Фундаментальная передача уровень механической мощности не изменился за несколько сотен лет — и это касается промышленных конструкций редукторов.“К большинству роторных электродвигателей подключается либо цепной привод, либо ременно-шкивный привод, либо зубчатая передача”, — сказал Брайан Денгел, генеральный менеджер KHK USA. “У каждого есть свои преимущества и недостатки, но ни один из них не устарел”, — добавил он.

Тем не менее, в последнее время в области проектирования зубчатых передач наблюдается рост числа зубчатых передач на заказ; наметилась тенденция к производству более совершенных коробок передач и сервомоторных агрегатов; а также переход отрасли к винтовым зубчатым передачам и другим эффективным вариантам.

“За последнее десятилетие многое в проектировании систем передачи энергии для автоматизации изменилось”, — сказал Марк Халлибертон, инженер-менеджер Motion Index Drives, производителя прецизионного индексирующего оборудования и систем передачи данных для роботов с седьмой осью. “Мы наблюдаем значительный сдвиг в сторону небольших конструкций и приложений для OEM-производителей и конечных пользователей, что, в свою очередь, позволяет использовать в автоматизации коробки передач меньшего размера и серводвигатели”, — добавил Halliburton. Что касается электродвигателей, то многие инженеры, разрабатывающие индексирующее оборудование, обеспокоены эффективностью двигателя и хотят убедиться, что используемые двигатели переменного тока эффективны более чем на 90% для экономии электроэнергии. “Здесь силовые передачи, которые мы используем в качестве зубчатых редукторов, имеют улучшенную интегральную конструкцию для экономии места и повышения эффективности”.

Это всего лишь один пример того, как поставщики компонентов для движения выполняют больше работ по интеграции и проектированию для достижения целей пользователей, таких как эффективность, и было бы трудно найти конструкцию, не затронутую почти универсальным спросом OEM-производителей и инженеров—технологов на предварительную разработку для удовлетворения конкретных геометрических требований, таких как что ж. Поэтому, учитывая увеличение числа таких запросов, производители редукторов разработали способы упрощения интеграции редукторов.

Показательный пример: примерно в 2000 году GAM Enterprises была лидером по затратам на несколько компонентов для движения, но рост недорогого зарубежного производства должен был изменить ситуацию. “Таким образом, мы перешли к массовому кастомизированию, которое позволяет инженерам настраивать конечный продукт из широкого спектра стандартных компонентов — тогда это была новая концепция”, — сказал Крейг Ван ден Эйвонт, президент GAM Enterprises.”Фактически, мы продвинули концепцию еще на шаг вперед, чтобы быстро создавать даже пользовательские компоненты движения ”.

Компания берет свое начало с продажи сильфонных муфт, но сейчас известна своей зубчатой продукцией, которую она начала производить в 1998 году. Ее индивидуальные коробки передач стали доминировать при выпуске продукции по индивидуальному заказу; ее последний набор предложений решает проблемы в другой области — установке линейных приводов.

“Поставщик мог бы получить стандартный привод за одну или две недели, но если им требовалось крепление двигателя для этого привода, особенно такого, который не входил в стандартную линейку продуктов, это могло занять шесть или восемь недель”, — объяснил Ван ден Эйвонт.

“Итак, мы повторили то, что делали с коробками передач, и предложили комплекты для крепления двигателя. Сегодня мы можем взять любой привод, любой двигатель и любую коробку передач и изготовить это крепление по индивидуальному заказу, обработать его и отправить в течение недели”. В качестве доказательства того, насколько это полезно для промышленности, сегодня множество компаний, производящих приводы, поставляют стандартные и уникальные крепления для двигателей от GAM.

Другие также способствуют росту спроса на полуфабрикаты. “Традиционно мы поставляли большой выбор шестерен с минимальными прямыми отверстиями и ступицами большого размера, чтобы позволить конечным пользователям модифицировать наши стандартные шестерни”, — сказал Денгель.

“Пользователи могут повернуть ступицу вниз, открыть отверстие, добавить шпоночный паз, нарезать резьбу для установочных винтов или иным образом модифицировать базовую шестерню в соответствии со своими требованиями к конструкции. Но в связи со значительным спросом на готовые изделия с отверстиями мы создали линейку зубчатых колес с добавленной стоимостью, чтобы удовлетворить эту потребность. Мы рассмотрели наиболее распространенные размеры отверстий и шпонок для каждого предлагаемого нами редуктора и создали полустандартный продукт, который мы назвали нашей серией J”, — сказал Денгель.

Эти изделия «точно в срок» изготавливаются по индивидуальному заказу со стандартными отверстиями и шпоночными пазами в течение двух-трех рабочих дней со склада gear product, поэтому инженеру-проектировщику не нужно выделять на это время в цехе, и оно переходит непосредственно к сборке.

