UNICASE – Sumitomo loodud ja laialdaselt täppis-ussiülekande reduktorite tootmises kasutusele võetud termin – kirjeldab ühes tükis valatud korpust, kus sisendlaagri pesa, väljundlaagri pesa, hammasratta võrgukamber ja kinnitusjalad on integreeritud üheks ühikuks töödeldud valandiks. Tavapärane alternatiiv on jagatud korpus, mis on kokku pandud kahest või kolmest eraldi valandist, mis on ühendusjoonel poltidega kokku kinnitatud. Kahe konstruktsiooni struktuuriline erinevus on suurem, kui tootmisdetailid viitavad, ning kujundab tulemuseks oleva ussiülekande reduktori jäikust, joondamise täpsust, vibratsiooni tunnusjoont ja kasutusea ökonoomsust. Allolev artikkel kvantifitseerib insenerikompromissid ja toob välja, kus UNICASE spetsifikatsioon õigustab oma 12-25% hinnalisa.

 

Mis on UNICASE – ja miks see erineb jagatud korpustest

UNICASE ussikäigukasti reduktori korpus valatakse ühe tervikliku tükina ja seejärel töödeldakse CNC-kinnitusvahendil, mis hoiab kogu ümbrist, samal ajal kui iga laagripesa, õlitihendi ava, kinnituspind ja kontrollava lõigatakse ühes seadmes. Geomeetriline tulemus on see, et kõigil funktsionaalsetel pindadel on CNC-masina korduvuse piires ühine tugiraamistik – tavaliselt ±5–10 µm. Poolitatud korpus saavutab samad laagripesad kahe poole valamise, mõlema eraldi seadmes töötlemise ja seejärel poltidega kokkuühendamise teel. Poltidega ühendus põhjustab joondusvea kolmest sõltumatust allikast: iga valandi seadistuse tugipunkt, tihendi ühendusjoone kokkusurumine ja poldi-pöördemomendi jaotus.

Traditsiooniline poolitatud disain oli inseneritöö normiks kuni 1980. aastateni, kuna see lihtsustas valamist (väiksemad osad, vähem südamikke) ja võimaldas hõlpsat juurdepääsu montaažiks. UNICASE muutus praktiliseks, kui CNC-töötluskeskused kasvasid piisavalt suureks, et kinnitada täielikke ussiülekande reduktori korpusi ühe seadistusega, ja kui valusüdamikud muutusid piisavalt täpseks, et toota usaldusväärseid monoblokkvalusid ilma eraldustasandi otseteeta. Tänapäeval ei ole kompromiss enam tehniline võimekus – mõlemad protsessid toimivad –, vaid kulude ja jõudluse optimeerimine rakendusklasside lõikes.

Sumitomo, SEW, Bonfiglioli ja Korea Ever-Power pakuvad kõik UNICASE ussiülekande reduktorite konstruktsioone koos tavapäraste jagatud korpustega kattuvate raamisuuruste vahemikega. Hinnalisa varieerub tootjate ja raamide lõikes, kuid jääb järjepidevalt 12-25% vahemikku võrreldes võrreldava jagatud korpusega spetsifikatsiooniga. Kas lisatasu tasub end ära, sõltub tööklassist, käitatava seadme joondustundlikkusest ja rakenduse müra/vibratsiooni piirangute piirväärtusest.

Jagatud korpuse probleem — joondamine ja jäikuse kadu

Jagatud korpusega komplektid kannatavad kahe tehnilise kompromissi all, mis monoblokk-konstruktsioonide puhul konstruktsiooni tõttu kõrvaldatakse. Esimene on laagripesa joondamine. Kuna iga korpuse pool on töödeldud oma CNC-seadmes, ei saa ülemise poole laagriava alumise poole laagriavaga viidata, välja arvatud eraldustasandi tugipunkti kaudu – ja see tugipunkt kannab tihendi kokkusurumistolerantsi ja poldi pöördemomendi varieeruvuse kokkupandud mõõtmistulemustesse. Tüüpilise keskmise raamiga jagatud korpusega ussikäigukasti reduktori sisend- ja väljundlaagripesade vaheline kontsentrilisus jääb vahemikku ±40–80 µm; UNICASE-ekvivalendil on see ±15–25 µm.

