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Puissance requise

La puissance requise est l’un des facteurs les plus importants lors de la spécification d’un motoréducteur et correspond à la puissance mécanique requise par l’application, mesurée en watts ou en chevaux. La puissance est déterminée par la vitesse et le couple nécessaires à l’application et n’est pas toujours facile à déterminer pour le client dans les applications complexes. Mesurer ou calculer les exigences de l’application est la première étape critique dans la sélection du moteur et du réducteur et l’optimisation du produit du client.

Puissance (watts) = Couple x RPM x 0.10472 1 cheval-vapeur electrique (HpE) = 746.000w
Couple = Puissance (watts) / (RPM x 0.10472) 1 cheval-vapeur métrique (HpM) = 735.499w
RPM = Puissance (watts) / (Couple x 0.10472) 1  cheval-vapeur mécanique (Hpl) = 745.670w
Celsius à Fahrenheit F = 9/5C + 32 Fahrenheit à Celsius C = 5/9(F – 32)

Couple

Le couple est la force multipliée par la distance, les unités courantes étant le Nm, le lb-pi et l’oz-in (tableau de conversion affiché).

Une fois le couple requis défini, il est également essentiel de comprendre la vitesse requise. La vitesse est définie en rad/s – les équations présentées ci-dessous s’en chargent et utilisent le régime le plus courant.

La puissance mécanique calculée donne une bonne indication de la taille du motoréducteur nécessaire, mais ce n’est qu’une indication car les mêmes watts de sortie du moteur peuvent être obtenus dans des configurations « basse vitesse avec un couple élevé » ou « haute vitesse avec un couple faible ».

ncm gcm lb-in lb-ft oz-in
Nm 1 10.973 8.85 0.738 141.6
gcm 981×10-6 1 8.68×10-3 72×10-6 13.89×10-3
lb-in 0.113 1152.13 1 0.0833 16
lb-ft 1.356 13.825×103 12 1 192
oz-in 7.062×10-3 72.007 0.0625 5.21×10-3 1

Graphiques de vitesse de rotation

Les graphiques couple-vitesse affichent les informations fournies par le fournisseur du motoréducteur sur les performances du produit et constituent un outil important lors du choix d’un moteur électrique. Ils montrent les subtilités des performances du moteur ou du moteur et du réducteur avec le couple de sortie affiché à toutes les vitesses, probablement jusqu’à la limite du décrochage.

Grâce à ces graphiques simples du couple et de la vitesse du motoréducteur, et au couple et à la vitesse déterminés pour l’application, il est possible de voir si le motoréducteur sélectionné peut entraîner l’application à toutes les vitesses requises et combien de couple est encore disponible pour l’application si nécessaire.

Avec ce graphique, il est également possible de déterminer le besoin en courant (ampères) pour l’application, ce qui facilite la sélection de la commande de l’entraînement et de la protection du moteur (comme indiqué). Parvalux publie généralement les données relatives aux motoréducteurs sous forme de tableau en raison du grand nombre de combinaisons et de variantes possibles, mais les courbes couple-vitesse sont produites en interne sur une sélection de dynamomètres.

Exemple : Le graphique présenté est celui d’un moteur à courant continu PM63 avec un réducteur à roue à vis sans fin GB9. On peut déterminer que si l’application nécessite 30 Nm, la vitesse de sortie du réducteur sera de 37 tr/min et nécessitera 11 ampères. Si la charge augmente à 50Nm, la vitesse diminue à 33RPM et nécessite 17Amps.

Limites thermiques de la boîte de vitesses

Gearbox Type Thermal Rating (Watts)
Composite Bronze
S 20 25
M 38 45
MB, MF 40 48
L, LH LB, LF, LHB, LS, LSH 60 72
G, GH 100
SS 25 30
MM 45 54
MBM 47 58
SIW 28 38
MIW 50 65

 

Les limites thermiques de la boîte de vitesses sont un facteur limitatif lorsque les motoréducteurs sont utilisés au-delà du cycle de service continu normal S1.

Ce cycle de service continu est très probablement le cycle de service affiché dans le graphique Couple-Vitesse, mais Parvalux a de nombreuses années d’expérience dans l’optimisation de l’application et dispose de données complètes sur nos réducteurs pour une utilisation intermittente..

