Elektromotor für Stirnradgetriebe

Beim Stirnradgetriebe liegen Antriebs- und Abtriebswelle auf derselben Achse hintereinander; der Motor sitzt hinten am Getriebe, und der gesamte Antrieb wirkt wie ein einziges langes Gehäuse. Bei Gurtförderern, Rührwerken, Becherwerken und dauerhaft drehenden Maschinen wie Pumpen und Mischern ist diese Anordnung verbreitet. Im Folgenden geht es nur um den Drehstrom-Asynchronmotor, der den Getriebeeingang antreibt; für den Vergleich mit anderen Getriebetypen sehen Sie sich die Hauptseite Elektromotoren für Getriebe an.

Die Aufgabe des Elektromotors am koaxialen Stirnradgetriebe

Im Stirnradgetriebe sind schrägverzahnte Zahnradpaare in zwei oder drei Stufen angeordnet. Der Motor treibt das Ritzel der ersten Stufe an; mit jeder Stufe sinkt die Drehzahl etwas weiter, das Drehmoment wird etwas größer, und die Bewegung erreicht in der letzten Stufe die Abtriebswelle, die mit dem Motor fluchtet. Da die Zähne abwälzend eingreifen, sind die Verluste gering; der Großteil der vom Motor aufgenommenen Leistung gelangt an die Abtriebswelle.

Der Motor soll bei der vom Getriebe geforderten Eingangsdrehzahl dauerhaft und gleichmäßig Leistung abgeben. Die Abtriebsdrehzahl bestimmen die Stufenübersetzungen; die Radiallast von Trommel, Rührflügel oder Kettenrad der Maschine nehmen dagegen Abtriebswelle und Lager des Getriebes auf. Der Motor trägt diese Lasten nicht anstelle des Getriebes und ersetzt nicht die Grenzwerte im Getriebekatalog.

Ausgangsdaten für die Motorauswahl am Stirnradgetriebe

Auf dem Typenschild solcher Getriebe stehen meist Typcode, Gesamtübersetzung, Abtriebsdrehzahl und manchmal die empfohlene Motorleistung. Die wichtigste Information zum Motor ist jedoch die Ausführung der Antriebsseite: Wird das Getriebe mit einem IEC-Eingangsdeckel geliefert, der den Motorflansch direkt aufnimmt, oder wird es über eine separate Eingangswelle per Kupplung angetrieben? Diese Unterscheidung bestimmt, ob der Motor mit Flansch oder mit Füßen ausgeführt wird.

Zusätzlich wird gefragt, wie viele Stunden die Maschine täglich läuft, ob die Last konstant oder schwankend ist und ob die Maschine beladen anläuft. Bei Maschinen wie Rührwerken und Becherwerken zeigen diese drei Angaben, wie viel Reserve über dem Katalog-Leistungswert vorzusehen ist.

Leistung bestimmen, indem man Eingangs- und Abtriebsdrehzahl trennt

Der Katalog eines Stirnradgetriebes ist meist für eine bestimmte Eingangsdrehzahl ausgelegt, häufig für die Klasse von etwa 1500 U/min eines vierpoligen Motors. Deshalb sollten zuerst beide Drehzahlen getrennt notiert werden: die Motornenndrehzahl (Eingang) und die von der Maschine geforderte Abtriebsdrehzahl. Die Übersetzung ist der Quotient der beiden. Abtriebsdrehmoment und Abtriebsdrehzahl gibt der Maschinenhersteller vor; die daraus berechnete Abtriebsleistung wird durch den vom Getriebehersteller angegebenen Wirkungsgrad geteilt, und man erhält die Motorleistung.

Die Leistungs- und Drehzahlwerte in der Tabelle sind nur die Katalogdaten des Motors; Drehmoment und Geschwindigkeit am Getriebeabtrieb hängen von Ihrer Übersetzung ab. Die Beispiele sind keine verbindliche Auswahl.

Wird an einem bestehenden Antrieb der Motor gewechselt, sind Leistung und Drehzahl auf dem alten Typenschild die erste Referenz. Ein Motor mit höherer Leistung kann die zulässige Eingangsleistung des Getriebes überschreiten; die Leistung sollte nicht erhöht werden, ohne die Grenze auf dem Getriebetypenschild oder im Katalog zu prüfen.

