Getriebemotorenauswahl

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1 Katalog Getriebemotoren E Edition 0/0 Getriebemotorenauswahl Seite - Spezifikation von Getriebemotoren Antriebsauslegung Auslegung Motoren Radial- und Axialkräfte an der Arbeitswelle Projektierung nach Wirkungsgrad Stoßgrade von Arbeitsmaschinen

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3 Katalog Getriebemotoren E Spezifikation von Getriebenmotoren Angaben für Anfrage Bestellung Bauer Gear Motor GmbH Bestellung / Anfrage-Nr.: Fax: + (0) Kontaktdaten: info@bauergears.com Applikation (z. B. Fahrantrieb, Hubantrieb, Rollenbahn, Förderschnecke, etc.) Getriebeart BG BF BK BS Stückzahl Wirkungsgradklasse nicht E E E Typ Leistung(en) kw Drehzahl(en) /min Drehmoment(e) Nm Betriebsfactor f B = Bauform Klemmenkasten-Lage RAL 0 oder Sonder-RAL-Ton Korrosionsschutz Standard oder CORO / CORO / CORO Netzspannung V Betriebsart Frequenz Hz Thermistoren Thermostate Umgebungstemperatur C Aufstellhöhe (NN) [m] Umgebungsbedingung/Einsatzort Übertragungselement (direkt, Kette, Zahnrad, Riemen, etc) Radialkraft an der Arbeitswelle N bei Abstand x vom Wellenbund mm Axialkraft an der Arbeitswelle N Betrieb am Umrichter Drehzahlen von /min bis /min Eckfrequenz Hz ntegrierter Umrichter Schaltschrankumrichter Getriebeausführung Fuß mit Durchgangslöchern A-Flansch mit Durchgangslöchern, Flanschdurchmesser D = mm C-Flansch mit Gewindelöchern Drehmomentstütze mit Gummipuffern in Richtung L/U/O Fuß mit Gewindelöchern auf Seite L/R/LR/U/O Arbeitswelle Zapfenwelle auf Seite V/H/VH Hohlwelle mit Passfedernut Hohlwelle für Schrumpfscheibe Motoranbauen Bremse Typ Bremsmoment = Nm Anschlussspannung = VAC Hz oder V DC Handlüftung ja nein Mikroschalter Funktionsüberwachung Verschleißüberwachung Drehgeber nkremental Absolut mpulszahl Ausgangssignal HTL TTL Fremdbelüftung Rücklaufsperre der Abtriebswelle in Drehrichtung (Uhrzeiger/Gegenuhrzeiger) Sonderausführungen

4 Spezifikation von Getriebenmotoren Antriebsauslegung Erforderliche Daten zur Antriebsauslegung Für die Herstellung von Waren und Gütern sind in den Produktionsanlagen und zur Handhabung Bewegungsvorgänge erforderlich. Zu hrer Realisierung werden in stationären Produktionsanlagen Getriebemotoren eingesetzt. hre optimale Anpassung an den jeweiligen Bewegungsvorgang ist das Ziel einer Antriebsauslegung. Die Bewegungsabläufe in Maschinen und Anlagen können sehr verschieden sein. Der erfahrene Projektierer reduziert die benötigten Bewegungsabläufe auf wenige Standardlösungen: kontinuierliche Linearbewegungen reversierende Linearbewegungen Linearbewegungen in der Horizontalen Linearbewegungen in der Vertikalen und der Schrägen beim Lastheben\Lastsenken Kontinuierliche Drehbewegungen und reversierende Drehbewegungen Alle Bewegungsvorgänge sind zu unterteilen in: - die Beschleunigungsphase - die Phase mit konstanter Geschwindigkeit - die Abbremsphase Bei der Antriebsdimensionierung sind alle Bewegungsabschnitte separat zu betrachten, um zu ermitteln, in welchem die Belastung am höchsten ist. Nach der maximalen Belastung erfolgt die Auswahl des Antriebssystems. Unser Sonderdruck Projektierungshandbuch gibt Hilfestellung für die unterschiedlichen Anwendungsfälle. Zusätzlich zu den Angaben aus Spezifikation von Getriebemotoren werden folgende Daten für die Antriebsauslegung benötigt: Bezeichnung Beschreibung Einheit Z Schalthäufigkeit [/h] t d Betriebszeit pro Tag [h] t a Verzögerungszeit [s] n Abtriebsdrehzahl [/min] n Bemessungsdrehzahl an der Läuferwelle [/min] J Massenträgheitsmoment [kgm²] J ext Externes Massenträgheitsmoment [kgm²] J ext Externes Massenträgheitsmoment [kgm²] bezogen auf die Läuferwelle des Motors J rot Massenträgheitsmoment des Läufers [kgm²] F Kraft [N] m Masse [kg] v Geschwindigkeit [m/s] a Beschleunigung [m/s²] g Erdbeschleunigung [m/s²] P dyn Dynamische Leistung [kw] P s Statische Leistung [kw] P Leistung [kw] M Abtriebsdrehmoment [Nm] M erf Erforderliches Antriebsdrehmoment [Nm] M N Bemessungsdrehmoment an der Läuferwelle [Nm] M a Verzögerungsmoment [Nm] M L Bremsendes oder treibendes Lastmoment [Nm] M gr Spezifisches Grenzmoment des Getriebes bei [Nm] Untersetzung i M Br Bemessungsmoment der Bremse [Nm] i Untersetzung Getriebe F Trägheitsfaktor 0

