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Präzisionsgetriebe Produktauswahl perspektivisch blau

Technischer Support für Getriebe

Hier finden Sie weitere Informationen über Getriebe und deren Anwendung. Wenn Sie Hilfe bei der Inbetriebnahme eines dieser Getriebe benötigen, wenden Sie sich bitte an unseren Support. Wenn Sie ein Angebot oder allgemeine Informationen über unsere Getriebe wie z.B. eine thermische Berechnung benötigen, kontaktieren Sie bitte unseren Vertrieb oder info[at]faulhaber.com.

FAQ

Ist die Drehrichtung aller FAULHABER-Getriebe reversibel?

Ja, unsere Planetengetriebe und Stirnradgetriebe sind für Links- und Rechtslauf konzipiert.

Warum sind die Getriebe nicht bereits korrekt auf das Drehmoment der Motoren abgestimmt?

Würde das vom Motor durch das Getriebe erzeugte maximale Dauerdrehmoment für jedes Getriebeverhältnis berücksichtigt, so würde für viele Untersetzungsverhältnisse das Getriebe-Nenndrehmoment deutlich überschritten. Würde FAULHABER alle Getriebe so konzipieren, dass sie dem vollen, von der Motor-Getriebe-Kombination erzeugten Drehmoment standhalten, müssten die Zahnräder im Inneren der Getriebe drastisch angepasst werden (größere Zahnbreiten, höhere Zahnteilung, andere Werkstoffe, etc.). Diese Anpassungen hätten ein deutlich größeres und teureres Produkt zur Folge.

Woher weiß ich, ob ich ein Planeten- oder Stirnradgetriebe verwenden soll?

Planetengetriebe fallen typischerweise in einen Anwendungsbereich der hohe Drehmomente bei sehr geringem Bauraum erfordert. Stirnradgetriebe kommen zum Einsatz wenn eine niedrige Stromaufnahme, eine geringe Geräuschentwicklung und ein hoher Wirkungsgrad gefordert sind. Nachteile bei der Verwendung von Planetengetrieben sind eine höhere Stromaufnahme, reduzierter Wirkungsgrad und höhere Geräuschentwicklung.

Wie kalkuliere ich anhand der Drehmomentbelastung an der Getriebeabtriebswelle die sich daraus ergebenden Betriebsbedingungen (Strom, Drehzahl, etc.) für eine Motor-Getriebe-Kombination?

Für ein allgemeines Beispiel gehen wir von der Motor-Getriebe-Kombination 1724T012SR + 16/7, mit einer Untersetzung von 43:1 aus, mit 12 Volt an den Motorklemmen und einem gewünschten Drehmoment an der Getriebeabtriebswelle von 71 mNm.

Das Getriebe 16/7 mit einem Untersetzungsverhältnis von 43:1 hat laut Datenblatt einen Wirkungsgrad von 70%. Das bedeutet, dass 30% des vom Motor erzeugten Drehmoments im Getriebe verloren gehen. Die einfachste Methode zum Ausgleich von Verlustwerten im Getriebe ist eine Erhöhung des Drehmomentbedarfs um den entsprechenden Wert und die Annahme eines Getriebewirkungsgrads von quasi 100% bei der Kalkulation. In diesem Beispiel erhöhen wir den Drehmomentbedarf am Getriebeabgang um 30%, wodurch sich für die Berechnung ein Drehmoment von 92 mNm ergibt.

Gesamtdrehmoment = 71 mNm x 1,3 = 92 mNm.