30–50 µm erinevus on oluline, sest ussiülekande reduktori võrk eeldab, et ussivõlli telg on tüüpiliste sammu läbimõõtude korral rattavõlli teljega risti 100 µm piires. 60 µm laagri joondusviga tarbib enne paigaldustegurit rohkem kui poole saadaolevast joondamise eelarvest. Ülejäänud varu peab absorbeerima soojuspaisumist, alusplaadi tasasust, siduri paralleelsust ja muid väljatolerantse. UNICASE tagastab sisuliselt korpusesisese joondamise eelarve tootjale, jättes paigaldustegurite jaoks rohkem ruumi.

Teine kompromiss on raami jäikus. Poltidega ühendusjoon paindub hammasratta ja hammasratta reaktsioonijõudude all, kuna tihend surutakse kokku ja poldid venivad elastselt. Monoblokkvaludel sellist ühendust pole – sama koormusjuhtum tekitab laagripesades 30–45% väiksema painde, mis hoiab hammasratta ja hammasratta kokkupuutemustri tsentreerituna ja vähendab dünaamilist ergutust kogu tööpiirkonnas.

UNICASE'i tootmine — ühe valuga monoblokk-meetod

UNICASE-vormi tootmine algab valukojas. Vorm peab moodustama kogu korpuse ühtse tervikuna – sealhulgas sisemise õõnsuse, millest saab hammasratta võrgu kamber –, kasutades liivasüdamikku või vahust mustrit, mis eemaldatakse pärast valamist. Valand jahtub ühe tükina, tekitab jääkpingeid ühtlaselt kogu kokkupandud ümbrises, mitte ei koondu eralduspindadele, ja saabub masinatöökotta ühe toorikuna. UNICASE ussiülekande reduktori valandite kvaliteedikontrolliks valukojas kasutatakse kriitiliste pindade värvainepenetratsioonikontrolli ja laagripesade piirkondade ultrahelikontrolli sisemiste defektide tuvastamiseks.

Töötlemine toimub 4- või 5-teljelisel horisontaalsel CNC-keskusel, mille korpus on kinnitatud pöörleva laua külge. Seade pöörleb läbi iga laagriava, õlitihendi õõnsuse, kinnituspinna ja tüübliava positsioonide – kõik viidates samale tugiraamistikule. Töötlemise korduvus positsioonide vahel on tänapäevaste keskuste puhul tavaliselt ±5–10 µm, mis määrab UNICASE-joondusspetsifikatsiooni alumise piiri. Töötlemisjärgne kontroll kinnitab kontsentrilisust, paralleelsust ja täisnurksust enne, kui korpus pestakse, värvitakse või anodeeritakse ja saadetakse kokkupanekuks.

Jagatud korpusega tootmisega võrreldes on kulude lisatasu tingitud kolmest allikast: keerukam valu (suurem muster, liivasüdamik sisemise õõnsuse jaoks, suurem praagiprotsent valukojas), pikemad töötlemisseadistused (täielik 5-teljeline läbimine vs lihtsamad 3-teljelised lõiked) ja rangemad kontrollinõuded. Ussülekande reduktori tootmise saagis on UNICASE-korpusega tavaliselt 90-95% ja jagatud korpusega 96-98%, kusjuures praagitud valandid kajastuvad kõrgemas ühikuhinnas.

Jäikuse eelise kvantifitseerimine — läbipaine nimikoormusel

UNICASE'i jäikuse eelis ilmneb kõige selgemini laagripesa läbipaindes hammasratta reaktsioonikoormuse all. Allolev visualiseering näitab tüüpilisi FEM-prognoositud ja stendil mõõdetud ussiülekande reduktori läbipaindeid väljundlaagripesas samaväärse raamiga ussiülekande reduktori puhul mõlema korpuse arhitektuuri korral kataloogi nimikoormusel 100%.

40-45% läbipainde vähenemine on ühtlane kõikide raamisuuruste puhul – ühenduskoha jäikuse kadu skaalal sõltub ligikaudu raami suurusest, seega kehtib UNICASE'i konstruktsiooniline eelis kogu seeria kohta. Rakenduste puhul, kus väljundvõlli asukoha täpsus on oluline (tööpinkide ajamid, indekseerimislauad, robotteljed), tähendab väiksem läbipainde otseselt paremat positsioneerimise korduvust koormuse varieerumisel.