IEC-Eingangsdeckel, Wellenaufnahme und Fußanschluss

Bei den meisten koaxialen Stirnradgetrieben steckt die Motorwelle in der Passfedernut am Getriebeeingang oder in einer Kupplungsnabe, und der Motorflansch wird an den IEC-Eingangsdeckel des Getriebes geschraubt. Das Getriebe wird meist über eigene Füße oder seinen Flansch an der Maschine befestigt; der Motor wird in diesem Fall ohne Füße mit Flansch (B5 oder B14) gewählt. Für welche IEC-Baugröße der Eingangsdeckel des Getriebes bearbeitet ist, in dieser Baugröße muss auch der Motor ausgeführt sein.

Die Prüfreihenfolge kann so aussehen: IEC-Baugröße, Flanschtyp und Flanschdurchmesser, Zentrierdurchmesser, Anzahl und Teilung der Schraubenlöcher, Wellendurchmesser und Wellenlänge, Passfedermaß. Gibt es eine separate Eingangswelle und wird der Motor per Kupplung angebunden, werden ein Fußmotor (B3) oder ein Fuß-Flansch-Motor (B34/B35) zusammen mit Fußlochabstand und Achshöhe betrachtet. Die Gehäusemaße finden Sie in der Baugrößen-Maßtabelle, die Ausführungen mit beiden Anschlussarten auf der Seite Motoren B34 und B35. Ohne Übereinstimmung dieser Maße darf nicht davon ausgegangen werden, dass ein Motor direkt an das Getriebe passt.

In der koaxialen Anordnung ragt der Motor horizontal oder vertikal hinter dem Getriebe hervor. Bei Rührwerken mit nach unten gerichteter Abtriebswelle sitzt der Motor ganz oben in der Lage Welle nach unten (V1); das Motorgewicht lastet dann auf dem Eingangsflansch des Getriebes. Geben Sie die Lage bei der Bestellung an; die für vertikalen Betrieb angebotenen Bauformen sind unter der Frage Bauformen aufgeführt.

Umgebung und Kühlung bei langen Betriebszeiten

Das Stirnradgetriebe bleibt dank seiner geringen Verluste kühler als der Motor; der Großteil der Wärme im Antrieb entsteht in der Motorwicklung. Bei dauerhaft laufenden Bändern und Rührwerken steht deshalb die Motorkühlung im Vordergrund. Sitzt der Motor eingeengt hinter dem Getriebe oder setzt sich Materialstaub auf ihm ab, verringert sich der Lufteintritt an der Lüfterhaube.

Die Katalogwerte gelten für Umgebungstemperaturen von −15 bis +40 °C und Aufstellhöhen bis 1000 m; wird der Motor außerhalb dieser Grenzen betrieben, geben Sie dies bei der Bestellung an. Die Motoren haben Schutzart IP55 und Isolationsklasse F und sind für Dauerbetrieb S1 bemessen. Für staubige Antriebe oder Antriebe im Freien hilft die Antwort auf die Frage Aluminium oder Grauguss? bei der Gehäusewahl.

Grenzen von Motor und Getriebe bei Umrichterbetrieb und Laständerungen

Die Drehzahlregelung per Frequenzumrichter ist bei Stirnradgetrieben verbreitet, weil sich Band- oder Rührgeschwindigkeit ohne Änderung der Übersetzung einstellen lassen. Die Grenze liegt hier meist beim Motor: Je weiter unter 50 Hz gefahren wird, desto langsamer dreht sein Eigenlüfter, und bei langem Betrieb mit vollem Drehmoment kann ein Fremdlüfter nötig werden. Bei langer Kabelstrecke wird ein dv/dt- oder Sinusfilter in Betracht gezogen. Einzelheiten auf der Seite Umrichtertaugliche Elektromotoren.

Ein Betrieb über 50 Hz setzt dagegen auf der Getriebeseite Grenzen: Die Eingangsdrehzahl steigt, und die zulässige Höchsteingangsdrehzahl des Getriebes kann überschritten werden. Der Stoß, den ein Direktanlauf bei einem beladen anlaufenden Becherwerk oder einem mit dichter Mischung stehenden Mischer auf die Verzahnung ausübt, lässt sich mit Umrichter oder Sanftanlasser verringern. Bei häufigem Start-Stopp oder schwerer Last ist ein PTC- oder PT100-Fühler zur Überwachung der Wicklungstemperatur als Bestelloption erhältlich.