5 Antriebsauslegung Ermittlung der Motorleistung Ermittlung der Drehmomentbedarfes Ermittlung der Getriebeuntersetzung Ermittlung des Trägheitsfaktors Ablauf Antriebsauslegung Auslegung Motor Die erforderliche Leistung lässt sich im Allgemeinen wie folgt berechnen: P = F v η Wie oben beschrieben, werden die Bewegungsvorgänge in die Beschleunigungsphase (dynamische Leistung), die Phase mit konstanter Geschwindigkeit (statische Leistung) und die Abbremsphase unterteilt. Je nach Bewegungsvorgang hat die Kraft F, welche alle zu überwindenden Widerstände wie Rollreibung, Reibkraft, Hubkraft, Beschleunigung usw. aus dem Antriebsstrang berücksichtigt, einen sehr starken Einfluss auf die Leistung und ist gemäß dem Anwendungsfall, explizit zu ermitteln. Hilfestellung für die richtige Auslegung der Motorleistung finden Sie in Kapitel. Soweit die Motorleistung ermittelt wurde, kann das erforderliche Getriebeabtriebsdrehmoment berechnet werden mit: M = P 0 n Die Getriebeuntersetzung ist das Verhältnis der Bemessungsdrehzahl des Motors, (siehe Kapitel Motordatenblatt), zur gewünschten Abtriebsdrehzahl des Getriebemotors. i = n n Auslegung Getriebegröße Der Trägheitsfaktor F ist das Verhältnis sämtlicher, auf die Drehzahl des Motors umgerechneter und von ihm angetriebenen Massen, einschließlich des Trägheitsmoments des Motorläufers zum Trägheitsmoment des Motorläufers, also: F = J ext' + J rot J rot wobei J ext' = J ext i ist.

6 Antriebsauslegung Festlegung des Stoßgrades Festlegung des Mindestbetriebsfaktors f Bmin Festlegung Bremse Der Stoßgrad, (siehe Kapitel ///), wird in Abhängigkeit von dem F Faktor, dem Übertragungselement und dem relativen Stoßmoment, ermittelt. Entsprechend der Betriebszeit pro Tag, der Schalthäufigkeit und dem festgelegten Stoßgrad kann der Betriebsfaktor f Bmin aus den Tabellen in Kapitel /// entnommen werden. Mit diesem Mindestbetriebsfaktor f Bmin wird nun ein Getriebemotor aus den Auswahltabellen selektiert, welcher einen höheren Betriebsfaktor bei der erforderlichen Abtriebsdrehzahl, Abtriebsdrehmoment und Motorleistung, aufweist. Wichtig: Der Betriebsfaktor bezieht sich nur auf den statisch erforderlichen Drehmoment bedarf der Applikation, welches über das Abtriebsdrehmoment des gewählten Getriebemotors abgedeckt werden sollte. Der dynamische Anteil wird hierbei nicht berücksichtigt. Der reelle Betriebsfaktor des Getriebemotors bezogen auf das statisch erforderliche Drehmoment lässt sich somit wie folgt berechnen: f B = M gr M erf Als letzter Schritt sind die Zusatzausführungen für den Getriebemotor festzulegen. m wesentlichem ist die Funktionalität der Bremsanwendung, in Abhängigkeit auf die zu leistende Reibarbeit als Haltebremse bzw. Arbeitsbremse zu unterscheiden. Die Definition der Haltebremse bzw. der Arbeitsbremse ist unter Kapitel zu finden. Das erforderliche Bremsmoment kann, sobald alle Daten und Forderungen bekannt sind, wie folgt berechnet werden: M br = M a ± M L M a = J n, t a Sind keine spezifischen Daten der Anwendung bekannt, empfehlen wir das Bremsmoment bei horizontal angetriebenen Anlagen mit dem,0, fachen des Motorbemessungsmomentes zu wählen. Bei Anwendungen mit Fremdmassenträgheitsmomenten (F größer ) und mit Schalthäufigkeiten pro Stunde ist die Bremsengröße unbedingt nach der thermisch zulässigen Schaltarbeit zu bemessen. Detaillierte Auslegung der Bremse siehe Kapitel. Bei Hubwerken ist aus Sicherheitsgründen immer das -fache Bemessungsmoment des Motors als Bremsmoment zu wählen.