Das für den Motor zutreffende Drehmoment ergibt sich dann aus dem Gesamtdrehmoment geteilt durch das Untersetzungsverhältnis:

Motordrehmoment = 92 mNm / 43 = 2,1 mNm

Die Motordrehmomentkonstante ist die Proportionalitätskonstante die den Bezug zwischen Drehmoment an der Motorwelle und Strom in der Motorwicklung herstellt. In diesem Beispiel beträgt die Drehmomentkonstante für den Motor 1724T012SR 14,3 mNm/A, d.h., pro 1 A in der Motorwicklung liefert der Motor ein Drehmoment von 14,3 mNm. Der Kehrwert für die Motordrehmomentkonstante ist 0,070 A/mNm. Da das Drehmoment an der Motorwelle bereits bestimmt wurde (2,1 mNm), kann der Kehrwert der Drehmomentkonstante zur Berechnung des Motorstroms unter Berücksichtigung der externen Last verwendet werden:

Strom = 0,070 A/mNm x 2,1 mNm = 147 mA

Zur Überwindung der internen Reibung im Motor wird ein entsprechender Strom benötigt. Dieser Strom wird als Motor-Leerlaufstrom bezeichnet. Im vorliegenden Beispiel liegt der Wert bei 8 mA (Wert laut Motor-Datenblatt). Für den Antrieb der externen Last benötigt der Motor 147 mA, für die Überwindung der motoreigenen Reibung benötigt er 8 mA; dadurch ergibt sich für dieses Applikationsbeispiel eine Gesamtstromaufnahme von 155 mA.

Die Drehzahl eines DC-Motors ist eine lineare Funktion der Last die er antreibt. Die Proportionalitätskonstante zwischen Motordrehzahl und Motordrehmomentbelastung ist die Steigung der Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie. Diese Steigung wird wie folgt kalkuliert: die angegebene Leerlaufdrehzahl des Motors (Drehzahl bei Nennspannung und Nulllast) geteilt durch das Anhaltemoment (Stillstand und maximales Drehmoment). Im Beispiel mit Motor 1724T012SR ergibt sich die Steigung der Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie aus den folgenden Werten:

Steigung = DY/DX = -7900 min-1 / 10,5 mNm = -752 min-1 / mNm

Beachten Sie, dass die Steigung der Linie ein negativer Wert ist, d.h., dass es bei steigender Motorlast zu erhöhten Drehzahlverlusten kommt. Im Beispiel ergab sich eine Motorlast von 2,1 mNm. Daher ergibt sich aufgrund der externen Drehmomentbelastung ein Drehzahlverlust des Motors von:

Drehzahlverlust = -752 min-1 / mNm x 2,1 mNm = -1579 min-1

Ohne Last an der Motorwelle ergibt sich eine Motordrehzahl von 7900 min-1. Bei einer Last von 2,1 mNm ergibt sich ein Drehzahlverlust des Motors von 1579 min-1 bezogen auf die Leerlaufdrehzahl. In diesem Applikationsbeispiel ergibt sich die Motordrehzahl wie folgt:

Motordrehzahl = 7900 min-1 - 1579 min-1 = 6321 min-1

Die Motordrehzahl an der Getriebeabtriebswelle bei Last ist die Motordrehzahl geteilt durch die Getriebeuntersetzung. In diesem Beispiel:

Abtriebsdrehzahl = 6321 min-1 / 43 = 147 min-1

Zu Beginn dieser Kalkulation wurden die Verlustleistungen im Getriebe bereits berücksichtigt und müssen nicht erneut in Betracht gezogen werden.

Bitte kontaktieren Sie uns bei Fragen zur Berechnung Ihrer Applikation.

Gibt es andere Faktoren die ich bei der Wahl des richtigen Präzisionsgetriebes für meine Anwendung berücksichtigen muss?

Zur Kombination mit unseren Kleinstmotoren ist ein umfangreiches Sortiment an Planeten- und Stirnradgetrieben erhältlich. Zur Geräuschreduzierung bei hohen Drehzahlen bestehen die Zahnräder am Getriebeeingang aus Plastik (mit einigen wenigen Ausnahmen). Für Anwendungen mit hohen Drehmomenten sind die Eingangsstufen in Ganzmetallausführungen erhältlich. Zusätzlich zu unserem Standard-Produktsortiment besteht auch die Möglichkeit für kundenspezifische Anpassungen, je nach Applikationsanforderungen.

