Analyse van motorassen in miniatuur- en kleine versnellingsmotoren

Miniatuur tandwielmotoren bestaan uit een motor en een reductietandwielkast. De motor dient als de energiebron, werkend op hoge snelheid met relatief laag koppel. De roterende beweging van de motor wordt via de motor tandwiel (inclusief wormwielen) op de motoras overgebracht naar de reductietandwielkast. Daarom is de motoras een van de meest kritische componenten in miniatuur tandwielmotoren.

I. Materiaal motoras

Bij de keuze van het asmateriaal moet rekening worden gehouden met koppelvereisten, bewerkbaarheid, corrosiebestendigheid en in sommige gevallen magnetische eigenschappen, afhankelijk van het motorontwerp. Veelvoorkomende asmaterialen zijn hoogwaardig koolstofstaal, roestvrij staal, gelegeerd staal en gecarboniseerd staal. De meest gebruikte materialen zijn:

1. SAE 1141 & 1144 Staal (Equivalent aan Chinees 45# Staal):

   • Meest gebruikt in de industrie vanwege de lage kosten en gemakkelijke verkrijgbaarheid.

   • Gemakkelijk te bewerken.

   • Belangrijkste nadeel: gevoelig voor roest, vereist roestwerende oliecoating tijdens gebruik.

2. SAE 416 Roestvrij Staal (Equivalent aan Y1Cr13):

   • Minder goed bewerkbaar, niet ideaal voor complexe kenmerken (bijv. schroefdraad op de asuiteinden).

   • Duurder dan 45# staal, goedkoper dan 303 roestvrij staal.

   • Veel gebruikt vanwege de corrosiebestendigheid.

3. SAE 420 Roestvrij Staal (Equivalent aan 2Cr13):

   • Vergelijkbare bewerkingsbeperkingen als 416.

   • Geprijsd tussen 45# staal en 416/303 roestvrij staal.

   • Biedt goede corrosiebestendigheid en wordt veel toegepast.

4. SAE 431 Roestvrij Staal:

   • Minder vaak gebruikt.

   • Hoger chroomgehalte, geschikt voor toepassingen met voedselcontact.

5. SAE 303 Roestvrij Staal:

   • Hogere kosten.

   • Zachtere materiaal, uitstekende bewerkbaarheid, geschikt voor complexe asgeometrieën.

II. Ontwerpen van motorassen

Wanneer het motor tandwiel en het eerste tandwiel in de tandwielkast in elkaar grijpen, wordt koppel gegenereerd. De passing tussen het motor tandwiel en de motoras heeft directe invloed op de transmissieprestaties. Veelvoorkomende as types zijn:

• Gladde as: Geschikt voor lichte belastingen en laag koppel.

• Platte as / D-type as: Ontworpen voor middelmatige belastingen.

• Gekartelde as: Ook geschikt voor middelmatige belastingen.

• As met spiebaan: Gebruikt in toepassingen met zware belasting en hoog koppel.

• Wormas: Een speciaal type gebruikt voor worm-en-tandwieloverbrengingssystemen.

Gladde as	Platte as / D-type as	Gekartelde as	As met spiebaan

III. Productievereisten voor motorassen

De productiekwaliteit van motorassen heeft directe invloed op de levensduur van miniatuur tandwielmotoren. Belangrijke vereisten zijn:

• Dimensionale precisie: Asdiameters kunnen worden gecontroleerd binnen ±0,002 mm.

• Oppervlaktebehandeling: Nikkel plating wordt vaak toegepast voor corrosiebescherming.

• Oppervlakteruwheid: Cruciaal om een juiste tandwiel-as passing en soepele werking te garanderen.

IV. Types van tandwielkast transmissieassen

Tandwielkasten worden geclassificeerd op vermogen (hoog vermogen of laag vermogen), en de transmissieassen verschillen dienovereenkomstig. Assen worden doorgaans onderverdeeld in ingaande assen en uitgaande assen.

1. Uitgaande as:

   • Verbindt de tandwielkast met het aangedreven mechanisme.

   • Werkt op veel lagere snelheid dan de ingaande as.

   • Kan worden aangepast in verschillende vormen: D-as, rond, dubbel plat, zeshoekig, vijfhoekig, vierkant, etc.

   • Gemaakt van metaal of technische kunststoffen, afhankelijk van de toepassing.

