Σύνδεσμοι αξόνα ηλεκτρικού κινητήρα με φορτίο

Όλοι οι ηλεκτροκινητήρες (εκτός των βηματικών κινητήρων) περιστρέφονται με πολύ υψηλές ταχύτητες και παρέχουν μικρή ροπή (δηλ. δύναμη στρέψης). Για το λόγο αυτό, σχεδόν πάντοτε απαιτείται η σύνδεση του άξονα του ηλεκτρικού κινητήρα με γραναζωτούς μειωτήρες, ή με ιμάντες, έτσι ώστε να μειώνονται οι στροφές και να αυξάνεται η ροπή.
Ως γνωστό, η ροπή είναι το φυσικό μέγεθος που δείχνει τη δύναμη που παράγεται από τον άξονα ενός κινητήρα σε συγκεκριμένη απόσταση από αυτόν. Μονάδα μέτρησης της ροπής είναι το Newton*meter. Συνηθίζεται όμως για τους κινητήρες να εκφράζεται σε Kg*cm (Επειδή 1Kg=10N περίπου και 1m=100cm) προκύπτει ότι 1N*m=10Kg*cm περίπου.

Παράδειγμα εφαρμογής μειωτήρα με 2 γρανάζια με στόχο τη μείωση των στροφών και την αύξηση ροπής Οι μειωτήρες αποτελούνται συνήθως από γρανάζια διαφορετικής ακτίνας, έτσι ώστε να μειώνονται οι περιστροφές και κατά συνέπεια η ταχύτητα. Έτσι, σε 2 εφαπτόμενα γρανάζια ισχύουν οι σχέσεις:

P1 = Τ1*ω1 και επειδή v1 = ω1*r1   --> P1 = Τ1*v1 / r1             P2 = T2*ω2 και επειδή v2 = ω2*r2      --> P2 = Τ2*v2/r2
Όπου Ρ = ισχύς, Τ = Ροπή, ω = γωνιακή ταχύτητα, v = περιφερειακή ταχύτητα, r = ακτίνα γραναζιού

Αν παραβλέψουμε τις απώλειες τριβών έχουμε μεταφορά της ίδιας ισχύος:            P1= P2   -->     Τ1* v1 / r1 = Τ2* v2 / r2
Στο σημείο επαφής οι περιφερειακές ταχύτητες των 2 γραναζιών είναι ίσες:            v1= v2    -->     Τ1/ r1 = Τ2 / r2

                                                                                     Τ2 = Τ1 * r2/ r1
όπου: Τ2 είναι η λαμβανόμενη ροπή, Τ1 είναι η προσφερόμενη ροπή και r2/r1 είναι οι ακτίνες των γραναζιών.

Αν για παράδειγμα ο λόγος των ακτίνων δύο γραναζιών είναι r2/r1 = 10, τότε η λαμβανόμενη ροπή Τ2 θα είναι δεκαπλάσια της προσφερόμενης ροπής T1. Δηλαδή: Τ2 = Τ1*10. Η σχέση αυτή ισχύει αν οι απώλειες τριβών είναι μηδενικές. Βλέπουμε λοιπόν, ότι μειώνοντας τις στροφές αυξάνεται η παραγόμενη ροπή.

Σήμερα, για μείωση του κόστους οι περισσότεροι ηλεκτρικοί κινητήρες πωλούνται με προσαρμοσμένο μειωτήρα σε μεγάλη ποικιλία ταχυτήτων σε στροφές/λεπτό, έτσι ώστε να μην απαιτείται πρόσθετος εξοπλισμός. Έτσι, υπάρχουν κινητήρες 12V, ή 24V, ή 230Volt με προσαρμοσμένο μειωτήρα με ταχύτητες που κυμαίνονται από 1 έως περισσότερες από 1000 στροφές/ λεπτό.
Οι πιο συνηθισμένοι μειωτήρες υλοποιούνται με γρανάζια, ή ιμάντες και αλυσίδες. Στο εμπόριο υπάρχουν πολλοί μικροί κινητήρες με διαφορετική ισχύ και πολλές μειώσεις στροφών. Ο άξονας τους συνδέεται απ' ευθείας με το φορτίο χρησιμοποιώντας συνδέσμους.
Βλέπουμε λοιπόν, ότι η μετάδοση κίνησης από τον άξονα του ηλεκτροκινητήρα στο φορτίο γίνεται με τους συνδέσμους. Με άλλα λόγια, οι σύνδεσμοι είναι τα εξαρτήματα που συνδέουν τον άξονα του μοτέρ με τα φορτία. Ανάλογα με τις ανάγκες της καθεμιάς εφαρμογής διατίθενται στο εμπόριο διάφοροι ειδικοί τύποι έτοιμων συνδέσμων σπαστοί, ελαστικοί, σταθεροί, τύπου φλάντζας. Η τιμή τους στην Ελληνική αγορά κυμαίνεται ανάλογα με τη διατομή και την πολυπλοκότητα κατασκευής από 1,5 έως 10€.

Βιβλιογραφία: Εισαγωγή στη ΜΗΧΑΤΡΟΝΙΚΗ και στα ενσωματωμένα συστήματα Σταμάτης Αλατσαθιανός σελ. 39-58.

Σύνδεσμοι άξονα ηλεκτροκινητήρα με φορτία - Μειωτήρες - Ροπή ηλεκτροκινητήρων