Bei der Wahl des Getriebes ist es wichtig, nicht zu vergessen, dass das Getriebe mehr als nur die Abtriebsdrehzahl und das Drehmoment der Abtriebswelle beeinflusst. Einige der Aspekte, die zu beachten sind:

Getriebespiel: Beim Getriebespiel handelt es sich um eine Eigenschaft des Aufbaus von Getriebe und Räderwerk, der Wellenspiel in beide Richtungen zulässt. Spiel kann durch großzügige Toleranzen in der Getriebekonstruktion, Verschleiß der Zahnräder im Laufe der Zeit, geringfügige Verarbeitungsfehler bei der Verzahnung, etc. entstehen. Es wird an der Abtriebswelle des Getriebes gemessen und liegt normalerweise zwischen 1-7 Grad. Getriebespiel ist abhängig von der Last und erhöht sich bei steigender Last entsprechend. In Positioniersystemen kann es durch Getriebespiel zu erheblichen Fehlern kommen. Dem muss entsprechend entgegengewirkt werden. Bei kleinen DC-Getriebemotoren werden die Drehgeber üblicherweise auf der Motorwelle und nicht auf der Getriebeabtriebswelle angebracht. Dadurch kann die Position des Motorankers von der erwarteten Position der Getriebeabtriebswelle um den Grad des Getriebespiels abweichen. Je nach Encoderauflösung und Getriebeuntersetzung kann ein Spiel von 3 Grad an der Getriebeabtriebswelle Hunderten von Encoderimpulsen am Motor entsprechen. Zum Beispiel: Beim Einsatz eines Encoders mit 512 Impulsen und einer Getriebeuntersetzung von 43:1 können 3 Grad Getriebespiel an der Getriebeabtriebswelle eine systematische Messabweichung von bis zu 183 Encoderimpulsen bedeuten.

Getriebespiel kann in einer Richtung vermieden werden, indem vor einer Bewegung eine Last an der Welle angelegt wird. Bei dynamischen bidirektionalen Applikationen kann das Getriebespiel elektronisch kompensiert werden, durch den Einsatz eines externen Absolutencoders für Vergleichswerte zum Encoder an der Motorwelle. Die Positionsregelung kann dann so programmiert werden, dass sie Positionsfehler ausgleicht. FAULHABER führt zudem spielarme Getriebe im Sortiment, um dem Getriebespiel mechanisch entgegenzuwirken. Das sind Stirnradgetriebe mit zwei Getriebesträngen deren gegensinniges Verdrehen und eine Vorspannung Getriebespiel verhindert. Zur Vermeidung von Getriebespiel in Ihrer Applikation, wenden Sie sich an einen unserer FAULHABER-Applikationsingenieure und lassen Sie sich beraten.

Wahl des Kugellagers: Kugellager kommen üblicherweise in Anwendungen mit hoher radialer und axialer Wellenbelastung zum Einsatz. Jedoch kann es in einigen Fällen durch die Kugellager zu einer erhöhten Geräuschentwicklung kommen. Werte zur Wellenbelastung entnehmen Sie bitte dem Getriebe-Datenblatt. Für Anwendungen mit niedrigem Drehmoment, geringer radialer Wellenbelastung und konstanter Last sind Sinterlager erhältlich. Eine kostengünstige Lösung stellen Keramiklager dar, die eine besonders lange Lebensdauer und verbesserte radiale Tragfähigkeiten aufweisen. FAULHABER bietet eine eigens entwickelte Serie an Keramik-Hülsenlagern. Bei diesen Lagerungssystemen kann der Nutzer deutlich höhere Radiallasten einsetzen, als bei herkömmlichen Bronze-Sinterlagern. Die Kosten für Keramiklager sind zudem deutlich geringer als bei Kugellagern.

Beim Aufpressen von Komponenten an die Getriebeabtriebswelle ist Vorsicht geboten. Wir empfehlen, die im Getriebe-Datenblatt angegebenen Grenzwerte der Aufpresskraft nicht zu überschreiten. Dies kann sonst zu einer Beschädigung der Lagerung oder der Zahnräder selbst führen. In manchen Fällen ist die Wellenlagerung der Getriebe (nur bei Kugellagern) mit einem kleinen Federring unterhalb des Sicherungsrings am Lager vorgespannt. Durch das Überschreiten des im Datenblatt angegebenen Grenzwerts der Aufpresskraft kann dieser Federring beschädigt und die Vorspannung am Lager aufgehoben werden. Das beeinträchtigt die Leistungswerte der Lagerung und sollte stets vermieden werden.