Les limites nominales approximatives des réducteurs Parvalux peuvent être calculées pour un cycle de travail continu et intermittent en utilisant les informations ci-dessous :

Cycle de service continu (S1)

L’indice thermique du réducteur peut être calculé à l’aide de la formule suivante :

Cote thermique approximative (W) = ((RPM final x Couple (Nm)) / 9,55) x (1/n) – 1

n = rendement de la boîte de vitesses (disponible sur demande)

Cycle de service intermittent

Pour un service intermittent, la puissance thermique de la boîte de vitesses (voir tableau)
est augmentée en la valeur thermique appropriée du réducteur par le facteur x :

x = √(100% / Cycle de service %)

S1 Continuous Duty Cycle The motor works at a constant load for a long enough time to reach temperature equilibrium
S2 Short Time Duty Cycle The motor works at a constant load but not long enough to reach temperature equilibrium. Rest periods allow the motor to reach ambient temperature
S3 Intermittent Periodic Cycle Sequential, identical run and rest cycles with constant load. Temperature equilibrium is never reached. Starting current has little effect on temperature rise
S4 Intermittent Periodic Duty with Starting Sequential, identical start, run, and rest cycles with constant load. Temperature equilibrium is not reached, but starting current affects temperature rise
S5 Intermittent Periodic Duty with Electric Braking Sequential, identical cycles of starting and running at a constant load and running with no load. No rest periods
S6 Continuous Operation with Intermittent Load Sequential, identical cycles of starting and running at a constant load and running with no load. No rest periods
S7 Continuous Operation with Electric Braking Sequential, identical cycles of starting and running at a constant load and electric braking. No rest periods
S8 Continuous Operation with Periodic Load & Speed Changes Sequential, identical cycles run at constant load and given speed, then run at other constant loads and speeds. No rest periods

Rendement

Lors du choix d’un moteur électrique, le rendement est un facteur essentiel. Le rendement du moteur et de la boîte de vitesses ainsi que le rendement combiné est un sujet à part entière, mais il faut normalement tenir compte d’autres variables que le rendement dans le processus de sélection.

Parvalux a une grande expérience dans la comparaison des différentes technologies de moteurs et de réducteurs et dans l’évaluation du compromis entre ces technologies dans une application donnée. L’expérience de Parvalux dans l’approvisionnement de nombreuses industries est sans précédent et permet de discuter rapidement de la technologie adéquate pour l’application. Pour les équipementiers qui ont besoin de gros volumes, il est possible de construire des « plates-formes technologiques » utilisant différentes technologies afin de comparer empiriquement les données dans l’application, mais de nombreuses variables non liées à la performance doivent inévitablement être ajoutées au processus de sélection lors de la recherche de l’efficacité finale (coûts, avantages commerciaux, complexité du système, etc.)

Un exemple très simplifié des « compromis » à faire en matière d’efficacité est présenté dans le tableau ci-dessous pour un treuil fonctionnant sur batterie.

Technology Type PMDC Motor & Worm Wheel Gearbox
Pros Cons
Simple components Lower efficiency
Many ratios won’t back-drive
Simple controller
Simple maintenance
Low cost
Technology Type Brushless Motor & Epicyclic Gearbox
Pros Cons
Higher efficiency Complex components
Extended battery life Electronic controller
Quiet May back-drive
May need brake
Greater cost

 

Cet exemple est certainement subjectif, écrit dans le contexte d’un treuil à batterie et non exhaustif, mais il démontre d’autres facteurs à prendre en compte pour l’efficacité. En outre, seules deux combinaisons technologiques ont été prises en compte, alors que de nombreuses autres combinaisons technologiques moteur/boîte de vitesses pourraient être comparées. Lorsque vous comparez les groupes de technologies pour une efficacité optimale, vous pouvez choisir un moteur sans balais avec un réducteur épicycloïdal, qui, en général, vous donnerait la meilleure efficacité, mais à un coût et une complexité supplémentaires. Par exemple, un treuil peut avoir besoin de s’auto-entretenir (ne pas bouger lorsque l’alimentation est coupée mais que la charge est toujours appliquée), ce qu’un réducteur à vis sans fin peut réaliser en raison de son inefficacité.

Le réducteur épicycloïdal peut ne pas être autonome en raison de son efficacité accrue, ce qui nécessite des éléments supplémentaires tels qu’un frein mécanique et toutes les complexités de contrôle qui l’accompagnent. Le coût du frein supplémentaire, de sa commande, ainsi que du contrôleur PWM pour le moteur sans balais, peut être considérable par rapport à la simplicité d’un moteur à courant continu permanent et d’un réducteur à vis sans fin. L’expérience de Parvalux avec les nombreuses technologies que nous pouvons offrir vous fera gagner du temps lors du choix d’un moteur électrique et d’une technologie de réducteur pour votre application.

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