the
smallest size
can be used for
application.
(nosnost, pružnost, zlom ozubení a další.) a též
z norem jimiž se v budoucnu bude řídit evropa ISO
14521/5
Porovnáním bezpečnostních faktorů a hodnot
vypočtených pro účinnost podle DIN 3996 mezi
mezi stávajícím projektem a novým projektem se
potvrdil nárust pevnosti a účinnosti.
Resistance and efficiency
Using the physical parameters at this point makes it
possible to calculate the respective resistance and
efficiency for any use.
These measurements have been defined here for the
first time on the basis of standard DIN 3996/1, given
that it verifies the resistance using different criteria
.
(wear, indentations, breakage of teeth, etc.), and also
Záruka úrovně pevnosti a účinnosti vypočtená
establishes the basis for the future international
z testových zkoušek
standard ISO 14521/5. A comparison of the safety
.
factors and
Údaje kroutícího
efficiency
momentu pro
v a l u e s
novou řadu vypocalculated in
čítané firmou
accordance
Bonfiglioli Riduttori
with DIN 3996
v souladu s normou
between pree x i s t i n g
DIN 3996 byly
projects and
prověřeny u celé
new projects
série testem na
confirms the
na houževnatost
i n c re a s e i n
jak převodovek
resistance
tak i elektropřeand
an
vodovek.
improvement in
Testy byly proveefficiency.
deny v reálných
Dynamická zkouška brzdy.
Dynamic test wiht brake
13
TECHNICKÉ INFORMACE
Kalená šneková hřídel, zabroušená a vyleštěná
Wormshaft from hardened steel, ground finisched on tooth profile.
Široký rozsah volby motorů.
K dispozici je i verze s integrovaným motorem na převodovku
Broad range of motor options.
Compact style also available.
Otvor pro odtok vody při oplachu převodovky
Through holes facilitate discharge of water after wash-down.
Integrovaná hliníková skříň.
Itegral Aluminium gearcase.
Boční víko s odvzdušňuvacím šroubem umožňující realizovat jakoukoliv montážní polohu.(patentováno).
Vented side cover adjusts to any mounting position (patent pending)
podmínkách na zkušební stolici pro šnekové převodovky
pod kontrolou výpočetní techniky. Byly založeny
na zkušenostech s cyklickým zatížením, opakovaným
startem, zpětnou rotací, právě tak jako zkoušky
s různými osovými výškami převodovek spojenými
propojených do jednoho kinematického řetězce.
Kromě časového průběhu byl sledován přenos
kroutícího momentu a stabilita otáček za účelem
prokázat platnost teoretických výpočtů přírustku
výkonu a zlepšení účinnosti.
Všechny zkoušky porovnávaly stávající běžně dostupné převodovky s novými typy a prokázaly jejich
lepší chod v celé řadě šnekových převodovek.
Výstupní kroutící moment
a vypočtené hodnoty účinnosti jsou
nyní testovány v již ve zmíněném institutu FZG
v Mnichově. Doposud známé výsledky potvrdily
u převodovek jak vyšší pevnost tak i vyšší účinnost.
Prototypová série šnekových převodovek byla testována ve výzkumném středisku firmy Bonfiglioli.
Pro definování účinnosti brzdy byly provedeny zkoušky
řízené počítači a zařízením na bázi sledování magnetického pole pomocí magnetického prachu jimž
se prokázalo jisté zlepšení při různých provozních
otáčkách v průměrné pracovní teplotě. Další srovnávací zkoušky byly provedeny při konstantním kr.
momentu a otáčkách k určení kvantitativního zisku
v rámci delšího časového provozu. Zkušební zařízení
14
Guarantee of the resistance and efficiency levels
calculated by means of tests
The catalogue torque values calculated on the basis
of DIN3996 were verified in a series of strenuous
tests with complete reduction units and gearmotors.
The catalogue torque values for the new series
calculated by Bonfiglioli Riduttori on the basis of
Din3996 were verified in a series of strenuous tests
with complete reduction units and gearmotors.
These tests were performed in very realistic conditions
on test benches for worm reduction units controlled
by computer. They included experiences with cyclical
load, repeated start-up, inversion of rotation direction,
as well as a series of tests with several worm reduction
units connected in a kinematic chain. In addition,
duration tests were carried out with torque and rpm
stable in order to approve theoretically calculated
power increases, as well as the improved efficiencies.
All tests performed to compare the new series of
worm reduction units with common reduction units
resulted in better operation for the worm reduction
units.
The output torque and efficiency values calculated
are presently undergoing testing at the institute for
gear research and reduction unit construction (FZG)
Tu Munich. The initial results confirm a higher
resistance and efficiency.