7 Antriebsauslegung Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie Die Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie beschreibt die Funktionsweise der Asynchronmaschine. Die im Diagramm schematisch dargestellten Eckpunkte der Drehmomente sind wichtige Kriterien für die Auslegung der Motoren. Drehzahl - Drehmomentkennlinie Mit dem Anzugsmoment M A im Stillstand, auch Losbrechmoment genannt, wird die gewünschte Beschleunigung der Anlage eingestellt. Bei Netzbetrieb ist zu beachten, dass die in den Motordaten aufgeführten Anlaufmomente meistens als Verhältnis M A /M N, feste und nicht beeinflussbare Kenngrößen sind. Dies bedeutet, dass bei Netzbetrieb nur näherungsweise die gewünschte Beschleunigung eingestellt werden kann. Der Umrichterbetrieb wird gesondert behandelt. Das Sattelmoment M S, auch als Durchzugsmoment bezeichnet, ist das kleinste Drehmoment, das während des Hochlaufs auftritt. Es muss auf jeden Fall größer sein, als das in diesem Augenblick wirkende Lastmoment, da der Antrieb sonst nicht beschleunigt werden kann. Das Kippmoment M K ist das maximale Drehmoment, das der Motor abgeben kann. Steigert man die Belastung über das Bemessungsmoment M n, so nimmt der Schlupf s weiter zu, die Drehzahl n wird kleiner und der Motor liefert ein größeres Drehmoment. Dies kann bis zu einem Maximalwert M K gesteigert werden. Dann kippt der Motor, d. h., seine Drehzahl bricht bei diesem Schlupfwert (Kippschlupf) plötzlich zusammen. Wird das Kippmoment überschritten, muss entweder die Last weggenommen oder der Motor sofort ausgeschaltet werden. Ansonsten wird der Motor durch die rasant steigende Erwärmung zerstört. Das Bemessungsdrehmoment M N ist das im Dauerbetrieb konstant zur Verfügung stehende Drehmoment bei Bemessungsleistung P N und Bemessungsdrehzahl n N.

8 Auslegung Motoren Dynamische Leistung Statische Leistung Gesamtleistung P G Die dynamische Leistung ist die Leistung, die das gesamte System (Last, Übertragungsglieder, Getriebe und Motor) beschleunigt P dyn = m a v η P dyn m a v ŋ P S = F F v η P G = P dyn + P S P G = m a v η Dynamische Leistung [W] Masse [kg] Beschleunigung [m/s²] Geschwindigkeit [m/s] Wirkungsgrad Die statische Leistung berücksichtigt alle Kräfte, die im unbeschleunigten Zustand auftreten. Dies sind unter anderem: Rollreibung, Reibkräfte, Hubkraft bei Steigung und Windkraft. P S F F Statische Leistung [W] Fahrwiderstand [N] + F F v η Horizontale Bewegung, Drehbewegung und Vertikalbewegung aufwärts Hochlaufzeit [s] Schalthäufigkeit [c/h] Vertikalbewegung abwärts Hochlaufzeit [s] Schalthäufigkeit [c/h] t A = Z = Z 0 t A = J M +, J ext η - n M M A M L η J S + J ext η J M M L M A η M L η - M Z = Z 0 A K L J S + J M + (J ext η) J M K L + J M J ext J M + η n M, M A (M L η)

