UNICASE — termin koji je skovao Sumitomo i koji je široko prihvaćen u proizvodnji preciznih pužnih reduktora — opisuje kućište lijevano u jednom komadu, sa sjedištem ulaznog ležaja, sjedištem izlaznog ležaja, komorom za zupčanik i montažnim nožicama integriranim u jedan odljevak obrađen kao cjelina. Konvencionalna alternativa je podijeljeno kućište sastavljeno od dva ili tri odvojena odljevka spojena vijcima na liniji razdvajanja. Strukturna razlika između dva dizajna je dublja nego što detalji proizvodnje sugeriraju i oblikuje krutost, preciznost poravnanja, vibracije i ekonomičnost vijeka trajanja rezultirajućeg pužnog reduktora. Članak u nastavku kvantificira inženjerske kompromise i identificira gdje specifikacija UNICASE opravdava svoju premiju u cijeni 12-25%.

 

Šta je UNICASE - i zašto se razlikuje od podijeljenih kućišta

Kućište pužnog reduktora UNICASE lijeva se kao jedan neprekinuti komad, a zatim se obrađuje na CNC uređaju koji drži cijelu ovojnicu dok se svako sjedište ležaja, otvor za uljno brtvilo, montažna površina i inspekcijski otvor režu u jednom postavljanju. Geometrijski rezultat je da sve funkcionalne površine dijele zajednički referentni okvir unutar ponovljivosti CNC mašine - obično ±5-10 µm. Podijeljeno kućište postiže ista sjedišta ležaja lijevanjem dvije polovice, obradom svake u svom vlastitom postavljanju, a zatim njihovim spajanjem vijcima. Vijčani spoj uvodi grešku poravnanja iz tri nezavisna izvora: reference podešavanja svakog odljevka, kompresije zaptivke na liniji razdvajanja i raspodjele momenta vijaka.

Tradicionalni podijeljeni dizajn bio je inženjerska norma do 1980-ih jer je pojednostavljivao livenje (manji dijelovi, manje jezgara) i omogućavao lak pristup montaži. UNICASE je postao praktičan kako su CNC obradni centri postali dovoljno veliki da montiraju kućišta pužnih reduktora u jednom postavu, a jezgre za livenje postale dovoljno precizne da isporučuju kvalitetne monoblok odlivke bez prečice u ravni razdvajanja. Danas kompromis više nije tehnička sposobnost - oba procesa funkcionišu - već optimizacija troškova naspram performansi u svim klasama primjene.

Sumitomo, SEW, Bonfiglioli i Korea Ever-Power nude UNICASE pužne reduktore uz konvencionalna podijeljena kućišta na preklapajućim veličinama okvira. Premija na cijenu varira između proizvođača i okvira, ali se dosljedno nalazi u rasponu 12-25% u odnosu na uporedivu specifikaciju podijeljenog kućišta. Da li će se premija isplatiti zavisi od klase rada, osjetljivosti pogonjene opreme na poravnanje i granice buke/vibracija primjene.

Problem podijeljenog kućišta - poravnanje i gubitak krutosti

Sklopovi s podijeljenim kućištem pate od dva inženjerska kompromisa koja monoblok dizajn eliminira konstrukcijom. Prvi je poravnanje ležaja i sjedišta. Budući da se svaka polovina kućišta obrađuje u vlastitom CNC postavci, otvor ležaja na gornjoj polovini ne može se odnositi na otvor ležaja na donjoj polovini osim kroz referentnu vrijednost ravni razdvajanja - a ta referentna vrijednost unosi toleranciju kompresije zaptivke i varijabilnost momenta vijaka u mjerenje sastavljenog proizvoda. Koncentričnost izmjerena na terenu između sjedišta ulaznog i izlaznog ležaja na tipičnom pužnom reduktoru s podijeljenim kućištem na sredini okvira pada u raspon od ±40-80 µm; na UNICASE ekvivalentu iznosi ±15-25 µm.

Razlika od 30-50 µm je bitna jer mreža pužnog reduktora očekuje da osa pužnog vratila bude okomita na osu vratila točka s odstupanjem od 100 µm pri tipičnim promjerima koraka. Greška u poravnanju ležaja od 60 µm troši više od polovine dostupnog budžeta za poravnanje prije bilo kakvog faktora instalacije. Preostala margina mora apsorbirati toplinsko širenje, ravnost osnovne ploče, paralelnost spojnice i druge tolerancije na terenu. UNICASE u suštini vraća proizvođaču budžet za poravnanje unutar kućišta, ostavljajući više prostora za faktore instalacije.