2. Ingaande as:

   • Verbindt de motor met de tandwielkast.

   • Brengt hoge snelheid over met laag koppel.

   • Eén uiteinde past in de behuizing om met tandwielen in elkaar te grijpen; het andere uiteinde is voorzien van een spiebaan voor de motoras.

   • Gebruikt een spiebaan ontwerp voor stabiele en snelle montage.

3. Functie & Verschillen:

   • Beide assen brengen vermogen over.

   • Ingaande as: hoge snelheid, klein koppel, kleinere diameter.

   • Uitgaande as: lage snelheid, hoog koppel, grotere diameter.
     
     

V. Oorzaken van oververhitting van lagers in miniatuur tandwielmotoren

Bij normale werking mogen de motorlagers niet oververhit raken. Overmatige verwarming kan het gevolg zijn van:

1. Lagerschade.

2. Vervuilde smeermiddel (vreemde deeltjes).

3. Onvoldoende smering.

4. Slechte kwaliteit smeermiddel of onjuiste viscositeit.

5. Onjuiste montage (lagers te los of te strak).

6. Uitlijnfouten tijdens installatie.

VI. Oorzaken van axiale speling in miniatuurmotoren

Axiale speling (beweging van de asuiteinden) in miniatuurmotoren kan ontstaan door:

1. Onjuiste passing tussen de rotor kern en de as.

2. Ontbrekende of beschadigde axiale ringen.

3. Magnetische middenuitlijnfouten tussen stator en rotor.

4. Axiale krachten gegenereerd door ventilatoren of propellers die aan de as zijn bevestigd.

Gevolgen zijn onder meer abnormale trillingen, geluid, lagerschade, doorbranden van de wikkelingen en verkorte levensduur van de motor. Axiale speling kan worden verminderd met behulp van golfringveren tussen de lagers en de eindkappen.

VII. Lagerselectie in planetaire tandwielmotoren

Planetaire tandwielmotoren worden veel gebruikt in smart home apparaten en andere toepassingen. Overwegingen bij de lagerselectie zijn:

• Veelvoorkomende types: Zelfinstellende rollagers, conische rollagers (enkele/dubbele rij), cilindrische rollagers, vierpuntslagers, kogellagers.

• Lagering ingaande as: Vereist hoge belastbaarheid vanwege hoge snelheid.

• Lagering tussenliggende as: Moet gecombineerde krachten van meerdere tandwieloverbrengingen aankunnen.

• Lagering uitgaande as: Lage snelheid, groter koppel; vereist hogere belastbaarheid indien onderhevig aan impact.

VIII. Oorzaken van breuk van tandwielkastassen

Breuk van de tandwielkastas is doorgaans het gevolg van:

1. Onjuiste selectie van motor-tandwielkast:

   • Nominaal koppel van de motor × reductieverhouding moet lager blijven dan het nominale koppel van het tandwielkastmodel.

   • Niet rekening houden met overkoppel kan leiden tot asbreuk.

2. Overmatig belastingskoppel:

   • Bedrijfskoppel dat de ontwerplimieten van de tandwielkast overschrijdt, verhoogt de spanning op de uitgaande as, wat leidt tot breuk.

IX. Geavanceerde oplossingen voor tandwielmaterialen

Voor toepassingen zoals baby rockers, schommelwiegjes, slimme zeepdispensers, micropompen, peristaltische pompen, membraanpompen, afvalvermalers, massageapparatuur, e-bikes en scheerapparaten,

In tandwielkast toepassingen ondervinden conventionele POM en nylon tandwielen vaak problemen zoals:

• Hoge geluidsniveaus.

• Onvoldoende slijtage- en vermoeiingsweerstand.

• Breekbaarheid (POM) of koppelbeperkingen (PA12, TPEE).

• Dimensionale instabiliteit door vocht (PA46).

Lihua Motor’s engineering oplossingen integreren geavanceerde tandwielmaterialen met de volgende kenmerken:

• Uitstekende slijtWeerstand.

• Geluidsarme prestaties.

• Hoge taaiheid.

• Corrosiebestendigheid.

• Dimensionale stabiliteit (niet beïnvloed door vochtigheid).

Deze materiaaleigenschappen verbeteren de betrouwbaarheid, geluidsreductie en levensduur van miniatuur tandwielmotoren aanzienlijk in diverse industrieën.