9 Auslegung Motoren Auswahl des Motors Beispiel: Erfoderliches dynamisches Moment am Motor (Beschleunigung): Erfoderliches statisches Moment am Motor: Gesamtmoment am Motor: Nm 0,0 Nm Nm N ŋ ŋ ŋ P N n Typ N M N J 00 V cosφ [kw] [/min] [Nm] A / N M A /M N M S /M N M K /M rot (0% - Last) % - Last) (0% - Last) N [kgm ] [A] [%] [%] [%], DHELA 0, 0,,,,,0,,0, 0,0, DHEMB 0, 0,,,,,,,, 0,0 DHELB 0, 0, 0, 0,0,,,,, 0,0 DHEXB 0 0, 0, 0,,,,,, 0,0, DHELB 0 0 0,,, 0,0,,,0, 0,0 N ŋ ŋ ŋ P N n Typ N M N J 00 V cosφ [kw] [/min] [Nm] A / N M A /M N M S /M N M K /M rot (0% - Last) % - Last) (0% - Last) N [kgm ] [A] [%] [%] [%], DSEMA 0 0, 0,,,,,,,, 0,000, DSELA 0, 0,,,,,0,,,0 0,00 DSEMB 0, 0,,,0,,0,,, 0,000 DSELB 0, 0,,,,,,,, 0,000, DSEXB 0, 0,,,,,,,, 0,000 Durch das wesentlich höhere Anzugsmoment (M A ) von E Motoren (M A /M N,) im Vergleich zu E Motoren (M A /M N,), kann für dieses Beispiel ein kw Antrieb nach E (DHELA), verwendet werden. Ansonsten wäre der kw E(DSELA) Motor zu wählen. Ausgewählter Motor,0 kw E: DHELA

10 Auslegung Motoren Leerschalthäufigkeit Z 0 Belastungsfaktor K L Übersteigt die Schalthäufigkeit ein es Maß (Richtwert etwa 0 Einschaltungen/h), so ist die thermische und, je nach Art der Kraftübertragung, auch die mechanische Zusatzbeanspruchung bei der Projektierung des Antriebes zu berücksichtigen. Die Leerschalthäufigkeit Z 0 ist die Anzahl der Anlaufschaltungen pro Stunde des leer laufenden Motors ohne fremde Trägheitsmomente, bei der die zulässige Wicklungstemperatur für die solierstoffklasse F erreicht wird. Leerschalthäufigkeit Z 0 : P N P, K L0 = - P n K L = 0, + (K L0-0,) ED Z 0 [kw] Typ [c/h] 0, DPE0LA 000 0, DPE0LA 000 0, DPE0LA 000 0, DPE0MA 000 0, DPE0LA 000 0, DPE0XA 00 0, DPE0LA 000, DPE0XA 000, DPE0XAC 00, DPEMA 00 DPELA 000 DPELAC 000, DPELA 0, DPEXA 00, DPELB 000 DPELB 0 DPEXB 00, DPELB 00 DPEXB 00 Die Leerschalthäufigkeit wird durch äußere Belastungen auf die zulässige Betriebsschalthäufigkeit vermindert. Der Einfluss der Belastung wird durch den Trägheitsfaktor F und den Belastungsfaktor K L erfasst. Der Belastungsfaktor berücksichtigt die relative Auslastung P/PN und die relative Einschaltdauer ED des Motors im Betrieb zwischen den Schaltvorgängen. Die relative Auslastung hat einen quadratischen Einfluss auf die zulässige Schalthäufigkeit. Die Auswirkung der relativen Einschaltdauer ist unterschiedlich: Bei Leerlauf oder geringer Auslastung wirkt die ED wegen der längeren Kühlperioden entlastend, bei Nennlast oder starker Auslastung wirkt sie wegen der Lastverluste belastend. Der Belastungsfaktor K L für polige Motoren wird wie folgt ermittelt:

11 Radial und Axialkräfte an der Arbeitswelle Radial und Axialkräfte an der Arbeitswelle Maximal zulässige Radialkraft am Kraftangriffspunkt X Belastungsgrenze Lager Für jeden Getriebemotor mit Vollwelle sind die zulässigen Werte für die Radialkräfte F R (N,V) bezogen auf die Mitte der Arbeitswelle, x = /, in den Auswahltabellen aufgeführt. Die angegebenen Daten gelten sowohl für die Fuß als auch Flanschausführung. Liegt der Kraftangriffspunkt F X außerhalb der Mitte muss die zulässige Radialkraft unter Berücksichtigung der Lagerlebensdauer und der Wellenfestigkeit neu berechnet werden. F XL = F q F XL = F q F A 0, + b X + b l 0, + a X + a l F x F R L x L/ F R(N, V) zulässige Radialkraft (x = /) gemäß den Auswahltabellen ( N ) X Abstand vom Wellenbund bis zum Kraftangriff ( mm ) F A Axialkraft ( N ) Für die Bewertung der auftretenden Radialkraft am Kraftangriffspunkt X sind für die Belastungsgrenzen der Lager und für die Wellenfestigkeit, die zulässigen Radialkräfte an der Position X, zu ermitteln. Sind die ermittelten zulässigen Radialkräfte am Kraftangriffspunkt X größer als die auftretende Radialkraft, so kann das Getriebe für die Applikation gewählt werden. Reichen die ermittelten Werte nicht aus bzw. ist der Kraftangriffspunk X außerhalb der Zapfenwellenlänge l, bitten wir um Rücksprache.