Drugi kompromis je krutost okvira. Spoj razdjelne linije pričvršćen vijcima se savija pod silama reakcije zupčanog zahvata jer se brtva komprimira, a vijci elastično rastežu. Monoblokovni odljevci nemaju takav spoj - isti slučaj opterećenja proizvodi 30-45% manji otklon na sjedištima ležajeva, što održava uzorak kontakta zupčanog zahvata centriran i smanjuje dinamičko pobuđivanje u cijelom radnom opsegu.

UNICASE proizvodnja — pristup monobloka s jednim lijevanjem

Proizvodnja UNICASE-a počinje u ljevaonici. Kalup mora formirati cijelo kućište kao jednu jedinicu - uključujući unutrašnju šupljinu koja postaje komora zupčanika - koristeći pješčanu jezgru ili uzorak izgubljene pjene koji se uklanja nakon lijevanja. Odljevak se hladi kao jedan komad, razvija zaostale napone ravnomjerno po sastavljenoj ovojnici, umjesto da se koncentrira na spojevima ravni razdvajanja, i stiže u mašinsku radionicu kao jedan radni komad. Provjera kvalitete odljevaka pužnih reduktora UNICASE u ljevaonici koristi kontrolu penetrantom boje na kritičnim površinama i ultrazvučnu kontrolu kroz područja sjedišta ležaja kako bi se otkrili unutrašnji defekti.

Mašinska obrada se odvija na horizontalnom CNC centru sa 4 ili 5 osa, pri čemu je kućište pričvršćeno na rotirajući sto. Uređaj se rotira kroz pozicije za svaki otvor ležaja, šupljinu zaptivke ulja, montažnu površinu i rupu za tipl - sve u odnosu na isti referentni okvir. Ponovljivost mašinske obrade u različitim pozicijama je obično ±5-10 µm na modernim centrima, što postavlja donju granicu UNICASE specifikacije poravnanja. Inspekcija nakon mašinske obrade potvrđuje koncentričnost, paralelnost i pravougaonost prije nego što se kućište opere, oboji ili anodizira i pošalje na montažu.

Premija na cijenu u odnosu na proizvodnju s podijeljenim kućištima dolazi iz tri izvora: složenijeg lijevanja (veći uzorak, pješčana jezgra za unutrašnju šupljinu, veća stopa odbacivanja u ljevaonici), dužih postavki obrade (puni prolaz s 5 osi u odnosu na jednostavnije rezove s 3 osi) i strožih zahtjeva za inspekciju. Prinos proizvodnje pužnih reduktora obično iznosi 90-95% na UNICASE-u u odnosu na 96-98% na podijeljenim kućištima, pri čemu odbačeni odljevci utječu na višu jediničnu cijenu.

Kvantificirana korist od krutosti — Deformacija pri nazivnom opterećenju

Prednost krutosti kod UNICASE-a najjasnije se pokazuje u otklonu sjedišta ležaja pod opterećenjem reakcije zupčanika. Vizualizacija u nastavku prikazuje tipične otklone pužnog reduktora predviđene metodom konačnih elemenata (FEM) i izmjerene na stolu na sjedištu izlaznog ležaja za pužni reduktor s ekvivalentnim okvirom u obje arhitekture kućišta, pri nazivnom opterećenju prema katalogu 100%.

Smanjenje otklona kod 40-45% je konzistentno u svim veličinama okvira - gubitak krutosti spoja na liniji razdvajanja otprilike se skalira s veličinom okvira, tako da se strukturna prednost UNICASE-a zadržava u cijelom rasponu. Za primjene gdje je tačnost položaja izlaznog vratila važna (pogoni alatnih mašina, indeksni stolovi, robotske ose), manji otklon se direktno prevodi u bolju ponovljivost pozicioniranja pod promjenom opterećenja.

