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Jul 08, 2023

극한의 주변 조건에 맞게 기어모터를 설계하는 방법

마일스 부디미르 | 2018년 4월 10일 기어모터 설계에 대한 몇 가지 간단한 조언을 따르면 기어모터가 가장 극한 환경에서 작동하도록 보장할 수 있습니다. Gabriel Venzin ABM Drives 사장

마일스 부디미르 | 2018년 4월 10일

기어모터 설계에 대한 몇 가지 간단한 조언을 따르면 기어모터가 가장 극한 환경에서 작동하도록 보장할 수 있습니다.

가브리엘 벤진대통령ABM 드라이브 주식회사

기어모터 애플리케이션을 설계하는 것은 다소 "정상적인" 조건에서 충분히 어렵습니다. 여기서 정상이란 실온, 안정적이거나 일반적인 습도 및 고도와 같은 것을 의미합니다. 해당 애플리케이션을 극한 환경에 놓으면 디자인이 더욱 복잡해집니다. 하지만 꼭 그럴 필요는 없습니다. 극한의 주변 조건에서 기어모터 애플리케이션을 설계하는 사람이라면 준수할 때 설계 성공을 보장하는 데 도움이 되는 몇 가지 지침이 있습니다.

첫째, 기본 사항 기어 모터는 기어 감속기와 전기 모터의 조합입니다. 기어모터 출력 샤프트에서 가장 중요한 두 가지 요소는 rpm과 토크입니다. 직각, 직선 또는 평행 샤프트 기어박스는 영구 자석 AC, AC 유도 또는 브러시리스 DC 모터와 결합될 수 있습니다.

여기에서 설명하는 기어모터 애플리케이션은 냉동고, 가열되지 않은 시설 또는 인클로저와 같은 고압 물 분사에 노출되지 않습니다. 이 제품은 지게차 및 전기 자동차, 리프팅 기술, 건설 장비, 포장 기계는 물론 부둣가 크레인 호이스트, 트롤리 및 교량 드라이브 등의 응용 분야에 사용됩니다.

목표는 쉽게 접근할 수 없기 때문에 유지 보수가 적고 극한의 주변 조건에 노출되어 수십 년 동안 기어모터를 작동시키는 것입니다. 극한의 온도와 고도에서 기어모터는 기계적으로 크게 다르지 않습니다. 주로 윤활, 듀티 사이클, 가열 또는 냉각 고려 사항 및 건축 자재 선택입니다. 따라서 이러한 팁은 기존 시스템을 업그레이드하는 데에도 사용될 수 있습니다.

우리가 이야기하고 있는 일반적인 유형의 기어모터에는 3.2~40미터톤의 하중을 들어 올리는 호이스트 구동 기어모터가 포함됩니다. 이 제품은 드럼 직경 140~405mm 및 4/1 리빙에서 리프팅 속도 4~8m/분을 위한 3단계 평행 샤프트 기어박스가 있는 2.5~38kW 비동기 원통형 로터 모터로 구동됩니다. 일반적인 극 전환 모터(8/2극)가 사용됩니다. 가변 속도는 극도로 느린 시동과 제동을 통해 부하 변동을 최소화하는 가속 및 감속 램프용 인버터로 프로그래밍됩니다.

좋은 시작은 애플리케이션이 작동될 과거의 극한 온도 조건과 설계와 관련될 수 있는 기타 고유 조건에 대한 데이터를 검토하는 것입니다. 다음 섹션에서는 온도, 고도, 습도와 이러한 요인이 기어모터 선택에 영향을 미치는 방식을 다룰 것입니다.

ABM Drives의 극한 환경용 기어모터의 3D CAD 모델입니다.

온도

온도가 -40C로 떨어지면 기어모터는 어떻게 되나요? -40°C(-40°F)에서 +60°C(+140°F)까지 연성 철 1미터가 0.123mm 팽창합니다. 이것이 우리가 여기서 다룰 온도 범위입니다.

고도는 우리가 다룰 또 다른 극단입니다. 내연기관의 경우 일반적으로 해발 1,000피트마다 전력 손실이 3~4%입니다. 따라서 10,000피트에서 300마력을 내는 자동차는 30~40마력을 잃게 됩니다. 밀도가 낮다는 것은 압축률이 낮다는 것을 의미합니다. 대기 중의 실제 물질(주로 산소, 질소 및 아르곤)이 실린더로 유입되므로 압축률이 낮아집니다. 기어모터의 경우 이는 열을 발산할 대기가 적다는 것을 의미합니다.

극한 온도를 보상하는 방법은 무엇입니까? (표준 온도 범위는 -20 ~ +40°C입니다.) 일반적인 극단적인 온도 변동은 지게차가 -30˚C 냉동고에서 +40°C 도크 도어로 이동할 때입니다. 극도로 추운 조건(-40˚ C)부터 매우 더운 조건(+60˚ C)까지 모두 다음 사항을 해결해야 합니다.

기어박스 오일 – 합성 윤활유는 잦은 시동 및 정지, 고부하, 시스템 충격, 저온 또는 고온 서비스, 오일 서비스 간격 연장 요구사항, 작동 온도 감소 외에 내부 마찰 감소 등의 이유로 광유가 성능 한계에 도달했을 때 사용됩니다. 또한 점도 손실 없이 더 높은 온도에서 작동하여 잔류물을 형성하고 거품에 대한 저항성을 제공합니다. 석유 제품은 +100°C 이하에서 성능이 저하되기 시작하는 반면, 합성 탄화수소 윤활유는 +125°C에서도 잘 기능합니다. 합성섬유는 극한의 저온 이점도 제공합니다. 또한 석유 제품보다 증기압이 낮아 윤활유가 분해되지 않도록 하는 중요한 요소입니다. 합성 윤활유의 화학적 균질성은 석유 기반 윤활유보다 더 큰 하중 전달 능력, 더 높은 점도 지수, 더 나은 윤활성, 더 높은 효율성 및 확장된 서비스 가능성을 가져옵니다.