Produkty te są podstawowymi elementami zespołów napędowych i znajdują powszechne zastosowanie w wielu rodzajach urządzeń pracujących we wszystkich gałęziach przemysłu. Bogata oferta reduktorów i motoreduktorów dostępnych na polskim rynku – oferowanych zarówno przez rodzimych, jak i zagranicznych producentów – sprawia, że każdy klient znajdzie odpowiednie dla siebie rozwiązanie.
W odniesieniu do mechaniki i budowy maszyn reduktor jest przekładnią, najczęściej zębatą, w której człon napędzany ma mniejszą prędkość niż człon napędzający. Przełożenie reduktora, wyrażające stosunek prędkości kątowej wałka napędowego do prędkości kątowej wałka napędzanego, jest większe od 1. Głównym celem przyświecającym stosowaniu reduktorów jest zwiększenie użytecznego momentu obrotowego kosztem prędkości obrotowej. Poza intuicyjną w zasadzie branżą motoryzacyjną reduktory są używane również w innych gałęziach przemysłu w dokładnych mechanizmach pozycjonujących, w przypadku których konieczne jest przełożenie szerokiego zakresu ruchu elementu zadającego na wąski zakres ruchu elementu pozycjonowanego.
Z kolei motoreduktory to z definicji maszyny napędowe stanowiące połączenie silnika (motoru), zazwyczaj elektrycznego, z przekładnią mechaniczną, czasem również ze sprzęgłem czy hamulcem.
Bogactwo zalet i możliwości
Motoreduktory zastępują konwencjonalne układy napędowe składające się z silnika i kilku przełożeń przez koła zębate, łańcuchowe lub pasowe. Wszystkie elementy napędu znajdują się w jednej obudowie lub kilku segmentach połączonych ze sobą na stałe, co z pewnością jest wielkim atutem takiego rozwiązania. W konsekwencji konstruktor może się w pełni skoncentrować jedynie na wyborze motoreduktora z katalogu producenta w oparciu o określone parametry (prędkość obrotowa, moment obrotowy, napięcie zasilania czy pozycja pracy), zamiast wybierać poszczególne elementy składowe układu napędowego i tracić czas na dodatkowe obliczenia.
Dzięki zwartej budowie motoreduktor zajmuje kilka (a czasami nawet kilkanaście) razy mniej miejsca niż odpowiedni „rozproszony” układ napędowy. Ta kompaktowość to bardzo ważna oraz charakterystyczna dla tego rodzaju układu napędowego cecha, która w dużej mierze decyduje o jego popularności na liniach produkcyjnych.
Jak wynika z badania redakcyjnego przeprowadzonego wśród użytkowników reduktorów/motoreduktorów, możliwość umieszczenia niemal całego układu napędowego maszyny w jednym miejscu, w jednej obudowie, uznawana jest za największą zaletę omawianych urządzeń (78% wskazań). Zdaniem respondentów innymi atutami motoreduktorów są duża precyzja działania (36%) oraz bardzo cicha praca (28%), co ma związek z odpowiednim doborem mechanizmów uzębionych.
Ogromną zaletą są także wspomniane już niewielkie wymiary (22%). Obecnie coraz częściej motoreduktor jest zintegrowany ze sterownikiem zastosowanego w nim silnika oraz z enkoderem, co w konsekwencji umożliwia jeszcze większą miniaturyzację układu.
Co do gabarytów, to warto dodać, że podczas przenoszenia dużych mocy i jednocześnie przy dużym przełożeniu motoreduktory osiągają bardzo duże rozmiary, dlatego w takich przypadkach lepszym rozwiązaniem jest zastosowanie konwencjonalnego, rozproszonego układu napędowego. To ograniczenie uznawane jest za największą wadę motoreduktorów.
Z kolei dużą zaletą tych urządzeń, docenianą przez wielu użytkowników, jest wielość możliwych kombinacji silników i przekładni, co pozwala na tworzenie motoreduktorów o prędkości obrotowej od ułamkowych części obr./min oraz o momencie obrotowym dochodzącym do 250 Nm. Klient ma więc spore pole manewru – ostateczny wybór motoreduktora zależy od jego preferencji.
Chcąc spełnić wszystkie jego oczekiwania, producenci tworzą produkty „szyte na miarę”, które są przygotowywane na indywidualne zamówienie, co pozwala optymalnie dostosować je do potrzeb zamawiającego.
Kolejnym atutem motoreduktorów, związanym z konstrukcją obudowy, jest możliwość mocowania ich w różny sposób, np.: na kołnierzu, na wale lub wsporniku, przez uchwycenie obejmą za cylindryczną część obudowy.
Według 42% respondentów dużym atutem motoreduktorów jest również ich bezawaryjność. W tym miejscu warto dodać, że w przypadku motoreduktorów użytkowanych przez większość (58%) ankietowanych rzadko kiedy dochodzi do ich awarii. Pozostały odsetek osób biorących udział w badaniu udzielił informacji, że do usterek dochodzi czasami (24%) lub często (18%).