Schmierung: Ein entscheidender Faktor für die Getriebeleistung ist die Schmierung von Getriebe und Kugellager. Alle Getriebelager und Getriebestränge von FAULHABER besitzen eine Lebensdauerschmierung. Eine Nachschmierung ist nicht erforderlich und wird auch nicht empfohlen. Die Verwendung von nicht zugelassenen Schmierstoffen an den Getrieben oder Motoren oder um sie herum kann sowohl die Funktion als auch die Lebenserwartung negativ beeinflussen. Die Standardschmierung der Untersetzungsgetriebe gewährleistet eine optimale Lebensdauer bei minimaler Stromaufnahme im Leerlauf. Für eine erhöhte Lebensdauer und bei strengen Leistungsanforderungen sind die Getriebe in Metallausführung und spezielle Hochleistungsschmierungen erhältlich. Für den Betrieb im erweiterten Temperaturbereich und im Vakuum sind speziell geschmierte Getriebe erhältlich. Zur Anpassung der Schmierung an spezielle Umgebungsbedinungen, kontaktieren Sie einen unserer FAULHABER-Applikationsingenieure.

Eingangsdrehzahl und Drehrichtung: Die im Datenblatt des FAULHABER-Präzisionsgetriebes angegebene Eingangsdrehzahl ist die empfohlene Eingangsdrehzahl für maximale Getriebe-Lebensdauer. Diese Empfehlung bedeutet nicht, dass nur Getriebe-Eingangsdrehzahlen unterhalb dieses Werts zulässig sind. Der Wert kann als verlässlicher Mittelwert für den Betrieb betrachtet werden. Ihre Applikation erfordert möglicherweise nicht die maximale Lebensdauer des Getriebes. Die Eingangsdrehzahl kann je nach den gegebenen Leistungsanforderungen gefahrlos überschritten werden. Bei Fragen zur Getriebe-Eingangsdrehzahl, und lassen Sie sich beraten. Die Drehrichtung aller FAULHABER-Getriebe ist reversibel. Im Datenblatt finden Sie die Symbole = und ≠. Lassen Sie sich dadurch nicht verwirren. Das deutet lediglich auf Folgendes hin: Bei einer positiven Spannung am Pluspol des Motors und einer negativen Spannung am Minuspol entspricht die Drehrichtung der Getriebeabtriebswelle (je nach Untersetzung) der Drehrichtung des Motors oder nicht. Bei jeglichen Fragen zu technischen Daten aus unseren Datenblättern können Sie sich gerne jederzeit an einen unserer Applikationsingenieure wenden und sich beraten lassen.

Blockieren, Halten und Reversierbetrieb: Das Blockieren unserer Getriebe bei anliegender Motorspannung wird nicht empfohlen. Aufgrund des breiten Bereichs an Getriebeuntersetzungen ist es sehr wahrscheinlich, dass der Motor selbst bei niedrigem Strompegel genügend Kraft besitzt, das Getriebe zu überlasten wenn es blockiert ist oder festgehalten wird. D.h., dass das am Motor erzeugte Drehmoment ausreicht, um Zähne der hinteren Getriebestufen oder sogar die Abtriebswelle abzubrechen. Ist die Blockierung des Getriebes nötig, um eine Applikation zu stoppen, so müssen entsprechende Strombegrenzungen sorgfältig eingestellt werden.

Von einem Reversierbetrieb unserer Getriebe wird abgeraten. Mit Reversierbetrieb ist gemeint, dass Drehmoment an der Getriebeabtriebswelle appliziert wird und von dort aus die Getriebeeingangsstufen angetrieben werden. Dadurch kann das Getriebe auf verschiedenste Arten beschädigt werden, einschließlich Blockieren der Zahnräder oder Abbrechen der Abtriebswelle.

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