¿Cómo mejorar el rendimiento de tu servomotor con reductores de baja inercia?

En este blog te explicaremos cómo es que un reductor de velocidad, seleccionado con base en un cálculo adecuado para determinar su relación de transmisión, puede brindar mayor torque y cumplir así con los requerimientos más exigentes en cuanto a precisión.

¿Qué es un reductor de velocidad?

Pues bien, en primer lugar es necesario recordar que un reductor de velocidad es un sistema de engranajes formado, esencialmente, por dos ruedas dentadas que se acoplan entre sí mientras van girando. Una de las ruedas realiza la función motriz y es la que recibe una velocidad de giro superior a la de la segunda rueda, denominada conducida; la rueda conducida recibe el movimiento rotatorio del engrane motriz, pero gira a menor velocidad debido a que su diámetro es mayor. Por lo tanto, la rueda conducida transmite a la salida una velocidad de giro menor. Si bien la velocidad del engrane conducido es menor, este presenta más fuerza tangencial, variable que depende de aspectos como el número y forma de sus dientes (helicoidales o rectos), así como del paso. El empuje que logra dicho engrane conducido está directamente relacionado con el incremento en el radio de reducción; es decir, entre mayor sea el radio de reducción, mayor será el toque a la salida.

La cantidad de vueltas y la forma en la que rotan ambas ruedas entre sí son otros de los aspectos determinantes para comprender cómo funcionan los sistemas de reducción. En primer lugar, la rueda conducida gira en sentido inverso a la rueda motriz y, al hacerlo, debido a la diferencia de diámetros de cada rueda dentada, la velocidad angular de cada una es distinta; así, mientras la rueda motriz, la más pequeña, presenta 6 RPM, la rueda conducida realiza apenas 3 RPM, por mencionar un ejemplo. Esta diferencia de velocidad angular, entendida aquí mediante las unidades RPM (revoluciones por minuto) es la que da como resultado el concepto de relación de transmisión, o bien, relación de reducción. Así, un rango de reducción describe la relación entre las revoluciones por minuto (RPM) del eje de entrada y las RPM del eje de salida; la finalidad es reducir la velocidad y, con ello, incrementar la capacidad de torque proporcionado por el motor.

• El engranaje tiene una velocidad de entrada y una de salida la cual se mide en RPM.

• El sistema de engranaje puede ser de diferentes tipos: tornillo sinfín, planetario, helicoidal, cónico, por mencionar los más comunes.

• La reducción se representa como una relación de transmisión (i). Según el ejemplo de la ilustración, i= 2:1.

• La relación de transmisión de los engranajes reducen la velocidad de salida y, con ello, incrementan el torque de salida. Más velocidad en los engranajes (RPM) implica menos torque (Nm).

En conclusión, con un reductor puedes conseguir menor velocidad de salida del engranaje (RPM), pero incrementar sin riesgos y eficientemente el torque (Nm).

Con base en lo anterior, se puede establecer que el torque en el eje de salida del reductor (medido en Nm) es inversamente proporcional a la velocidad angular de los engranajes (RPM). Por su parte, el torque del motor en sí mismo debe tener la capacidad para vencer la inercia del engranaje y de la carga sin presentar temperatura inestable o fallas por sobre carga. Así que, la relación de transmisión del reductor debe ser determinada con base en un análisis de cálculo matemático que involucre no solo a sus engranes, sino a la relación de inercia correspondiente a todos los componentes que el motor debe mover (incluyen la carga).

Conocer el servicio de cálculo de aplicación de Urany

La relación de inercia carga-motor es un parámetro clave en el dimensionamiento y rendimiento tanto del servomotor como del reductor.

Si la inercia del motor es muy baja con respecto a la inercia de la carga, la carga es la que tratará de impulsar el torque del motor, lo cual derivará en un motor que trabaja a marchas forzadas hasta fallar. Al respecto, conviene tener presentes dos problemáticas usuales:

• Controlar de manera efectiva la carga implica que el motor utilice más corriente eléctrica; no obstante, la consecuencia de ello se traduce en menor eficiencia energética y más costos de operación.

• Por otro lado, si la inercia del motor es muy alta en relación con la inercia de la carga, el motor está sobredimensionado, lo cual significa que también representa más costo del necesario no solo por su tamaño, sino porque consume más energía.

La solución: reductores planetarios de gran calidad

Los continuos procesos de innovación de Wittenstein logran que el rango de reductores, producidos por su división Alpha, se expanda continuamente para proveer las soluciones más avanzadas en la industria con el fin de que las máquinas corran más rápido, con más eficiencia y mayor productividad. De la mano de Urany, puedes contar con que encontrarás un reductor para cada aplicación. Especialmente, contamos con diversas familias de reductores angulares o lineales disponibles para entrega inmediata.