Устройство мотор-редуктора с расчетами
Мотор-редуктор подбирается по специальным инженерным расчетам. Сложных конструкторских изысканий проводить не требуется, так как используют типовые схемы расчетов с учетом нескольких основных показателей. Самые главные из них — допустимый крутящий момент на выходном валу и скорость оборотов.
Рисунок №1. Устройство червячного редуктора
Расчеты при подборе мотор-редуктора проще, чем при раздельной установке редуктора и электродвигателя. Отпадает необходимость в точном согласовании этих механических узлов. Все характеристики можно разделить на механические и электрические (требования к питанию электродвигателя).
Механическое совмещение осей мотор-редуктора и приводного механизма обеспечивается муфтой и болтовым соединением картеров. Очень удобно торцевое крепление, но этот метод подходит только для компактных моделей, например, для планетарной кинематической схемы.
Рисунок №2. Устройство планетарного редуктора
Основные кинематические схемы мотор-редукторов
- Червячная. Обладает самой низкой стоимостью в пересчете на передаточное число. Только одна ступень червячного редуктора может дать передаточное число до 50-80. Двухступенчатая дает уже 50-10 000, но на практике такие редукторы нужны крайне редко.
- Цилиндрическая. Самый лучший вариант для большой мощности. Именно редуктор с цилиндрическими шестернями обеспечивает наибольший КПД и срок службы. Все промышленные системы, требующие большой мощности привода, комплектуются именно цилиндрическими редукторами, например: дробилки, прокатные станы.
- Планетарная. Оптимальный вариант для компактных мотор-редукторов. Планетарная кинематическая схема совмещает в себе преимущества все преимущества цилиндрической схемы, кроме низкой стоимости и простоты изготовления. Планетарные редукторы общепромышленного исполнения устанавливаются на металлообрабатывающих станках.
Есть и другие, менее распространенные схемы шестеренчатых редукторов: коническая, комбинация конической и цилиндрической (коническо-цилиндрический редуктор) и комбинация червячной и цилиндрической. Комбинированные схемы применяются в мотор-редукторах специального исполнения: привод транспортеров, сортировочных барабанов, сборочных линий.
Рисунок №3. Устройство цилиндрического редуктора
Особый вариант мотор-редуктора — волновой. Он существенно отличается от всех остальных видов тем, что зацепление осуществляется через гибкое зубчатое колесо. Такая схема пригодна для малых и средних нагрузок. Ресурс гибкого колеса небольшой, но для большинства способов применения его достаточно. Волновые редукторы могут иметь передаточное отношение такое же, как и у червячных двухступенчатых, при этом их КПД значительно выше. Их можно применять уже в достаточно нагруженных приводных системах, например, для компактных буровых станков.
Мотор-редукторы для постоянной нагрузки
Для привода машин и механизмов с продолжительным режимом работы необходимо выбирать мотор-редукторы с запасом по мощности. Самая выгодная эксплуатация будет при небольшом запасе по мощности. Если его сделать слишком значительным, то энергия будет перерасходоваться, плюс сама приводная система станет слишком дорогой.
В цилиндрических редукторах КПД одинаков при вращении в обе стороны. У червячных и конических — различается. Именно поэтому производители предлагают право- и левостороннее исполнение. Также возможен выпуск входного и выходного вала в нужные стороны. Варианты сборки указываются при заказе. Поскольку они собираются из одинаковых деталей, то стоимость тоже будет одинаковой вне зависимости от конкретного варианта сборки.
Мотор-редукторы для циклической нагрузки
Значительное число производственных механизмов работают циклически. Их нагрузка не постоянна, что дает возможность шестерням редуктора остывать. Специально для таких задач производители указывают графики продолжительности работы в зависимости от нагрузки. При подборе эти показатели обязательно учитываются.
Специализированные редукторы для прокатного оборудования
Прокатка металла требует чрезвычайно значительных усилий. Крутящий момент таких приводных систем в тысячи и десятки тысяч раз превышает аналогичный показатель, например, у автомобилей. Фактически, крутящий момент ограничен только показателем прочности металлов (около 5000 кг/см).