Precizno poravnanje ležaja i sjedišta

Poravnanje ležaja i sjedišta koje se može postići na svakom dizajnu zavisi od tri izvora grešaka: ponovljivosti alatnog stroja, kvaliteta referenci podešavanja i neusklađenosti izazvane spojem. UNICASE u potpunosti eliminira treći izvor; druga dva podjednako doprinose objema arhitekturama. Sažetak u nastavku prikazuje tipične performanse poravnanja na pužnom reduktoru srednjeg okvira s detaljnim pregledom svakog doprinositelja. Za usklađene komplete pužnih zupčanika poravnatih s ležajevima koji imaju najviše koristi od preciznosti UNICASE-a, pogledajte naše referenca para puža i pužnih kotača.

Za primjene pužnih reduktora koji pokreću precizne rotacijske stolove, vretena alatnih mašina ili robotske ose, uža poravnanost od 40 µm direktno se prevodi u bolji kontaktni uzorak zupčanika, nižu emisiju buke i duži vijek trajanja ležaja. Ležajevi pužnih reduktora koji rade pri nazivnom kataloškom opterećenju s neusklađenošću od 60 µm (vidi L10), vijek trajanja je skraćen za 30-50% u poređenju s UNICASE poravnanjem od 20 µm.

Poboljšanja vibracija i akustike

Dva gore navedena poboljšanja pužnog reduktora - bolje poravnanje ležajeva i veća krutost okvira - kombiniraju se kako bi se smanjila emisija vibracija u cijelom rasponu radnih brzina. Vibracije izmjerene na terenu na pužnom reduktoru UNICASE pri nazivnom opterećenju obično su 4-7 dB ispod ekvivalentne jedinice s podijeljenim kućištem u istoj radnoj tački, s najvećim razmakom koncentriranim na osnovnoj frekvenciji zupčanika gdje je kombinacija poravnanja i krutosti najvažnija.

Akustična prednost je obično manje perceptivno upečatljiva od razlike između aluminijskog i lijevanog željeznog kućišta (koja iznosi 10-16 dB), ali se nadopunjuje s izborom materijala kućišta. UNICASE pužni reduktor od lijevanog željeza kombinira oba poboljšanja i pruža nivo buke polja 14-23 dB ispod jedinice s aluminijskim podijeljenim kućištem ekvivalentne snage i omjera. Za instalacije blizu granica izloženosti osoblja ili u okruženjima osjetljivim na akustiku, kombinacija je bitna.

Sekundarna prednost se ogleda u dužem zadržavanju vijaka. Pobuđivanje vibracijama pužnog reduktora polako otpušta vijke za montažu; niže vibracije produžuju interval ponovnog zatezanja vijaka. UNICASE jedinice obično rade 8.000-12.000 sati između planiranog ponovnog zatezanja u teškim industrijskim uslovima, dok ekvivalenti sa podijeljenim kućištem trebaju intervale od 4.000-6.000 sati kako bi održali isti integritet montaže.

Kompromis troškova — Kada se UNICASE isplati

Da li će se premija 12-25% UNICASE isplatiti zavisi od tri faktora primjene: osjetljivosti pogonske opreme na poravnanje, opsega vibracija i radnog ciklusa. Primjer u nastavku prikazuje matematiku isplativosti za tipičnu korejsku specifikaciju pužnog reduktora za preciznu proizvodnju - okvir 110 od 5,5 kW koji pokreće indeksni sto alatne mašine sa 8.000 sati rada godišnje.

Za specifikacije pužnih reduktora za preciznu primjenu, UNICASE premija se brzo isplaćuje. Za primjene pužnih reduktora koji nisu kritični (opći transporteri, lagani mikseri, indekseri za pakiranje bez strogih zahtjeva za položajem), uštede na održavanju same po sebi možda neće pokriti premiju - prednost u kvaliteti pokreće ekonomičnost, a tamo gdje se to ne primjenjuje, podijeljeno kućište ostaje isplativo.

Scenariji primjene za UNICASE specifikaciju

Osam korejskih i azijskih klasa primjene gdje je specifikacija pužnog reduktora UNICASE obično opravdana gore navedenom kombinacijom inženjerskih i ekonomskih karakteristika. Pregledajte širi opis Katalog pužnih reduktora za UNICASE okvire veličine koje odgovaraju ovim kategorijama primjene.

Često postavljana pitanja o UNICASE pužnom reduktoru

Urednik: Cxm