В прессующем узле скорость вращения матрицы относительно плит с вальцами обычно составляет от 110 до 300 об/мин. Учитывая, что наиболее дешевые и массово производимые стандартные промышленные двигатели имеют минимальную скорость вращения от 700 об/мин, приходится применять понижающую передачу.
Наиболее популярным для промышленных грануляторов с производительностью от 500кг в час по древесной грануле является цилиндрический редуктор с одной или двумя ступенями передач. При относительной простоте изготовления такие редукторы обладают максимальным соотношением ресурса к цене.
При выборе между одно- и двухступенчатым редуктором влияют несколько факторов в конкретных условиях производства. Для кольцевой матрицы обычно требуется от 140 до 220 об/мин, возьмем 180 об/мин как на грануляторе ГРАЧ-480. Для получения таких оборотов при двигателе 1440об/мин требуется передаточное число 1:8. Для гранулятора ОГМ-1.5 при его 140 об/мин и том же двигателе передаточное число 1:10. При этом соотношение диаметров шестерен на каждой ступени примерно 1:3, которое является наиболее высоко ресурсным при относительно низком качестве изготовления шестерен. На фото показаны редукторы этих грануляторов для сравнения по размерам, ведь на них используются матрицы одинакового диаметра.
Для сохранения соотношения размера шестерней и перехода на одноступенчатый редуктор придется применить двигатель с 700об/мин, что приводит к заметному удорожанию. Цена редуктора будет мало отличаться, а вот двигатель получится практически в два раза дороже. Отличие этих двух грануляторов еще в том, что в ГРАЧ-480 применяется стандартный серийный редуктор Ц2Н-500 с горизонтальным расположением осей. Большие колеса каждой ступени погружены в масляную ванну, поэтому как смазка зубьев, так и разбрызгивание на подшипники гарантированы и обильны. А вот в ОГМ-1.5 оси расположены вертикально, и чтобы забросить смазку на верхние самые крупные зубья часто используют специальную лопатку на быстроходном валу, которая касается поверхности и подхватывает залитое масло. В оригинальном исполнении для смазки верхних шестерен и подшипников, а также для подачи в центральный подшипник прессующего узла используется масляный насос. Однако его недолгий срок в условиях низкого уровня обслуживания привел к такой модернизации, снижая надежность агрегата.
На грануляторе CPM 3000-ой серии передача примерно 1:7 и одноступенчатый редуктор. Если оставить за скобками стоимость двигателя, то такой вариант имеет несколько преимуществ. Во-первых, уменьшается количество частей в редукторе и упрощается обслуживание. Во-вторых, вместо двух ступеней с относительно узкими шестернями применяется одна передача настолько широкими колесами и мелкой косой нарезкой, что единовременно в зацеплении оказывается несколько зубьев. Это обеспечивает максимальную плавность работы, снижение вибрации и шума. В-третьих, вертикальное расположение одноступенчатой передачи с нижним быстроходным валом делают смазку зубьев простой и надежной с высоким КПД. Сложность изготовления в том, что нужно подобрать идеальное соотношение химического состава и твердости шестерен, так как для быстроходной шестерни количество соприкасаний в 7 раз чаще, и она требует большей износостойкости. На этом погорели недобросовестные плагиаторы, когда стали копировать конструкцию с использованием сырых шестерен и валов с сокращением срока службы до 3-5 месяцев вместо обычных для таких машин 7-10 лет.