12 Radial und Axialkräfte an der Arbeitswelle Wellenfestigkeit Stirnradgetriebe Reihe BG 0, F XW = F qmax X l F XW = F qmax Dabei sind: 0, + c X l + c F q ist die für die jeweilige gewählte Untersetzung und Lagerungsart (-/verstärkte- Lagerung) zulässige Querkraft F RN, bzw. F RV aus den Getriebemotor - Auswahltabellen. F qmax ist die maximal für die jeweilige gewählte Getriebegröße in den Getriebemotor Auswahltabellen zugeordnete Querkraft, unabhängig von der Lagerungsart (-/verstärkte- Lagerung). Die Faktoren a, b und c sind für die jeweiligen Getriebetypen in den folgenden Tabellen zu ersehen. Baugröße Lagerung Zapfenwelle Code l a b c BG0 0,, - BG0 0,, - BG0 0 0,, - BG 0,,0-0 -.,00,0 - BG0 0,0, ,00,00 - BG0 BG0 BG0 BG0 BG0 BG0 BG0 BG0 0,, ,,0-0,, ,00, - 0,, ,, - 0,00, ,0,0-0,0, ,, - 0,, ,000, - 0,, ,,0-0,, ,, -

13 Radial und Axialkräfte an der Arbeitswelle Flachgetriebe Reihe BF Baugröße Lagerung Zapfenwelle Code l a b c BF0 0 0,00,0 - BF 0,0, ,00,0 - BF0 0,, ,, - BF0 0,, ,, - BF0 0,00, ,0,0 - BF0 0,, ,, - BF0 0,, ,0, ,0 verstärkt , BF0 0,, ,0, , verstärkt , BF0 0 0,, ,, - verstärkt - - 0, ,

14 Radial und Axialkräfte an der Arbeitswelle Kegelradgetriebe Reihe BK Baugröße BK0 BK BK0 BK0 BK0 BK0 BK0 BK0 BK0 BK0 Lagerung verstärkt verstärkt verstärkt verstärkt verstärkt verstärkt verstärkt verstärkt Zapfenwelle Code l a b c 0,, ,, ,, ,, - 0,, ,, - 0,0, ,0, , , 0,0, ,0, , , 0,00, ,00, , ,00 0,0, ,0, , ,0 0,, ,, , , 0,, ,, , , 0,, ,, , , 0,, ,, , , 0

15 Radial und Axialkräfte an der Arbeitswelle Stirnradschneckengetriebe Reihe BS Übertragungselemente Baugröße BS0 BS0 BS0 BS0 BS BS0 BS0 BS0 F R = 000 M fz F R(N, V) D T Lagerung Zapfenwelle Code l a b c 0,, ,, ,, ,, ,, ,00, ,, ,00, ,, ,, Bei Verwendung von Übertragungselementen (Zahnräder, Kettenräder, Keilriemen, usw.) können die entstehenden Radialkräfte wie folgt ermittelt werden. F R M D T f Z Radialkraft [N] Drehmoment [Nm] Teilkreis des Übertragungselementes [mm] Zuschlagsfaktor Bei der Ermittlung der auftretenden Radialkraft FR muss je nach Art des Übertragungselements, welches auf der Abtriebswelle angebaut ist, ein Zuschlagsfaktor f Z berücksichtigt werden.