Angaben für eine Austauschanfrage

Um für einen ausgefallenen Motor einen neuen auszuwählen, genügen meist Fotos der Typenschilder von Motor und Getriebe. Gleichwertigen Motor anhand des Typenschilds finden: Mit den Schritten auf dieser Seite können Sie diese per WhatsApp übermitteln.

• Motortypenschild: Leistung, Drehzahl, Spannung, Strom und Schaltung
• Getriebetypenschild: Typcode, Übersetzung, Abtriebsdrehzahl
• Anschlussart: mit Flansch am IEC-Eingangsdeckel oder mit Füßen über Kupplung
• Flanschtyp und -durchmesser, Wellendurchmesser und -länge
• Lage des Antriebs: horizontal oder vertikal mit Abtrieb nach unten
• Tägliche Laufzeit der Maschine und Umrichterbetrieb
• Gewünschte Anzahl an Motoren

Unsere Telefon- und WhatsApp-Angaben finden Sie auf der Seite Kontakt.

Produktgruppen im Shop für Stirnradantriebe

Für Stirnradantriebe in leichten Band- und Verpackungslinien sind Elektromotoren mit Aluminiumgehäuse, für schwere Bänder, Becherwerke und Rührwerke Elektromotoren mit Graugussgehäuse die ersten Gruppen, die man betrachten sollte. Um die Liste nach Drehzahlklasse einzugrenzen, kann man sich auf vierpolige Modelle (Klasse 1500 U/min) konzentrieren; alle Modelle finden Sie im Elektromotoren-Shop.

Die in der obigen Tabelle genannten Graugussmodelle 5,5 kW 132S-4 und 11 kW 160M-4 sind Beispiele; ihre Eignung für Ihre Maschine und Ihr Getriebe wird anhand von Flansch-, Wellen- und Lastdaten gesondert bestätigt. Auf unserer Website gibt es auch die Kategorie Stirnradgetriebe in Fußausführung; diese Seite beschreibt nur die Motorauswahl, das Getriebe wird nach seinen eigenen Daten gesondert ausgewählt.

Häufig gestellte Fragen

Warum ist der Motor am Stirnradgetriebe wärmer als das Getriebe?

Da die Zähne abwälzend eingreifen, sind die Getriebeverluste gering, und der Großteil der Wärme im Antrieb entsteht in der Motorwicklung. Dass das Motorgehäuse wärmer ist als das Getriebe, deutet für sich allein nicht auf einen Fehler hin; vergleichen Sie den Strom mit dem Typenschildwert.

Kann ich den Motor oberhalb der Netzfrequenz von 50 Hz betreiben, um die Bandgeschwindigkeit zu erhöhen?

Mit einem Umrichter lässt sich die Frequenz erhöhen, doch die Eingangsdrehzahl des Getriebes steigt im gleichen Verhältnis. Dies sollte nicht geschehen, ohne die höchste Eingangsdrehzahl im Getriebekatalog und das Motordrehmoment bei dieser Drehzahl zu prüfen; meist ist eine Änderung der Übersetzung die richtigere Lösung.

Mein Getriebe hat Füße – muss ich auch den Motor mit Füßen kaufen?

Wird der Motor per Flansch an den IEC-Eingangsdeckel des Getriebes angebaut, wählt man in der Regel einen Flanschmotor ohne Füße. Ein Fußmotor ist nur nötig, wenn das Getriebe über eine separate Eingangswelle per Kupplung angetrieben wird oder eine zusätzliche Fußabstützung gewünscht ist.

Schützt ein stärkerer Motor das Getriebe?

Nein, eher im Gegenteil. Ein überdimensionierter Motor überträgt im Blockierfall ein höheres Drehmoment auf das Getriebe. Die Motorleistung wird unter gemeinsamer Betrachtung der zulässigen Eingangsleistung des Getriebes und der tatsächlichen Maschinenlast gewählt.