Een tandwielkast, ook wel reductiekast genoemd, is een apparaat dat veel wordt gebruikt in mechanische transmissiesystemen. De functie is het omzetten van het ingangstoerental en koppel van een motor of andere aandrijfbron naar een uitgangstoerental en koppel dat geschikt is voor een specifieke toepassing.
Door verschillende tandwielcombinaties te gebruiken, kan een tandwielkast diverse overbrengingsverhoudingen en koppeluitgangen realiseren, waardoor het een essentieel onderdeel is van mechanische transmissiesystemen. De primaire functie is het verlagen van het toerental en het verhogen van het koppel.
LET OP: Tandwielkasten genereren geen koppel; ze geven het alleen door.
Het nominale koppel van een tandwielkast verwijst naar het maximale continue koppel waarvoor deze is ontworpen. Het overschrijden van dit koppel kan schade of uitval veroorzaken. Het toelaatbare piekkoppel verwijst naar het maximale koppel dat de tandwielkast gedurende korte tijd kan verdragen, doorgaans enkele seconden of minder. Deze waarde is afhankelijk van het ontwerp van de tandwielkast, de materiaalkeuze en de belasting- en bedrijfsomstandigheden waaraan deze moet voldoen.
Onder normale bedrijfsomstandigheden moet het uitgangskoppel onder het nominale koppel blijven om een betrouwbare werking en voldoende levensduur te garanderen.
Het werkelijke uitgangskoppel van een reductiemotor is het koppel dat wordt geleverd aan de uitgaande as van de tandwielkast nadat de motor aan de tandwielkast is gekoppeld. Dit kan worden berekend met de volgende formule:
Uitgangskoppel tandwielkast = Motorkoppel × Reductieverhouding × Rendement tandwielkast
Neem de 17HS15-1584S-MG10 als voorbeeld. Dit product combineert een 17HS15-1584S stappenmotor met een MG17-G10 tandwielkast.
De koppelwaarden voor en na installatie van de tandwielkast worden weergegeven in de onderstaande tabel:
| Motortoerental (RPM) | Motorkoppel (Nm) | Uitgangstoerental tandwielkast (RPM) | Koppel reductiemotor (Nm) | Berekend koppel (Motorkoppel × Overbrengingsverhouding × Rendement) |
|---|---|---|---|---|
| 10 | 0,3259 | 100 | 2,49 | 2,9331 |
| 15 | 0,31 | 150 | 2,62 | 2,79 |
| 20 | 0,31 | 200 | 2,8 | 2,79 |
| 25 | 0,29 | 250 | 2,53 | 2,61 |
| 30 | 0,26 | 300 | 2,23 | 2,34 |
| 35 | 0,24 | 350 | 1,98 | 2,16 |
| 40 | 0,19 | 400 | 1,73 | 1,71 |
| 45 | 0,19 | 450 | 1,49 | 1,71 |
| 50 | 0,15 | 500 | 1,54 | 1,35 |
Zoals te zien is, komt het werkelijke uitgangskoppel van de reductiemotor over het algemeen overeen met de berekende waarden. Wanneer een hoog koppel vereist is, kunt u daarom flexibel verschillende motor- en tandwielkastcombinaties selecteren met de juiste reductieverhoudingen.
Betekent een grotere reductieverhouding altijd een hoger uitgangskoppel?
Het antwoord is nee. Bij het selecteren van een tandwielkast resulteert een hogere reductieverhouding niet automatisch in een hoger bruikbaar uitgangskoppel. De theoretische waarde berekend met de formule mag het nominale koppel van de tandwielkast niet overschrijden; anders wordt de levensduur verkort en kan zelfs permanente schade optreden.