Dla użytkowników motoreduktorów istotne są też kwestie związane z bezpieczeństwem – zarówno ludzi, jak i maszyn. W celu zwiększenia bezpieczeństwa urządzeń wyposażonych w motoreduktor, można zdecydować się na wykonanie reduktora w wersji przeciwwybuchowej. Opisywane produkty mają również odpowiednie zabezpieczenia, które chronią inne urządzenia przed wyciekiem oleju z motoreduktora.
Na popularność motoreduktorów ma również wpływ ich uniwersalność. Dzięki temu, że coraz częściej motoreduktory zastępują konwencjonalne układy napędowe – w skład których wchodzą takie elementy, jak silnik, sprzęgła, przekładnie (przy czym stosunkowo często jest to wielkogabarytowa przekładnia pasowa) – są wykorzystywane z powodzeniem do napędzania wielu różnych elementów linii produkcyjnej.
Połączenie wysokoobrotowego silnika elektrycznego z przekładnią redukującą prędkość kątową silnika i jednocześnie zwiększającą jego moment obrotowy, co ma miejsce w przypadku motoreduktorów, to optymalne rozwiązanie, służące do bezpośredniego napędu części roboczych maszyn i urządzeń, które wymagają małych prędkości i dużych momentów obrotowych. Wymagania te sprawiają, że typowe silniki elektryczne, cechujące się dużymi prędkościami i małymi momentami obrotowymi, nie nadają się do tego zadania. Owszem, istnieją silniki elektryczne wolnoobrotowe, jednak są one bardzo materiałochłonne, ciężkie i zajmują dużo miejsca.
Funkcje typowych motoreduktorów, jedynie zwiększających moment i zmniejszających prędkość, są jednak zbyt ubogie, aby można je było stosować jako tzw. aktory, czyli nowoczesne elektromechaniczne urządzenia wykonawcze (nastawcze) w automatyce. Warto dodać, że aktory są we współczesnych aplikacjach przemysłowych wręcz niezbędnym elementem warunkującym zaawansowaną automatyzację całej gamy procesów mechanicznych.
Od rozwiązań ślimakowych do walcowych
Motoreduktory różnią się między sobą pod wieloma względami, czego przykładem są: pozycja pracy, sposób montażu, możliwość przeciążania, charakter pracy, odporność na zapylenie, kierunkowość obrotów, zastosowany sposób smarowania itd. Typów motoreduktorów może być tak wiele, jak wiele jest dla nich zastosowań – począwszy od produktów miniaturowych, które mogą być wykorzystywane np. w automatach sprzedających, przez szeroką gamę urządzeń używanych w transporterach i urządzeniach sortujących, po motoreduktory dużej mocy, doskonale sprawdzające się w przemyśle ciężkim.
Typowego podziału motoreduktorów dokonuje się, uwzględniając rodzaj zastosowanej przekładni zębatej na ostatnim stopniu przełożenia. Jak wynika z badania redakcyjnego, w zakładach najczęściej używane są motoreduktory ślimakowe (zostały one wskazane przez 78% respondentów) (rys. 1). Użyta jest w nich przekładnia ślimakowa, w której współpracują ze sobą dwa elementy – ślimak i ślimacznica. Urządzenia te są najchętniej wybierane przez klientów głównie z powodu prostej konstrukcji, łatwego montażu w różnych pozycjach, prawie bezobsługowej pracy, atrakcyjnej ceny oraz tzw. samohamowności w sytuacjach awaryjnych (np. gdy tarcie przekroczy dopuszczalne limity z powodu nieodpowiedniego smarowania).
Poza tym w zakładach uczestników badania stosowane są motoreduktory: stożkowe (z przekładnią stożkową) (36% odpowiedzi), planetarne (z przekładnią planetarną) (28%) oraz walcowe (z przekładnią walcową) (14%). Najmniejszym zainteresowaniem cieszą się przekładnie płaskie (z przekładnią walcową, przy czym wewnętrzne ukształtowanie przekładni sprawia, że możliwe staje się zmieszczenie w stosunkowo niewielkiej obudowie kilku dodatkowych stopni przełożenia) (8% zakładów).
Liczne grono odbiorców
Ze względu na szeroki zakres mocy i obrotów wyjściowych motoreduktory znajdują zastosowanie w zasadzie we wszystkich gałęziach przemysłu jako jednostka napędowa ogólnego przeznaczenia. Wykorzystywane są jako napędy prostych urządzeń pomocniczych, takich jak przenośniki, a także jako układy napędowe zaawansowanych procesów technologicznych, w tym np. wytłaczarek, suwnic czy podwieszanych kolejek.
W opinii respondentów głównym odbiorcą motoreduktorów jest branża spożywcza (72%), gdzie są stosowane do napędu mieszalników, przenośników, dozowników, redlerów czy mikserów. W dalszej kolejności znalazł się przemysł: tworzyw sztucznych (58%), farmaceutyczny (54%), ciężki (50%), celulozowo–papierniczy (42%), wydobywczy (38%) oraz drzewny (36%).
