Przekładnie walcowe ERC01–ERC04 – oznaczenia, przełożenia i dobór rozmiaru

Przekładnie walcowe ERC w wielkościach ERC01, ERC02, ERC03 i ERC04 to reduktory zębate, które zmniejszają prędkość obrotową silnika elektrycznego i proporcjonalnie zwiększają moment na wale wyjściowym. Wybiera się je tam, gdzie liczy się wysoka sprawność, cicha praca i umiarkowane przełożenie, a układ napędu nie wymaga wyprowadzenia wału pod kątem prostym, jak w przekładni ślimakowej.

Na pierwszy rzut oka oferta serii ERC wygląda na długą listę podobnych pozycji: ta sama wielkość przekładni występuje w kilkunastu przełożeniach i z kilkoma kołnierzami wejściowymi. Gdy jednak zrozumie się, jak zbudowane jest oznaczenie, wybór sprowadza się do trzech decyzji: jaka prędkość ma być na wyjściu, jaki moment musi przenieść przekładnia i do jakiego silnika ma pasować kołnierz.

W tym poradniku wyjaśniamy, co oznacza każdy element nazwy, jakie zakresy przełożeń obejmują poszczególne wielkości, jak policzyć prędkość i moment na wyjściu oraz na co zwrócić uwagę przy montażu. Wartości liczbowe podajemy jako typowe – wiążące są zawsze dane z tabliczki znamionowej i dokumentacji producenta przekładni.

Przekładnie walcowe ERC – budowa i zastosowania

Przekładnia walcowa przenosi napęd za pomocą kół zębatych o osiach równoległych. W reduktorach przemysłowych stosuje się zwykle koła o zębach skośnych (śrubowych), które zazębiają się płynniej niż koła o zębach prostych, dzięki czemu przekładnia pracuje ciszej i równiej. Aby uzyskać przełożenie rzędu kilkudziesięciu, łączy się w jednej obudowie dwa lub więcej stopni redukcji. Reduktory tego typu buduje się najczęściej w układzie współosiowym, w którym wał wyjściowy leży w osi wału silnika. Dokładny układ wałów i wymiary przyłączeniowe danej wielkości sprawdź na rysunku wymiarowym producenta.

Najważniejsza cecha użytkowa przekładni walcowej to wysoka sprawność. Pojedynczy stopień zębaty traci typowo zaledwie kilka procent mocy, więc nawet przekładnia wielostopniowa oddaje na wyjściu zdecydowaną większość mocy silnika. Przekłada się to na mniejsze nagrzewanie, mniejsze zużycie energii i możliwość pracy ciągłej bez nadmiernego wzrostu temperatury oleju. Drugą stroną tej cechy jest brak samohamowności: przekładnia walcowa nie zablokuje obciążenia po wyłączeniu silnika. Jeśli napęd podnosi lub utrzymuje ciężar, potrzebny jest hamulec, najczęściej silnik z hamulcem elektromagnetycznym.

Typowe zastosowania przekładni walcowych to przenośniki taśmowe i rolkowe, mieszadła, podajniki ślimakowe, napędy wentylatorów i pomp o niskich obrotach, urządzenia w przetwórstwie spożywczym i rolnictwie oraz wszędzie tam, gdzie napęd pracuje długo i bez przerw. Szczegółowe porównanie obu konstrukcji – sprawności, hałasu, kosztów i ograniczeń – znajdziesz w artykule przekładnia ślimakowa a walcowa – porównanie konstrukcji, dlatego tutaj skupiamy się wyłącznie na serii ERC.

Jak czytać oznaczenie przekładni ERC

Nazwa każdej pozycji w serii ma ten sam schemat. Weźmy przykład ERC 02 i=20,08 80B5 i rozłóżmy go na części.

Przełożenia w tej serii nie są okrągłymi liczbami, jak 1/20 czy 1/40 w reduktorach ślimakowych, lecz wynikają z liczby zębów kół na poszczególnych stopniach. Dlatego w ofercie spotkasz wartości takie jak 3,82, 14,62 czy 53,33. Przy przeliczaniu prędkości używaj dokładnej wartości z oznaczenia, a nie wartości zaokrąglonej. Różnice między rodzajami kołnierzy omawiamy szerzej w artykule o formach montażowych silników B3, B5 i B14.

Przełożenia i kołnierze w wielkościach ERC01–ERC04

Poniższa tabela zbiera zakresy przełożeń i kołnierzy wejściowych, w jakich poszczególne wielkości występują w ofercie sklepu. Prędkość wyjściowa jest policzona orientacyjnie dla silnika czterobiegunowego o prędkości 1400 obr/min.