16 Projektierung nach Wirkungsgrad Projektierung des Antriebes nach Wirkungsgrad Einsparungspotentiale Motor: η Motor Ökologische Betrachtung Mit der Einführung der EC 00-0 Norm und der EU-Richtlinie ErP 00//EG wird die Ausnutzung der Energieeinsparungspotentiale in der ndustrie stärker, nun auch rechtsverbindlich, forciert. Auf dem Gebiet der industriellen Anwendung haben Elektromotoren den weitaus größten Bedarf an elektrischer Energie, ca. 0 %. Sie werden in allen Bereichen und vielen Anwendungen eingesetzt, z. B. in Ventilatoren, Pumpen, Mühlen, Walzwerken, Hebezeugen, Transportmitteln, Fördergeräten, Haushaltgeräten, Büromaschinen. Wegen diesem breiten Anwendungsgebiet sind elektrische Antriebssysteme eines der Hauptziele für die Energiesparpolitik. Da elektrische Maschinen einen großen Bedarf an elektrischer Energie haben, ist schon durch geringe Verbesserungen des Wirkungsgrades ein großer Spareffekt zu erzielen. Bei vielen Anwendungsfällen vor allem in der Fördertechnik muss die Drehzahl eines Drehstrom-Käfigläufermotors vermindert werden. Dies kann mit externen Zugmittel-Getrieben oder externen/integrierten Untersetzungs-Getrieben erfolgen. Beim Thema Energie-Einsparung dürfen die Wirkungsgrade dieser Getriebe und Übertragungsmittel nicht vernachlässigt werden. Der Systemwirkungsgrad einer Anlage errechnet sich wie folgt: η System = η Motor η Getriebe η Anlage Die rechtsverbindliche EU-Richtlinie ErP 00//EG legt für Neumotoren, gemäß der Motorenverordnung 0/00/EG aufgeführten Motortypen, den Mindestwirkungsgrad E(Premium Efficiency) für Dauerbetrieb S 0, kw ab dem 0.Januar 0 fest. Die Auswahl der richtigen Motorbaugröße und des Motortyps ist auf Grund der neuen Motorenzuordnungen für die E Reihe nach ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten sinnvoll zu treffen. Bei der energetischen Ausnutzung der Motoren ist dem Auslastungsgrad eine besonders große Bedeutung zu bemessen. Eine Verbesserung der Energiebilanz kann nicht immer, wie oftmals fälschlicherweise angenommen wird, damit erzielt werden, einen halb ausgenutzten Motor mit einem kleineren, voll ausgenutzten Modell zu ersetzen. Teilweise ausgelastete Motoren produzieren weniger Abwärme und erreichen dadurch einen höheren Wirkungsgrad. Dies ist nur bedingt gültig, denn je niedriger der Auslastungsgrad umso niedriger der entsprechende Wirkungsgrad. Dies ist nur bedingt gültig, denn je niedriger der Auslastungsgrad umso niedriger der entsprechende Wirkungsgrad. Eine Überdimensionierung der Motoren durch Einsatz von mehr Materialien macht auch aus ökologischer Sicht keinen Sinn. Die folgende Tabelle stellt die technischen Daten eines, kw Motor, in Kupferläuferausführung und in Aluminium-Käfigläuferausführung, mit einem, kw Motor (Aluminium- Käfigläufer) gegenüber. N ŋ ŋ ŋ P N n Typ N M N J 00 V cosφ [kw] [/min] [Nm] A / N M A /M N M S /M N M K /M rot (0% - Last) % - Last) (0% - Last) N [kgm ] [A] [%] [%] [%], DPE0XA 0,, 0,,0,,,,,,0 0,00, DPE0XBC 0,, 0,0,,,,0,,, 0,00, DPEMA 0,, 0,,0,,,,,0,0 0,0 Selbst bei einem Auslastungsgrad von 0 % haben beide, kw Motoren einen höheren Wirkungsgrad als der voll ausgenutzte (0 %-Last), kw Motor. Nichtsdestotrotz ist die volle Ausnutzung der Motoren aus benannten Gründen immer zu bevorzugen. Aufgrund der hohen thermischen Reserven der E Motoren kann auf zusätzliche Sicherheitszuschläge bei der Projektierung verzichtet werden. Bei sehr hohen Schalthäufigkeiten sollte jedoch das höhere Anzugsmoment von E Motoren und die damit verbundenen höheren Getriebestoßbelastungen beachtet werden.