I tak w przemyśle tworzyw sztucznych motoreduktory są używane do napędu np. wytłaczarek i podajników, w przemyśle ciężkim – np. do kruszarek, suwnic czy wciągarek, w przemyśle drzewnym – np. do pras transporterów i rozdrabniaczy, a w przemyśle wydobywczym – do napędu odwadniaczy, przenośników, płuczek itd.
Kryteria wyboru
Najważniejszymi czynnikami branymi pod uwagę przy zakupie reduktorów/motoreduktorów jest przede wszystkim cena (64%) (rys. 2). Jednak, jak wynika z doświadczenia dostawców, nie warto się kierować jedynie tym kryterium, gdyż najczęściej cena idzie w parze z jakością urządzeń. Nabyte po bardzo niskiej cenie reduktory/motoreduktory są zazwyczaj zawodne i nie spełniają oczekiwań co do jakości oraz żywotności napędu.
Tuż za ceną znalazły się takie kryteria wyboru, jak: trwałość (58%) oraz dostępność/szybkość dostawy (56%). Nabywcy tych urządzeń zwracają też uwagę na: markę (42%), parametry (36%), wsparcie posprzedażowe (32%), łatwy i szybki dostęp do serwisu (22%) oraz opinię innych użytkowników reduktorów/motoreduktorów (20%).
Jeśli chodzi o parametry, dla ankietowanych liczą się najbardziej: obroty wału wyjściowego (92%), moment wyjściowy (lub moc i sprawność) (90%) oraz pozycja pracy (pozioma/pionowa) (72%). Poza tym mniej niż jedna trzecia respondentów (28%) wskazała także na współczynnik przeciążenia (rys. 3).
Zdaniem dostawców, wybierając motoreduktor, należy określić jego warunki pracy i obliczyć współczynnik pracy, jakim powinien się charakteryzować dany napęd. Współczynnik ten określa stopień przewymiarowania przekładni w stosunku do silnika, z którym współpracuje. Przy jego obliczaniu trzeba wziąć pod uwagę przede wszystkim takie parametry, jak: prędkość wału wejściowego, rodzaj obciążenia (jednostajne, udarowe, dynamiczne), temperatura otoczenia, liczba godzin pracy na dobę czy liczba startów na godzinę.
Plany i preferencje zakupowe
Jeśli chodzi o planowane wydatki na zakup reduktorów/motoreduktorów w 2019 r., to w porównaniu z rokiem poprzednim:
pozostaną na tym samym poziomie (42%), zwiększą się (36%) lub zostaną zredukowane (14%). Pozostali respondenci (8%) nie planują w tym czasie zakupu reduktorów/motoreduktorów (rys. 4).
Z deklaracji przeważającej większości (78%) uczestników badania wynika, że do tej pory najchętniej kupowali (i będą kupować, jeśli zajdzie taka potrzeba) reduktory/motoreduktory produkowane przez zagranicznych producentów, głównie niemieckich (m.in. Lenze, Siemens, SEW-Eurodrive, Nord) i włoskich (np. Rossi, STM Team, Varvel, Tramec, Bonfiglioli). Niektórzy producenci mają w Polsce swoje bezpośrednie przedstawicielstwa, natomiast inni współpracują z jednym dystrybutorem.
W przypadku pozostałych osób (22%) chętniej decydują się oni na zakup motoreduktorów/reduktorów od polskich producentów (m.in. Bafared, Elkon, Kacperek, Ewmar-Ness czy Glimag).
Warto dodać, że w odczuciu co drugiego respondenta obecna sytuacja panująca na rynku reduktorów/motoreduktorów jest bardzo dobra. Z kolei ok. 40% ocenia ją jako dobrą, a niespełna 10% uważa, że jest ona niekorzystna.
Jak podkreślają uczestnicy badania, rynek reduktorów/motoreduktorów w Polsce oferuje dostęp do szerokiej gamy rozwiązań. Różnorodność dotyczy także przedziału cenowego i jakościowego – klienci mogą wybierać spośród marek „premium” lub – jeśli budżet im na to nie pozwala – zdecydować się na bardziej ekonomiczne rozwiązanie. A zatem każdy z pewnością znajdzie coś dla siebie – na miarę swoich potrzeb i możliwości.
Raport powstał na podstawie danych uzyskanych z ankiety przeprowadzonej wśród czytelników magazynu Inżynieria i Utrzymanie Ruchu. Oprócz tego przy tworzeniu raportu bazowano na informacjach pochodzących od dostawców reduktorów/motoreduktorów. Raport nie odzwierciedla pełnego obrazu rynku.
Agata Abramczyk jest dziennikarką, publicystką, autorką tekstów, pasjonatką nowoczesnych technologii; od wielu lat związaną z branżą wydawniczą.