Warto zauważyć prawidłowość widoczną w całej serii: największe przełożenia są dostępne tylko z mniejszymi kołnierzami silnika, a najmniejsze przełożenia – z kołnierzami największymi. Na przykład ERC01 z przełożeniem 53,33 występuje wyłącznie z kołnierzem 63 i 71, a ERC03 z przełożeniem 3,74 obejmuje kołnierze aż do 112. Wynika to z fizyki: przy dużym przełożeniu moment na wyjściu rośnie niemal proporcjonalnie, więc silnik o dużej mocy szybko przekroczyłby dopuszczalny moment obudowy. Producent ogranicza więc kombinacje do takich, które mają sens wytrzymałościowy.

Jeśli potrzebujesz prędkości niższej niż ok. 26 obr/min, sama przekładnia walcowa z tej serii jej nie zapewni przy silniku 1400 obr/min. Rozwiązaniem może być silnik wolnoobrotowy 900 obr/min, przekładnia ślimakowa o dużym przełożeniu albo połączenie przekładni ślimakowej z modułem redukcyjnym, które opisujemy w poradniku o tym, jak reduktor wstępny pozwala uzyskać bardzo duże przełożenia.

Dobór rozmiaru przekładni walcowej krok po kroku

Dobór sprowadza się do sprawdzenia prędkości, momentu i dopasowania mechanicznego. Poniższa procedura zakłada, że znasz moc i prędkość silnika oraz charakter obciążenia maszyny.

1. Wyznacz wymaganą prędkość wyjściową n2. Wynika ona z prędkości roboczej maszyny, np. prędkości taśmy i średnicy bębna. Przełożenie liczysz ze wzoru i = n1 / n2, gdzie n1 to znamionowa prędkość silnika z tabliczki (np. 1390 obr/min, a nie zaokrąglone 1400).
2. Wybierz najbliższe dostępne przełożenie. Jeśli wymagana jest dokładna prędkość, sprawdź, czy różnica kilku procent nie wpływa na proces. Dokładną korektę zapewni falownik.
3. Policz moment na wyjściu. W przybliżeniu M2 [Nm] = 9550 × P [kW] / n2 [obr/min] × η, gdzie η to sprawność przekładni (dla przekładni walcowej wielostopniowej przyjmuje się zwykle ok. 0,94–0,97; dokładną wartość podaje producent).
4. Uwzględnij współczynnik pracy. Przy pracy równomiernej kilka godzin dziennie wystarczy współczynnik bliski 1, przy uderzeniach, częstych rozruchach i pracy całodobowej stosuje się wartości 1,25–1,5 i większe. Moment znamionowy przekładni z karty katalogowej musi być większy od iloczynu M2 i tego współczynnika.
5. Sprawdź obciążenie promieniowe wału wyjściowego. Koło pasowe, zębatka lub łańcuch obciążają łożyska wału. Dopuszczalną siłę promieniową odczytasz z dokumentacji – im bliżej obudowy osadzisz koło, tym lepiej.
6. Dopasuj kołnierz do silnika. Wielkość mechaniczna i forma (B5 lub B14) muszą być identyczne po stronie silnika i przekładni.

Przykład: silnik 0,75 kW, 1400 obr/min, wielkość 80 B5, przekładnia o przełożeniu 20,08. Prędkość wyjściowa wynosi ok. 1400 / 20,08 ≈ 70 obr/min. Moment na wyjściu to ok. 9550 × 0,75 / 70 × 0,95 ≈ 97 Nm. Przy współczynniku pracy 1,25 szukamy przekładni o momencie znamionowym nie mniejszym niż ok. 122 Nm dla tego przełożenia. Ten sam tok obliczeń, rozpisany szerzej dla przekładni ślimakowych, przedstawiamy w poradniku o tym, jak obliczyć przełożenie i moment obrotowy.

Kołnierz B5 czy B14 i dopasowanie wału silnika

Przekładnie ERC mają kołnierz wejściowy z gniazdem na czop silnika, dlatego silnik montuje się bezpośrednio, bez sprzęgła. Wielkość mechaniczna określa średnicę czopa: według IEC dla wielkości 63 jest to typowo 11 mm, dla 71 – 14 mm, dla 80 – 19 mm, dla 90 – 24 mm, a dla 100 i 112 – 28 mm. Kołnierz B5 jest większy i mocowany śrubami przechodzącymi przez otwory przelotowe, B14 jest mniejszy, z otworami gwintowanymi w kołnierzu silnika. Silnika z kołnierzem B14 nie da się zamontować do przekładni z gniazdem B5 i odwrotnie, nawet przy tej samej wielkości mechanicznej.