Для цилиндрической шестерни с обычной шириной довольно просто оценить примерный срок службы и надежность, сравнивая со стандартными экземплярами редукторов по каталожным размерам и номинальным нагрузкам. Для широких шестерен условно можно пересчитать допустимую нагрузку пропорционально увеличению длины зуба. На ОГМ-1.5 расстояние между осями второй передачи 308мм, ближайший к этому редуктор Ц2Н-315 с номинальным крутящим моментом 8000Н/м. Номинальный крутящий момент двигателя 75кВт на 1440об/мин составляет 500Н/м, а значит с передачей редуктора 1:10 на выходе уже получится 5000Н/м и сервис-фактор 1.5 поначалу обнадеживает. Однако при внимательном рассмотрении условий работы оказывается, что такая конфигурация хорошо подходит для шнековых транспортеров, но не для ударной переменной нагрузки, которая с заметной регулярностью случается при производстве пеллет. Таким образом, при достаточно качественном изготовлении шестерен и бережном обращении с вероятностью 95% редуктор гранулятора исправно проработает не менее 1 года в круглосуточном режиме, а при эксплуатации в одну смену этот срок увеличивается до трех лет. При плагиате этого пресса не только заметно снизилась культура производства, но и на сырые валы стали ставить двигатели 90, 110 и даже 132кВт, переименовав агрегаты в свои варианты. Этот трюк очень помог маркетологам, так как стали сравнивать цену с надежными экземплярами аналогичной мощности. Если двигатель 75кВт в обычном режиме используют на 70-80% номинала, или 100-110 Ампер при 380В, то попытки эксплуатации с большими двигателями при нагрузке в 170-200 Ампер очень быстро приводят к разрушению редуктора и прессующего узла. В результате покупая номинально мощный пресс получают лишь излишнее энергопотребление, так как КПД промышленного электродвигателя достигает 90% только при нагрузке выше 50% от номинала. Очень похожая картина складывается при плагиате изначально комбикормовых грануляторов, рассчитанных на высокие обороты прессующего узла и малые нагрузки. Подача опилки в них приводит не только к снижению производительности в несколько раз, но и к быстрому износу с внеплановыми ремонтами, что в корне убивает надежду на рентабельность производства.
У редуктора Ц2Н-500 номинальный крутящий момент 45кН/м, а номинальный крутящий момент на матрице гранулятора ГРАЧ-480МП (132кВт) составляет 7кН/м, то есть сервис-фактор получается 6.4, и это не так уж много. Для ударных нагрузок при круглосуточной работе сервис-фактор нужен не менее 2 для почти гарантированной работы в течение 1 года без ремонта. Значение сервис-фактора примерно в квадратичной зависимости от срока службы. То есть увеличение сервис-фактора в три раза теоретически дает надежду на 9 лет работы, хотя при таких сроках гораздо большее влияние оказывает регулярность обслуживания, а с учетом грубой обработки шестерен вполне нормально ожидать 5-7 лет нормальной эксплуатации с учетом остановок, сезонности и прочих немеханических факторов.
Червячный редуктор для гранулятора может показаться дикостью главному инженеру на производстве, однако Kahl удивил весь мир. Необычные решения, как правило, складываются из определенного опыта, и у них получилось создать достаточно надежный гранулятор с на удивление высоким КПД. С одной стороны, червячные редукторы славятся несколько большими потерями в сравнении с цилиндрическими. С другой стороны, получение довольно низких оборотов при массивных вальцах позволяет размеренно и без перегрева выжимать опилку через матрицу. Таким образом, оптимизировав геометрию червячной передачи, получился большой надежный гранулятор, который в силу дороговизны запчастей следует через 8-10 лет просто заменить на новый, давно окупив затраты.
Большое распространение получило применение гипоидной передачи, адаптированной из автомобилестроения. По сути, взяли исходный редуктор заднего моста, в котором двигатель подключили вместо карданной передачи, а вместо полуоси поместили вал гранулятора. Если нагрузки при этом рассчитывают правильно, то такой вид передачи довольно надежный и малошумный. С учетом дешевизны запчастей он прижился и для полубытовых экземпляров стал даже более популярным, чем ременная передача, которая иногда остается для корректировки оборотов или просто как способ соединения с двигателем. При адаптации особое внимание уделяется упорным подшипникам, установленным в переходной части, а также герметизации от попадания сырья в редуктор. В дешевом сегменте не предусматривают специальных защитных устройств, и их роль выполняют те же клиновые ремни или соединительные муфты, подобранные как раз на предельно допустимый крутящий момент как наиболее дешевые и легко заменяемые части.
