การวิเคราะห์เพลาของมอเตอร์ในมอเตอร์เกียร์ขนาดเล็กและขนาดเล็ก

มอเตอร์เกียร์ขนาดเล็กประกอบด้วยมอเตอร์และชุดลดเกียร์ มอเตอร์ทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงาน ทำงานด้วยความเร็วสูงและแรงบิดค่อนข้างต่ำ การหมุนของมอเตอร์จะถูกส่งไปยังชุดลดเกียร์ผ่านเฟืองมอเตอร์ (รวมถึงเฟืองหนอน) ที่ติดตั้งอยู่บนเพลามอเตอร์ ดังนั้น เพลามอเตอร์จึงเป็นหนึ่งในส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดในมอเตอร์เกียร์ขนาดเล็ก

I. วัสดุเพลามอเตอร์

การเลือกวัสดุเพลาต้องคำนึงถึงข้อกำหนดด้านแรงบิด ความสามารถในการแปรรูป ความต้านทานการกัดกร่อน และในบางกรณี คุณสมบัติทางแม่เหล็ก ขึ้นอยู่กับการออกแบบมอเตอร์ วัสดุเพลาทั่วไป ได้แก่ เหล็กกล้าคาร์บอนคุณภาพสูง เหล็กกล้าไร้สนิม เหล็กกล้าอัลลอยด์ และเหล็กกล้าคาร์บูไรซ์ วัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือ:

1. เหล็กกล้า SAE 1141 & 1144 (เทียบเท่าเหล็กกล้าจีน 45#):

   • ใช้กันมากที่สุดในอุตสาหกรรมเนื่องจากต้นทุนต่ำและหาได้ง่าย

   • ง่ายต่อการแปรรูป

   • ข้อเสียหลัก: มีแนวโน้มที่จะเกิดสนิม ต้องเคลือบน้ำมันป้องกันสนิมระหว่างการใช้งาน

2. เหล็กกล้าไร้สนิม SAE 416 (เทียบเท่า Y1Cr13):

   • แปรรูปได้ยากกว่า ไม่เหมาะสำหรับคุณสมบัติที่ซับซ้อน (เช่น หัวเพลาแบบเกลียว)

   • มีราคาสูงกว่าเหล็กกล้า 45# ถูกกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม 303

   • ใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากทนทานต่อการกัดกร่อน

3. เหล็กกล้าไร้สนิม SAE 420 (เทียบเท่า 2Cr13):

   • ข้อจำกัดในการแปรรูปคล้ายกับ 416

   • ราคาอยู่ระหว่างเหล็กกล้า 45# และเหล็กกล้าไร้สนิม 416/303

   • ให้ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีและมีการใช้งานอย่างแพร่หลาย

4. เหล็กกล้าไร้สนิม SAE 431:

   • ใช้น้อยกว่า

   • มีปริมาณโครเมียมสูง เหมาะสำหรับการสัมผัสอาหาร

5. เหล็กกล้าไร้สนิม SAE 303:

   • ต้นทุนสูงกว่า

   • วัสดุนิ่มกว่า แปรรูปได้ดีเยี่ยม เหมาะสำหรับรูปทรงเพลาที่ซับซ้อน

II. การออกแบบเพลามอเตอร์

เมื่อเฟืองมอเตอร์และเฟืองขั้นแรกในชุดลดเกียร์ขบกัน จะเกิดแรงบิด การประกบระหว่างเฟืองมอเตอร์และเพลามอเตอร์ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการส่งกำลัง ประเภทเพลาทั่วไป ได้แก่:

• เพลาเรียบ: เหมาะสำหรับโหลดเบาและแรงบิดต่ำ

• เพลาแบน / เพลาแบบ D: ออกแบบมาสำหรับโหลดปานกลาง

• เพลาหยัก: เหมาะสำหรับโหลดปานกลางเช่นกัน

• เพลาลิ่ม: ใช้ในงานโหลดหนัก แรงบิดสูง

• เพลาหนอน: ประเภทพิเศษที่ใช้สำหรับระบบส่งกำลังแบบหนอนและเฟือง

เพลาเรียบ	เพลาแบน / เพลาแบบ D	เพลาหยัก	เพลาลิ่ม

III. ข้อกำหนดการผลิตสำหรับเพลามอเตอร์

คุณภาพการผลิตเพลามอเตอร์ส่งผลโดยตรงต่ออายุการใช้งานของมอเตอร์เกียร์ขนาดเล็ก ข้อกำหนดที่สำคัญ ได้แก่:

• ความแม่นยำของมิติ: เส้นผ่านศูนย์กลางเพลาสามารถควบคุมได้ภายใน ±0.002 มม.

• การปรับสภาพพื้นผิว: มักใช้การชุบนิกเกิลเพื่อป้องกันการกัดกร่อน

• ความหยาบของพื้นผิว: สำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าเฟืองประกบกับเพลาได้เหมาะสมและการทำงานที่ราบรื่น

IV. ประเภทของเพลาส่งกำลังของชุดลดเกียร์

ชุดลดเกียร์แบ่งตามกำลัง (กำลังสูงหรือกำลังต่ำ) และเพลาส่งกำลังจะแตกต่างกันไปตามนั้น เพลามักจะแบ่งออกเป็นเพลาอินพุตและเพลาเอาต์พุต

1. เพลาเอาต์พุต:

   • เชื่อมต่อชุดลดเกียร์กับกลไกที่ขับเคลื่อน

   • ทำงานด้วยความเร็วต่ำกว่าเพลาอินพุตมาก

   • สามารถปรับแต่งได้หลายรูปทรง: เพลา D, กลม, แบนคู่, หกเหลี่ยม, ห้าเหลี่ยม, สี่เหลี่ยม ฯลฯ

   • ทำจากโลหะหรือพลาสติกวิศวกรรม ขึ้นอยู่กับการใช้งาน

2. เพลาอินพุต:

   • เชื่อมต่อมอเตอร์กับชุดลดเกียร์

   • ส่งกำลังด้วยความเร็วสูงและแรงบิดต่ำ

   • ปลายด้านหนึ่งประกบกับตัวเรือนเพื่อขบกับเฟือง อีกปลายหนึ่งมีช่องสำหรับเพลามอเตอร์

   • ใช้การออกแบบร่องลิ่มเพื่อให้ประกอบได้อย่างมั่นคงและรวดเร็ว

3. ฟังก์ชันและความแตกต่าง:

   • เพลาทั้งสองส่งกำลัง

   • เพลาอินพุต: ความเร็วสูง แรงบิดน้อย เส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า

   • เพลาเอาต์พุต: ความเร็วต่ำ แรงบิดสูง เส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า
     
     

V. สาเหตุของแบริ่งร้อนเกินไปในมอเตอร์เกียร์ขนาดเล็ก

ภายใต้การทำงานปกติ แบริ่งมอเตอร์ไม่ควรเกิดความร้อนสูงเกินไป ความร้อนสูงเกินไปอาจเกิดจาก:

1. ความเสียหายของแบริ่ง

2. สารหล่อลื่นปนเปื้อน (อนุภาคแปลกปลอม)

3. การหล่อลื่นไม่เพียงพอ

4. คุณภาพสารหล่อลื่นต่ำหรือความหนืดไม่เหมาะสม

5. การประกอบไม่ถูกต้อง (แบริ่งหลวมเกินไปหรือแน่นเกินไป)

6. การติดตั้งไม่ตรงแนว

VI. สาเหตุของระยะคลอนตามแนวแกนในมอเตอร์ขนาดเล็ก

ระยะคลอนตามแนวแกน (การเคลื่อนที่ปลายเพลา) ในมอเตอร์ขนาดเล็กอาจเกิดจาก:

1. การประกบไม่ถูกต้องระหว่างแกนโรเตอร์และเพลา

2. แหวนรองกันสึกหายไปหรือเสียหาย

3. การวางแนวศูนย์กลางแม่เหล็กไม่ถูกต้องระหว่างสเตเตอร์และโรเตอร์

4. แรงตามแนวแกนที่เกิดจากพัดลมหรือใบพัดที่ติดอยู่กับเพลา

ผลที่ตามมา ได้แก่ การสั่นผิดปกติ เสียงดัง แบริ่งเสียหาย ขดลวดไหม้ และอายุการใช้งานมอเตอร์สั้นลง ระยะคลอนตามแนวแกนสามารถลดลงได้โดยใช้แหวนสปริงแบบคลื่นระหว่างแบริ่งและฝาปิดปลาย

VII. การเลือกแบริ่งในมอเตอร์เกียร์ทดรอบดาวเคราะห์

มอเตอร์เกียร์ทดรอบดาวเคราะห์มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์สมาร์ทโฮมและการใช้งานอื่นๆ ข้อควรพิจารณาในการเลือกแบริ่ง ได้แก่:

• ประเภททั่วไป: แบริ่งลูกกลิ้งปรับแนวได้เอง, แบริ่งลูกกลิ้งเทเปอร์ (แถวเดียว/สองแถว), แบริ่งลูกกลิ้งทรงกระบอก, แบริ่งสัมผัสสี่จุด, แบริ่งบอล

• แบริ่งเพลาอินพุต:ต้องการความสามารถในการรับน้ำหนักสูงเนื่องจากความเร็วสูง

• แบริ่งเพลาตัวกลาง:ต้องรับแรงรวมจากเฟืองขบหลายตัว

• แบริ่งเพลาเอาต์พุต:ความเร็วต่ำ แรงบิดสูง ต้องการความสามารถในการรับน้ำหนักสูงขึ้นหากมีการกระแทก

VIII. สาเหตุของเพลาชุดลดเกียร์หัก

การแตกหักของเพลาชุดลดเกียร์มักเกิดจาก:

1. การเลือกมอเตอร์-ชุดลดเกียร์ไม่ถูกต้อง:

   • แรงบิดที่กำหนดของมอเตอร์ × อัตราส่วนลด ต้องต่ำกว่าแรงบิดที่กำหนดของรุ่นชุดลดเกียร์

   • ความล้มเหลวในการพิจารณาแรงบิดเกินพิกัดอาจทำให้เพลาหัก

2. แรงบิดเกินพิกัด:

   • แรงบิดในการทำงานที่เกินขีดจำกัดการออกแบบของชุดลดเกียร์จะเพิ่มความเค้นบนเพลาเอาต์พุต ทำให้เกิดการแตกหัก

IX. โซลูชันวัสดุเฟืองขั้นสูง

สำหรับการใช้งาน เช่น เปลโยกเด็ก เปลโยกอัตโนมัติ เครื่องจ่ายสบู่อัตโนมัติ ปั๊มขนาดเล็ก ปั๊มแบบรีด ปั๊มไดอะแฟรม เครื่องกำจัดขยะ อุปกรณ์นวด จักรยานไฟฟ้า และอุปกรณ์โกนหนวด

ในการใช้งานชุดลดเกียร์ เฟือง POM และไนลอนแบบดั้งเดิมมักประสบปัญหา เช่น:

• ระดับเสียงรบกวนสูง

• ความต้านทานการสึกหรอและความล้าไม่เพียงพอ

• ความเปราะ (POM) หรือข้อจำกัดด้านแรงบิด (PA12, TPEE)

• ความไม่เสถียรของมิติเนื่องจากความชื้น (PA46)

โซลูชันทางวิศวกรรมของ Lihua Motorรวมวัสดุเฟืองขั้นสูงที่มีคุณสมบัติ:

• ความต้านทานการสึกหรอดีเยี่ยม

• ประสิทธิภาพเสียงรบกวนต่ำ

• ความเหนียวสูง

• ความต้านทานการกัดกร่อน

• ความเสถียรของมิติ (ไม่ได้รับผลกระทบจากความชื้น)

ข้อได้เปรียบของวัสดุเหล่านี้ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือ การลดเสียงรบกวน และอายุการใช้งานของมอเตอร์เกียร์ขนาดเล็กในหลายอุตสาหกรรมได้อย่างมาก