Przed zamówieniem odczytaj z tabliczki znamionowej silnika jego wielkość i formę montażową, a w razie wątpliwości zmierz średnicę czopa i rozstaw otworów. Ten prosty krok eliminuje najczęstszy problem przy kompletowaniu napędu: przekładnię dobraną prawidłowo pod względem momentu, ale niepasującą do posiadanego silnika. Jeśli wolisz uniknąć samodzielnego zestawiania, rozważ gotowy zespół – argumenty za i przeciw zebraliśmy w artykule motoreduktor jako gotowy zespół czy silnik i reduktor osobno.

Montaż, smarowanie i uruchomienie przekładni walcowej

Przekładnia walcowa jest konstrukcją prostą w obsłudze, ale kilka zasad decyduje o jej trwałości. Poniższa lista kontrolna obejmuje czynności przed pierwszym uruchomieniem i w trakcie eksploatacji.

• Sprawdź pozycję montażową przewidzianą przez producenta i ilość oleju dla tej pozycji. Zmiana pozycji pracy może wymagać innej ilości oleju oraz przełożenia korka odpowietrzającego.
• Jeśli przekładnia ma korek transportowy, przed uruchomieniem zastąp go korkiem odpowietrzającym w najwyższym punkcie obudowy.
• Posmaruj czop silnika pastą montażową, wsuń go w gniazdo bez użycia młotka i dokręć śruby kołnierza na krzyż.
• Montuj przekładnię na sztywnej, płaskiej podstawie. Skręcanie obudowy na nierównej powierzchni obciąża łożyska i uszczelnienia.
• Elementy na wale wyjściowym (koła, sprzęgła) nasuwaj ściągaczem lub z podgrzaniem, nie wbijaj ich młotkiem.
• Pierwsze godziny pracy prowadź przy obniżonym obciążeniu, obserwując temperaturę obudowy i ewentualne wycieki.
• Wymieniaj olej zgodnie z interwałem z dokumentacji; przy pracy w wysokiej temperaturze i w zapyleniu skracaj interwał.

Podłączenie silnika do sieci oraz dobór zabezpieczeń wykonuje osoba z uprawnieniami elektrycznymi (SEP), zgodnie z PN-EN 60204-1 w przypadku maszyn. Jeśli napęd przez dłuższy czas będzie czekał na montaż, zapoznaj się z zasadami opisanymi w poradniku o magazynowaniu i pierwszym uruchomieniu silnika i reduktora.

Najczęstsze pytania

Czy przekładnia walcowa ERC jest samohamowna?

Nie. Wysoka sprawność przekładni walcowej oznacza, że obciążenie może obrócić wał wyjściowy po zaniku zasilania. Przy podnoszeniu lub utrzymywaniu ciężaru zastosuj silnik z hamulcem lub hamulec zewnętrzny.

Czy mogę zamontować silnik 2800 obr/min do przekładni ERC?

Mechanicznie tak, jeśli zgadza się kołnierz, ale prędkość wyjściowa będzie dwukrotnie wyższa. Sprawdź w dokumentacji dopuszczalną prędkość wejściową i weź pod uwagę wyższy poziom hałasu oraz temperatury oleju.

Czym różnią się ERC03 i ERC04, skoro mają podobne przełożenia?

Wielkością obudowy i dopuszczalnym momentem. ERC04 przyjmuje większe silniki i przenosi wyższy moment przy tych samych przełożeniach, dlatego wybiera się ją przy cięższych obciążeniach lub wyższym współczynniku pracy.

Jak dokładnie liczyć prędkość wyjściową?

Podziel znamionową prędkość silnika z tabliczki przez przełożenie z oznaczenia. Przy obciążeniu prędkość silnika asynchronicznego jest nieco niższa od synchronicznej, dlatego nie licz z wartości 1500 obr/min.

Czy przekładnię ERC można sterować falownikiem?

Tak, przekładnia nie stawia tu ograniczeń. Przy pracy z niską częstotliwością pamiętaj jednak o chłodzeniu silnika i o tym, że moment wyjściowy nadal nie może przekroczyć wartości dopuszczalnej dla przekładni.

Przekładnie walcowe w ofercie sklepu

Wszystkie wielkości i przełożenia omówione w tym poradniku znajdziesz w kategorii przekładnie walcowe ERC01–ERC04. Przykładem konfiguracji z obliczeń powyżej jest przekładnia ERC 02 i=20,08 z kołnierzem 80B5. Do niej pasuje silnik o wielkości mechanicznej 80, który wybierzesz w kategorii silniki trójfazowe kołnierzowe B5. Przed zamówieniem porównaj moment wyjściowy i dopuszczalne obciążenia z kartą katalogową producenta.