Prototype reduction units were tested at the
TECHNICKÉ INFORMACE
monitorovalo v reálném čase shodné zlepšení
všech vlastností nového optimalizovaného řešení
o proti stávajícímu provedení. Pevnost při záběru
kroutícím momentem ve špičkách byla ověřena
dynamickou, cyklickou zátěží s častým přerušováním
(tzv.cyklus start-stop) a zpětných chodem otáčení.
Časově každých 30 sekund s vysokou setrvačností
působící na vstup převodovky. Bylo tak činěno zdůvodu
kontroly všech technických propojení kroutícím
v kinematickém řetězci převodovky.
.
Hlučnost : vstupní předloha
Šnekové převodovky se vyznačují poměrně tichým
provozem. Problém s hlučností se projevuje až
u převodovek s předlohou na prvním (vstupním)
stupňi. Proto byl tento problém řešen na vstupním
páru čelních ozubených kol. Ke snížení hladiny
hlučnosti byl instalován pastorek přímo na výstupní
hřídel elektromotoru bez jakého-koliv poškození
ozubení. Pastorek je obvykle umístěný mezi dvěmi
ložisky (ložisko motoru a ložisko převodovky) tak,
že se okamžitě projeví i sebemenší nesouosost
hřídelí a přitom v daném místě z hlediska ekonomiky
postačí jen jedno ložisko. Ozubená kola jsou uzavřena
v ocelové tvrzené skříni , která je profilovaná tak,aby
hlučnost byla co nejnižší. Všechna odlitá pouzdra
pro umístění ložisek jsou verifikována podle propočtu
FEM ( viz. obr. 9), aby se zabránilo odchylkám jež by
mohly vést k poškožení ozubení převodovky. Síla
stěn a rozvržení materiálu skříně bylo optimalizovámo
tak, aby se efektivně snížily výrobní náklady a přená
šené zdroje hluku. Tato optimalizace
se prováděla v semianechoické
komoře, kde se srovnávací metotodou porovnávala síla zvuku
s optimalizačními stupňi hladin
hlučnosti. (Obr. č. 6).
.
.
.
.
.
.
.
Experimental Department of Bonfiglioli Riduttori.
With computer-controlled brake test benches using
magnetic powder, tests were made to define the
improvements in efficiency and average
temperatures at different operating speeds.
Other comparative tests of a longer duration were
conducted at constant torque and rpm to quantify
the gains in terms of duration. The test bench,
monitored in real time, revealed consistently
improved performance of the new optimized
solution compared to the traditional solution used
in the past.
The resistance of the mesh at torque peaks was
verified with dynamic load cycles with frequent
starts-stops and inversion in the rotation direction
(every 30 seconds) with high inertia applied at
the reduction unit output. This made it possible
to control all teh connections of torque
transmission along the kinematic chain of the
reduction units.
Noise levels: the input helical gears stage
Worm reduction units usually feature silent
operation. Problems of noise arise in the version
that has a helical gear pair at the input. To
improve the noise level, the electric motor was
connected to the input pinion without any risk
of damange to the toothing. The pinion is
usually supported by two bearings that guarante
alignment in the reduction unit, unlike more
economical solutions used
in the past that did not
guarantee precise mounting.
The gears are in
casehardened steel and fitted
with profile corrections
n e c e s s a r y f o r re d u c i n g
noise. All casting parts that
accommodate the bearings
were verified with FEM
calculations (Fig. 9) to
confirm the deflection and
misalignment under load
conditions that could affect
15
TECHNICKÉ INFORMACE
Rozměry ložisek, jejich selekce: vymezení vůle.
Axiální posuv šnekové hřídele je eliminován čtyřmi
kontaktními ložisky. Děje se tak s respektem vnitřních
pouzder, které vymezují dráhu šnekové hřídele s jistým
přesahem a doplňujícími kroužky, které pomáhají
zachytit axiální zatížení následkem tření.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
16
gear toothing. The thickness and distribution
of the material were optimized to reduce the
effects of loads transmitted on the mesh
precision and thus on the noise level.
During the optimization stages, comparative
sound power readings were made in teh semianechoic chamber at the Experimental Dept.
of Bonfiglioli Ridutori. (Fig. 6).
Bearing size and selection: controlled angular
backlash
The axial shift of the screw with respect to the
internal ring that could compromise the
features of the 4-contact bearing is eliminated
by means of an interference fit of the inside
track on the screw and with the application
(again for interference) of an additional ring
that aids in supporting the axial loads as a
result of friction.