Если в других областях промышленности можно использовать универсальные редукторы, то для прокатного оборудования годятся только специализированные решения. Рассмотрим именно такие приводные системы прокатных станов любой мощности, производимые Электростальским Заводом Тяжелого Машиностроения (редукторы ЭЗТМ). Поскольку это очень специализированный вид продукции, он производится небольшими сериями, но для снижения себестоимости производства, требуется увеличение количества серий. Поэтому продукция популярна в более чем в 40 странах мира, включая такие металлургические гиганты, как Китай.
Приводные агрегаты линий производства бесшовных труб
Наибольшей прочностью обладают стальные горячекатаные бесшовные трубы. Такой способ производства удобен при большой толщине стенки трубы. Именно по этой технологии делаются трубы нефтегазового сортамента (трубы НКТ). Их прокатка требует значительных механических усилий. Основная клеть стана приводится от цилиндрических редукторов высокой мощности. Цилиндрическая схема является основной. Для привода вспомогательных механизмов (транспортеры, подача труб) можно использовать все остальные типы редукторов, например планетарные и червячные.
Обязательный элемент трубопрокатного стана — прошивной станок. Чтобы обеспечить прошивку нагретых стальных заготовок для труб, необходим вращательный момент 1000 кН (1 млн. Н). Прошивной стан приводится так называемым шевронным редуктором. Зубчатые венцы шестерен большого размера изготавливаются отдельно от колеса.
Редукторы для станков сортового проката
Сортовой прокат имеет большее поперечное сечение (в кв см металла), чем в трубах. В связи с этим усилие прокатки тоже требуется увеличивать. Ставится специализированный цилиндрический редуктор на каждую клеть. Чем меньше диаметр заготовки — тем меньше требуемое усилие проката, но за счет возрастания числа технологических операций на каждую тонну, стоимость не снижается (в пересчете на вес). Именно поэтому для массивных конструкций (высотные здания, мосты) стараются использовать арматуру и прокат большого сечения. Их производство возможно только на крупных прокатных станах с редукторами с моментом 1000 кН и более.
Перейти в каталог мотор-редукторов
Виды редукторов
Данные устройства отличаются по типу передачи крутящего момента.
- Червячные редукторы. Передаточная система этих устройств содержит червячную передачу, которая позволяет не только значительно уменьшить обороты рабочего вала, но и изменить направление вращения. Вал редуктора на выходе устройства, обычно расположен под прямым углом по отношению к входному валу. Такая особенность червячных устройств позволяет наиболее компактно разместить двигатель совместно с передающим крутящий момент механизмом. Передаточное число редуктора этого типа может быть до 1 к 100 и более;
- Зубчатые редукторы. Зубчатые механизмы трансформации крутящего момента, часто применяются в агрегатах, в которых необходимо осуществить различное соотношение передаточного числа между входным и выходным валом. Устройство редуктора этого типа может выполнено с одним передаточным механизмом, или с использованием нескольких шестерён при значительном передаточном соотношении. Зубья, в таких устройствах, могут иметь различную форму, но качество обработки таких деталей должно быть наивысшим;
- Гидравлические редукторы. Такие устройства устанавливаются между насосом и гидравлическими механизмами. Используется гидравлический редуктор с той же целью, что и механические — для уменьшения передаваемой энергии или частоты вращения;
- Мотор-редуктор. Эта система также используется для трансформации крутящего момента и представляет собой объединённый в одном корпусе редуктор и двигатель. Наиболее часто встречаются мотор-редукторы, работающие на электрической тяге. В этом случае удаётся значительно уменьшить размер редуктора и увеличить КПД устройства;
- Планетарные редукторы. Передающая система и схема редуктора планетарного типа, представляет собой разновидность зубчатого механизма, но благодаря оригинальности применяемого способа передачи крутящего момента может считаться отдельным видом. Такие механизмы компактны и очень надёжны в эксплуатации, но требуют точного расчёта при производстве. Зубья планетарных редукторов должны находиться в плотном зацеплении между собой, но легко приводиться в движение.