17 Rechnerische Ermittlung des Wirkungsgrades bei Teillast Ökonomische Betrachtung R VL = R VO = 0 η P = 0 η 0 η 0 + R VO p - - 0, R VL 0 0, + R VL p Getriebemotoren Auswahl n den Motordatenblättern werden die Wirkungsgrade der Motoren gemäß der Anforderung der Motorenverordnung 0/00/EG für unterschiedliche Auslastungsgrade bei 0 %, % und 0 % angegeben. Mit den Wirkungsgradwerten bei 0 % und % Last kann wie folgt jeder Teillastpunkt näherungsweise rechnerisch ermittelt und entsprechend die Energiebilanz der Anwendung bewertet werden. mit ŋ 0 ŋ RVL, RVO p ŋ p η Projektierung nach Wirkungsgrad - Wirkungsgrad bei 0 % Last Wirkungsgrad bei % Last Zwischenergebnisse Teillast, Angabe zwischen 0..Überlast Wirkungsgrad bei Teillastpunkt p Wie oben beschrieben erlaubt die ökonomische Betrachtung keine allzu großen Sicherheitszuschläge. Die durch die ErP Richtlinie 00//EG geforderte Energieeinsparung bei den Elektromotoren lässt sich sehr leicht umsetzen, jedoch nicht zu jedem Preis. Bei der Umstellung, der in Betriebsart S ausgeführten und netzbetrieben Motoren von E auf E bzw. von E uf E Motorwirkungsgraden seit dem. Juni 0, kommen auf die Anwender der Elektromotoren leistungsbezogene Mehrkosten bei der Anschaffung dieser Produkte. Die Selektion der Antriebe sollte im wesentlichem nach der Amortisationszeit in Abhängigkeit des Betrachtungszeitraums erfolgen. Der konstante Betrieb bei 0 % Teillast von einem, kw Motor (siehe oben) macht aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten keinen Sinn. n diesem Fall ist ein Mehrpreis zum einen für den Baugrößen- bzw. Paketlängensprung und zum anderen für den Materialaufwand bei den E Motoren zu entrichten. Die Amortisationszeit des eingesetzten Motors würde sich somit über die Lebensdauer der Anlage hinweg verlängern.

18 Projektierung nach Wirkungsgrad Getriebewirkungsgrad η Getriebe Die wirtschaftlich effektivste Auswahl des Motors muss demzufolge nach den folgenden Gesichtspunkten getroffen werden. - Betriebsart Bewertung der Anwendung, denn die meisten Anwendungen laufen nicht in Betriebsart S - Betriebsdauer Je länger die Betriebsdauer umso kürzer die Amortisationszeit. - Auslastung des Motors Ausnutzung des Motors ab % Teillast. - Finanzieller Mehraufwand Sicherheitszuschläge erhöhen den wirtschaftlichen Mehraufwand. - Amortisationszeit Bei einem Vergleich des generellen Einsparpotentials im Dauerbetrieb S von Getrieben und Motoren wird ersichtlich, dass das Einsparpotential bei Getrieben wesentlich höher ist als bei den Motoren. Der Wirkungsgrad von Getrieben hängt überwiegend von der Verzahnungsgeometrie und den Reibwerten der Lager und Dichtungen ab. Bei hohen Eintriebsdrehzahlen und vertikalen Bauformen, bei denen die erste Getriebestufe vollkommen in Öl rotiert, können die Planschverluste nicht vernachlässigt werden. Generell sollten die vertikalen Bauformen vermieden werden. Bei Schneckengetrieben ist der Wirkungsgrad sehr Drehzahlabhängig (siehe Schaubild). Bauer Schneckengetriebe werden ab der Baugröße BS0 als Stirnradschneckengetriebe angeboten. Dadurch können sehr hohe Übersetzungen und wesentlich bessere Wirkungsgrade als bei reinen Schneckengetrieben erzielt werden. Bei Getrieben mit Stirnradgetriebestufen kann ein Verlust von % pro Stufe angenommen werden. Richtwerte für den Wirkungsgrad (ŋ) von schrägverzahnten Stirnrad-Getrieben (H) mit, oder Stufen im Vergleich zu Schnecken-Getrieben (S) abhängig von der Untersetzung (i), bezogen auf Bemessungsleistung des Getriebes.

19 Anlagenwirkungsgrad η Anlage Getriebemotoren Auswahl Projektierung nach Wirkungsgrad Bei der Betrachtung des Gesamtwirkungsgrades ist das Einsparpotential beim Antriebsystem am höchsten. Konstrukteure und Anlagenbauer sollten immer die Optimierung von Übertragungselementen anstreben. Übertragungselement Bedingungen Wirkungsgrad Drahtseil je vollständige Umschlingung der 0,-0, Seilrolle (gleit- oder wälzgelagert) Keilriemen je vollständige Umschlingung der 0,-0, Keilriemenscheibe (e Riemenspannung) Kunststoffbänder je vollständige Umschlingung/Rollen 0,-0, wälzgelagert (e Bandspannung) Gummibänder je vollständige Umschlingung/Rollen 0,-0, wälzgelagert (e Bandspannung) Zahnriemen je vollständige Umschlingung/Rollen 0,0-0, wälzgelagert (e Bandspannung) Ketten je vollständige Umschlingung/Räder 0,0-0, wälzgelagert (abhängig von Kettengröße) Spindeln Trapezgewindespindel 0,0 0,0 Kugelumlaufspindel Getriebe bei Stirnrad- und Kegelverzahnung % je Stufe, bei Schnecken und anderen Verzahnungsarten nach Angabe der Hersteller 0,0 0, 0,-0,