“Многие из наших систем являются модульными, и мы продаем менее затратные решения для комплексной интеграции редукторных двигателей — особенно если проектировщик заранее знает, какие проблемы были решены в предыдущих итерациях, и консультируется с нами до завершения проектирования своей новой машины или продукта. В конце концов, зачем изобретать велосипед?” — сказал Габриэль Вензин, президент базирующейся в Цинциннати компании ABM Drives.

Для такой внутренней инженерной поддержки требуются расширенные услуги. “Мы реорганизовали нашу службу технической поддержки продаж, чтобы обеспечить максимальное время реагирования на запросы клиентов или отделов продаж на местах — 24 часа. Кроме того, мы расширили наше глобальное присутствие, открыв технический центр в Китае. Важно иметь местное присутствие, говорить на местном языке и понимать культуру клиентов”, — сказал Вензин.

“Мы считаем, что для продажи надлежащей продукции конечным пользователям производитель редукторов должен иметь опытный инженерный персонал, который будет поддерживать конечных пользователей и подтверждать, что выбранные ими редукторы подходят для конкретных применений. Мы позволяем инженерам—проектировщикам загружать 3D-модели CAD с нашего веб-сайта, чтобы они могли выбрать то, что им нужно, и не создавать что-то с нуля — это отличная экономия времени. В настоящее время мы работаем над добавлением генератора пользовательских CAD-моделей gear, который позволит конечным пользователям просматривать их дизайн, прежде чем запрашивать ценовое предложение, что сократит время получения ценового предложения после того, как мы рассмотрим их дизайн ”, — сказал Денгель.

Некоторые отрасли промышленности, включая электронную мобильность, упаковку и оборудование для бездорожья, в настоящее время требуют новейших разработок в области трансмиссии. “Электромобили будут продолжать подталкивать индустрию к потребности в легких высокоэффективных приводах и двигателях. Это относится к погрузочно-разгрузочным работам с участием человека и внедорожникам, а также автономным транспортным средствам внутри предприятия и AGV,” отметил Вензин из компании ABM Drives.

“Мы считаем, что индустрия упаковочного оборудования наиболее динамична в плане требований к продукции на заказ”, — сказал Денгель. “Многие машиностроители имеют стандартный дизайн, но настраивают каждую упаковочную линию в соответствии со спецификациями своих клиентов. Это приводит к пользовательской настройке почти в каждом случае. Хотя некоторые компоненты взаимозаменяемы, конструктивные различия могут потребовать изготовления специального изделия для каждой машины.”

Одно конкретное приложение демонстрирует, как инженеры используют множество компонентов редуктора для улучшения заданной конструкции. “Никому не нравятся шумные системы отопления и охлаждения, и это касается систем на биомассе, оснащенных шнековыми приводами. За последние десять лет ABM Drives объединила множество технологий для создания бесшумных и высокоэффективных приводов, включая алюминиевые корпуса и винтовые, скошенные, самоцентрирующиеся шестерни. Есть причина, по которой вы не делаете колокольчики из алюминия”, — отметил Вензин.

Конструкция зубчатого колеса демонстрирует смешанное использование новых производственных опций и инструментов. “Индустрия 4.0 уже повысила требования к подключению производственных и транспортных линий, а также к мониторингу отдельных критически важных редукторов. Напротив, 3D-печать позволяет гораздо быстрее создавать прототипы, но поскольку большинство компонентов коробок передач и двигателей производятся в больших объемах, я не вижу, чтобы 3D сейчас было конкурентоспособным”, — сказал Вензин.

“Что касается аддитивного производства и 3D-печати, то эти технологии отлично подходят для создания прототипов с точки зрения подгонки, ощущения и проверки концепции, но они еще не достигли скорости традиционного производства”, — согласился Денгель. “Как таковые, они полезны в исследованиях и разработках gear, но не в производстве. У нас были клиенты, которые говорили нам, что они могут изготовить редуктор за четыре часа; мы производим 100 таких же редукторов за один час. Эффективности пока нет”.

Однако на горизонте появляются новые материалы. “Мы видим, что углеродное волокно широко применяется в автомобилестроении, и нет никаких причин, по которым более качественная и недорогая обработка не приведет к внедрению композитных зубчатых передач. Вес всегда вызывает беспокойство, и любая технология, которая помогает снизить его, будет быстро внедрена, когда экономика обретет смысл”, — сказал Вензин.

Опять же, другие отраслевые эксперты согласны с Вензином.

На недавнем MD&M West в Анахайме, Калифорния. Компания KHK продемонстрировала прототип редуктора, изготовленного из пластика, армированного углеродным волокном (углепластик), материала, все более распространенного в спортивном снаряжении, высокопроизводительных автомобилях и яхтах. (Образцы KHK изготовлены из термопластика PA6/CF20% производства Toray Plastic Precision.) Таким образом, углепластик вскоре может предложить еще один усовершенствованный вариант снаряжения для аэрокосмической промышленности, беспилотных летательных аппаратов и автомобилестроения. Углепластиковые шестерни дороги, но чрезвычайно легки и (во многих случаях) во много раз прочнее стальных.