Перечисленные виды редукторов, могут разделяться по количеству передач, которые применяются для трансформации крутящего момента. Наиболее распространённые устройства состоят из одной передачи, но если необходимо изменять соотношения частоты вращения входного и выходного вала, то используются механизмы с большим количеством передач.
Рабочие части редукторов, обязательно должны работать в смазке, для снижения коэффициента трения и потери мощности. Способ нанесения смазочных материалов зависит от вида редуктора и мощности передаваемой энергии. Если передаточная система не работает в условиях повышенных скоростей вращения, то достаточно однократного нанесения смазки на рабочие поверхности в течение всего срока эксплуатации. Для мощных устройств применяется специальная система принудительной подачи смазочной жидкости, с последующим охлаждением и очисткой.
Корпус редуктора может быть разборной и неразборной конструкции.
Изделия неразборного вида, как правило, работают при незначительных мощностных показателях и в тех сферах, где не требуется эксплуатации устройства в жёстких режимах. Редукторы, которые используются для трансформации больших мощностей располагаются в корпусе разборной конструкции, которая позволяет, в случае необходимости, осуществить плановый или экстренный ремонт и настройку механизма.
Корпус редуктора может быть изготовлен из различных материалов. Подбор материала зависит от условий эксплуатации и мощности устройства. Редуктор для маломощных устройств бытового назначения может быть сделан из высокопрочного пластика или алюминиевого сплава.
Типы мотор-редукторов и их применение в промышленной отрасли.
мотор-редукторы
Мотор-редуктор — представляет собой механизм, работа которого основана на взаимодействии редуктора и электрического двигателя. Такие редукторы активно используются в самых разных промышленных сферах и в строительстве. Они входят в конструкцию бетономешалок, лебедок и всевозможных конвейеров.
С их помощью при необходимости можно контролировать скорость электродвигателей или менять мощность крутящих моментов. Производством мотор-редукторов в настоящее время занимается достаточно большое количество фирм и компаний. Однако независимо от этого агрегаты такого типа подразделяются на пять видов:
1) Цилиндрические редукторы – отличаются высоким уровнем надежности и огромным ресурсом эксплуатационной мощности. Как правило, такие механизмы входят в состав конструкции крупных машин, работающих на высоких оборотах. В свою очередь цилиндрические мотор-редукторы делятся на прямозубые, шевронные и косозубые. Применяются в металлорежущем оборудовании, на деревообрабатывающем производстве и во многих других промышленных сферах. 2) Червячные редукторы – для механизмов данного типа характерно высокое передаточное отношение, сильное тепловыделение и небольшой коэффициент полезного действия. На них основана работа различных промышленных транспортеров, конвейеров и подъемников, а также насосов и бетономешалок. 3) Конические редукторы – в отличие от других видов агрегатов конические механизмы оснащены пересекающимися осями. Именно это позволяет менять направление кинетических передач. В других редукторах оси входного и выходного вала установлены параллельно друг к другу. С их помощью работают грузовые лифты, производственные конвейеры и всевозможные измельчители. 4) Планетарные редукторы – несмотря на свои небольшие габариты и вес, выдерживают колоссальные нагрузки, что позволяет устанавливать приличную передаточную величину. Такие аппараты входят в состав конструкции буровых машин, мешалок, лебедок и многих других инструментов. 5) Редукторы смешанного типа – такие многофункциональные агрегаты располагают целым набором передач. В последнее время они особенно активно используются в современном строительстве. Чаще всего на стройке применяется конически-цилиндрический мотор-редуктор. Мотор-редукторы не просто так остаются особенно актуальными аппаратами в строительстве. Дело в том, что практически всё современное строительное оборудование работает на основе электродвигателей, которые передают свою энергию требуемым устройствам посредством редуктора. Ключевой особенностью данных агрегатов является функция самоблокировки, которая обеспечивает им эффективную и безопасную работу. Как известно, именно червячные редукторы входят в конструкцию башенных кранов.
Перейти в каталог мотор-редукторов
