Los motorreductores son un pilar de los sistemas de movimiento modernos, ya que combinan un motor eléctrico y una caja de engranajes en una unidad compacta y eficiente. La relación de transmisión es clave para el rendimiento general del sistema. Ya sea para impulsar robótica, cintas transportadoras, dispositivos médicos o automatización industrial, comprender cómo las relaciones de transmisión afectan la velocidad y el par es esencial para seleccionar el motorreductor adecuado para cualquier aplicación.
¿Qué es una relación de transmisión?
En un sistema de motorreductor, la relación entre los engranajes de entrada y salida determina la relación de transmisión, que a su vez determina cómo se transforman la velocidad y el par.
Fórmula:
Relación de engranajes = Número de dientes en el engranaje de salida/Número de dientes en el engranaje de entrada
Alternativamente, para motores reductores:
Relación de transmisión = Velocidad de entrada (RPM del motor)/Velocidad de salida (RPM de la caja de cambios)
Ejemplo:
Si el motor gira a 3000 RPM, el eje de salida de la caja de cambios gira a 100 RPM, la relación de transmisión es:
3000/100=30:1
El impacto de las relaciones de transmisión en la velocidad y el par
La función principal de las relaciones de transmisión es convertir la velocidad en par o viceversa. En los motorreductores, esta transformación es crucial para satisfacer las necesidades mecánicas de diferentes aplicaciones.
| Tipo de relación de engranaje | Cambio de velocidad | Cambio de par | Ejemplo de aplicación |
| Relación alta (ej. 100:1) | Velocidad de salida drásticamente reducida | Par aumentado considerablemente | Equipos de elevación, transportadores |
| Relación baja (ej. 5:1) | Velocidad de salida ligeramente reducida | Par ligeramente aumentado | Robótica, ventiladores, bombas |
| Relación 1:1 | Sin cambios | Sin cambios | Sistemas de transmisión directa |
Efectos clave:
Relaciones de transmisión más altas = menor velocidad, mayor torque
Relaciones de transmisión más bajas = mayor velocidad, menor torque
Esta relación es inversamente proporcional: al aumentar uno, se reduce el otro.
Explicación del equilibrio entre par y velocidad
Los motorreductores obedecen al principio de conservación de la potencia, menos las pérdidas mecánicas. Si un motor produce una cierta cantidad de potencia (P), entonces:
P=Par × Velocidad angular
Si se reduce la velocidad (velocidad angular) a través de una caja de cambios, el par debe aumentar, asumiendo potencia constante (e ignorando las pérdidas).
Fórmula de ganancia de par:
Par de salida = Par del motor × Relación de transmisión × Eficiencia
Factor de eficiencia:
Las cajas de cambios no son 100% eficientes. Las eficiencias típicas varían entre:
- Engranajes rectos: 95–98%
- Engranajes planetarios: 90–95%
- Worm gears: 70–90%
Tipos de cajas de cambios y sus relaciones
Caja de engranajes rectos
- Diseño simple, fácil de fabricar.
- Se utiliza en aplicaciones de baja velocidad y bajo par.
- Relaciones de transmisión: típicamente de 1:1 a 12:1
Caja de engranajes planetarios
- Alta densidad de par
- Tamaño compacto
- Relaciones: 3:1 a 100:1+
Caja de engranajes de tornillo sin fin
- Altas relaciones en una sola etapa (hasta 100:1)
- Capacidad de autobloqueo
- Menor eficiencia debido al contacto deslizante
Cómo seleccionar la relación de transmisión correcta
Al elegir un motorreductor, seleccionar la relación de transmisión adecuada es crucial para garantizar que el motor:
- Funciona dentro de la velocidad y el par deseados.
- Evita el sobrecalentamiento o el estancamiento.
- Se adapta a los requisitos de carga
Consideraciones prácticas:
- Requisito de torque de carga: Calcule cuánto torque necesita su aplicación.
- Par motor: asegúrese de que el motor proporcione un par suficiente, teniendo en cuenta la relación de transmisión y las pérdidas de eficiencia.
- Requisito de velocidad: elija una relación que reduzca las RPM del motor a las RPM objetivo.