Laagripesa joondamise täpsus

Iga konstruktsiooni puhul saavutatav laagripesa joondus sõltub kolmest veaallikast: tööpingi korduvus, seadistuse võrdluskvaliteet ja liigendist tingitud joondusviga. UNICASE välistab kolmanda allika täielikult; ülejäänud kaks panustavad võrdselt mõlemasse arhitektuuri. Allolev kokkuvõte näitab tüüpilist joondusjõudlust keskmise raamiga ussiülekande reduktoril koos iga panustaja üksikasjaliku jaotusega. UNICASE-täpsusest kõige rohkem kasu saavate sobitatud laagritega joondatud ussi-ratta komplektide kohta vaadake meie... ussi ja ussiratta paari viide.

Ussülekande reduktorite rakenduste puhul, mis käitavad täppis-pöördlaudu, tööpinkide spindleid või robottelgi, tähendab 40 µm tihedam joondus otseselt paremat hammasratta ja hammasratta kokkupuutemustrit, madalamat müraemissiooni ja pikemat laagrite kasutusiga. Ussülekande reduktori laagrite puhul, mis töötavad nimikoormusel 60 µm joondustühtlusega, lüheneb L10 eluiga 30-50% võrra võrreldes 20 µm UNICASE joondusega.

Vibratsiooni ja akustika täiustused

Kaks ülaltoodud ussikäigu reduktori täiustust – parem laagrite joondus ja suurem raami jäikus – vähendavad koos vibratsiooni kogu töökiiruse vahemikus. UNICASE ussikäigu reduktoril nimikoormusel mõõdetud vibratsioon on tavaliselt 4–7 dB madalam kui samaväärsel jagatud korpusega üksusel samas tööpunktis, kusjuures suurim vahe on koondunud hammasratta hambumise põhisagedusele, kus joonduse ja jäikuse kombinatsioon on kõige olulisem.

Akustiline eelis on tavaliselt vähem tajutav kui alumiiniumi ja malmist korpuste vaheline vahe (mis on 10–16 dB), kuid see lisandub korpuse materjali valikule. UNICASE malmist ussülekande reduktor ühendab mõlemad täiustused ja tagab väljamüra algtasemed 14–23 dB madalamal kui sama võimsuse ja suhtega alumiiniumist kahekorpuseline seade. Personali kokkupuute piirnormide lähedal või akustiliselt tundlikes keskkondades paigaldamisel on kombinatsioon oluline.

Teiseks eeliseks on poltide pikem püsivus. Ussülekande reduktori vibratsiooniergutus lõdvendab kinnituspolte aeglaselt; madalam vibratsioon pikendab poltide ümberpingutamise intervalli. UNICASE-üksused töötavad rasketes tööstuslikes tingimustes tavaliselt 8000–12 000 tundi plaanipäraste ümberpingutuste vahel, samas kui jagatud korpusega ekvivalendid vajavad sama kinnituse terviklikkuse säilitamiseks 4000–6000 tundi.

Kulude tasakaal – kui UNICASE end ära tasub

See, kas 12-25% UNICASE'i lisaväärtus tasub end ära, sõltub kolmest rakendustegurist: käitatava seadme joondustundlikkusest, vibratsioonipiirangu ulatusest ja töötsüklist. Allolev näide näitab tüüpilise Korea täppistootmise ussiülekande reduktori spetsifikatsiooni kulude ja tasuvuse suhet – 5,5 kW raam 110, mis käitab tööpingi indekseerimislauda 8000 tundi aastas.

Täppisrakenduste ussreduktorite spetsifikatsioonide puhul tasub UNICASE'i lisatasu end kiiresti ära. Mittekriitilise koormusega ussreduktorite rakenduste (üldkonveierid, kerged segistid, pakendiindekseerijad ilma kitsaste positsiooninõueteta) puhul ei pruugi hoolduskulude kokkuhoid üksi lisatasu katta – kvaliteedieelis on majanduslikku kasu ja seal, kus seda ei rakendata, jääb jagatud korpus kuluoptimaalseks.

UNICASE spetsifikatsiooni rakendusstsenaariumid

Kaheksa Korea ja Aasia rakendusklassi, kus UNICASE ussiülekande reduktori spetsifikatsioon on tavaliselt õigustatud ülaltoodud inseneri- ja majandusteaduse kombinatsiooniga. Sirvige laiemat valikut. ussiülekande reduktori kataloog nendele rakenduskategooriatele vastavate suurusega UNICASE-raamide jaoks.

UNICASE ussikäigu reduktori KKK

Toimetaja: Cxm