20 Stoßgrade von Arbeitsmaschinen Antrieb Baumaschinen Bauaufzüge Betonmischmaschinen Straßenbeumaschinen Chemische ndustrie Kühltrommeln Mischer Rührwerke (leichte Medien) Rührwerke (zähe Medien) Trockentrommeln Zentrifugen (leicht) Zentriefugen (schwer) Förderanlagen Förderhsapeln Fördermaschinen Gleiderbandförderer Gurtbandförderer (Schüttgut) Gurtbandförderer (Stückgut) Gurttaschenbecherwerke Kettenbahnen Kreisförderer Lastaufzüge Mehlbecherwerke Personenaufzüge Plattenbänder Schneckenförderer Schotterbecherwerke Schrägaufzüge Stahlbandförderer Tragkettenförderer Gebläse, Lüfter Drehkolbengebläse Gebläse (axial und radial) Kühlturmlüfter Saugzuggebläse Sowohl in Normen und Richtlinien wie auch in branchen- oder herstellerspezifischen Unterlagen werden üblichen Arbeitsmaschinen Stoßgrade zugewiesen. Wenn hier z. B. einem Brecher oder einer Presse der Stoßgrad zugeordnet wird, so ist dies berechtigt. Andererseits kann ein Gurtbandförderer unter günstigen Voraussetzungen den Stoßgrad haben, der sich aber bei Schaltbetrieb, hoher Geschwindigkeit und Übertragung durch eine lose Kette rasch zum Stoßgrad verändern kann. Die Einteilung der nachfolgenden Tabelle sollte daher keinesfalls unbesehen übernommen werden. Sie gibt eine grobe Orientierung; für die endgültige Zuordnung des Stoßgrades sollten die von Bauer festgelegten Kriterien vor allem Trägheitsfaktor, Schalthäufigkeit und Übertragungsmittel berücksichtigt werden Stoßgrad Antrieb Gummi Extruder Kalander Knetwerke Mischer Walzwerke Holzbearbeitung Entrindungstrommeln Hobelmaschinen Holzbearbeitungsmaschinen Sägeblätter Krananlagen Einziehwerke Fahrwerke Hubwerke Schwenkwerke Wippwerle Kunststoff Extruder Kalander Mischer Zerkleinerungsmaschinen Metallbearbeitung Blechbiegemaschinen Blechrichtmaschinen Hämmer Hobelmaschinen Pressen Scheren Schmiedepressen Stanzen Vorgele, Wellenstränge Werkzeugmaschinen (Haupt) Werkzeugmaschinen (Hilfs) Stoßgrad

21 Getriebemotoren Auswahl Stoßgrade von Arbeitsmaschinen Antrieb Stoßgrad Nahrungsmittel Abfüllmaschinen Knetmaschinen Maischen Verpackungsmaschinen Zuckerrohrschneider Zuckerrohrmühlen Zuckerrübenschneider Zuckerrübenwäsche Papier Gautschen Glättzylinder Holländer Holzschleifer Kalandar Nasspressen Reißwölfe Saugpressen Saugwalzen Trockenzylinder Steine, Erden Brecher Drehöfen Hammermühlen Rohrmühlen Schlagmühlen Ziegelpressen Textil Aufwickler Druckerei- und Färberei Gerbfässer Reißwölfe Webstühle Antrieb Stoßgrad Walzwerke Blechscheren Blechwender Blockdrücker Block- u. Brammenstraßen Blocktransportanlagen Drahtzüge Entzunderbrecher Feinblechstraßen Grobblechstraßen Haspeln (Band und Draht) Kaltwalzwerke Kettenschlepper Knüppelscheren Kühlbetten Querschlepper Rollgänge (leicht) Rollgänge (schwer) Rollenrichtmaschinen Rohrschweißmaschinen Saumscheren Schopfscheren Stranggussanlagen Walzenverstellvorrichtung Verschiebevorrichtungen Wäscherei Trommeltrockner Waschmaschinen Wasseraufbereitung Kreiselbelüfter Wasserschnecken

22 Katalog Getriebemotoren E