- Ciclo de trabajo: para un uso continuo, priorice la gestión térmica.
Ejemplos del mundo real
Ilustremos la relación entre la relación de transmisión, la velocidad y el torque mediante ejemplos.
Ejemplo 1: Sistema transportador
| Especificación | Valor |
| Velocidad del motor | 3000 RPM |
| Velocidad requerida de la correa | 100 RPM |
| Requisito de par de carga | 10 Nm |
| Eficiencia del engranaje | 90% |
Paso 1: Calcular la relación de transmisión requerida
Relación de transmisión=3000/100=30:1
Paso 2: Calcular el par del motor
- Par motor = 10 Nm/30×0,9 = 0,37 Nm
- De este modo, un motor con un par de al menos 0,4 Nm y una caja de cambios de 30:1 puede accionar el sistema.
Relaciones de transmisión comunes y sus aplicaciones
| Relación de engranaje | Velocidad de salida (si el motor = 3000 RPM) | Aumento de par | Aplicación típica |
| 5:1 | 600 RPM | 5× | Pequeñas bombas, ventiladores |
| 10:1 | 300 RPM | 10× | Cintas transportadoras ligeras |
| 30:1 | 100 RPM | 30× | Máquinas de embalaje |
| 60:1 | 50 RPM | 60× | Plataformas elevadoras |
| 100:1 | 30 RPM | 100× | Actuadores industriales pesados |
Cálculo de parámetros de salida
Cuando se proporciona un motor y una relación de transmisión, puede determinar el par de salida y la velocidad utilizando:
Velocidad de salida = Velocidad del motor/Relación de engranajes
Par de salida = Par del motor × Relación de transmisión × Eficiencia
Tabla de ejemplo:
| Par del motor (Nm) | Relación de engranaje | Eficiencia (%) | Par de salida (Nm) |
| 0.5 | 10:1 | 95% | 4.75 |
| 0.5 | 20:1 | 90% | 9.00 |
| 0.5 | 50:1 | 85% | 21.25 |
Cuando la relación de transmisión falla
La selección incorrecta de la marcha puede provocar:
- Exceso de velocidad: Par insuficiente, riesgo de calado
- Exceso de par: Sobreesfuerzo de las piezas mecánicas
- Acumulación de calor: transferencia de energía ineficiente
- Inestabilidad del sistema: Oscilaciones en sistemas de control precisos
Para evitar estos problemas:
- Calcular siempre el margen de par
- Consulte las curvas del motor y las clasificaciones de la caja de cambios.
- Factor de inercia y variación de carga
Consejos para optimizar la relación de transmisión
- Comience con los requisitos de carga: las demandas de velocidad y torque definen su elección de motor-caja de engranajes.
- Evite el exceso de engranaje: las relaciones de engranaje altas reducen demasiado la velocidad y aumentan el tamaño del sistema.
- Tenga en cuenta el juego: las cajas de engranajes de relación alta pueden introducir juego, algo fundamental para tareas de precisión.
- Incluya un margen de seguridad: agregue entre un 20 y un 30 % a los requisitos de torque para las condiciones del mundo real.
- Prueba bajo carga: Simule condiciones reales para garantizar que el motorreductor funcione de manera confiable.
Las relaciones de transmisión son fundamentales para el rendimiento del motorreductor. Influyen directamente en la entrega de potencia del motor, ya que reducen la velocidad para aumentar el par o viceversa. Elegir la relación correcta garantiza que su motorreductor satisfaga las necesidades de su aplicación de forma eficiente, fiable y segura.
Como fabricante de motorreductores, ofrecemos relaciones de transmisión personalizables para satisfacer sus necesidades específicas de velocidad y par. Nuestro equipo de ingeniería puede ayudarle a seleccionar o diseñar motorreductores que optimicen el rendimiento de su sistema, maximizando la eficiencia energética y la durabilidad.
Ya sea que esté automatizando líneas de producción o diseñando robótica de precisión, comprender las relaciones de engranajes permite tomar decisiones más inteligentes que impulsan sus proyectos hacia adelante.