Что такое редуктор: характеристики и особенности использования
Содержание:
Мотор-редуктор – сложный механизм, который состоит из двух основных элементов: эклектического двигателя и редуктора. Используется как электропривод, который преобразует энергию из электрической в механическую. Задача редуктора состоит в том, чтобы увеличить крутящий момент выходного вала посредством минимизации частоты вращения электромотора. За счет высокого коэффициента полезного действия это устройство пользуется высоким спросом и может эксплуатироваться во всевозможных сферах, включая тяжелую и легкую промышленность. Относительно простая система с возможностью беспроблемной установки дает возможность расходовать минимум финансовых и временных ресурсов на обслуживание конструкции.
Как работает мотор-редуктор
Конструкция устройства подразумевает формирование мотора и редуктора в единый прибор. За счет этой особенности в процессе установки не требуется предусматривать несколько посадочных зон. Также нет необходимости в обеспечении соосности валов в двух элементах одного устройства. Не нужно выбирать и устанавливать муфту, которая отвечает за вращения.
Конструкция системы имеет ряд отличий от раздельного решения. Корпус устройства исполняется из прочных материалов, которые обеспечивают целостность конструкции при значительных нагрузках. Они предлагают стабильную работу агрегата в сочетании с тяжелым двигателем.
Для установки на корпусе предварительно разрабатываются посадочные участки. В области ведущей шестерни выполняется отверстие цилиндрической формы, которое необходимо для монтажа вала приводного двигателя. Также на агрегате делают компоненты для фиксации в технологическое оборудование.
Для нормальной работы системы можно использовать электрические двигатели разной направленности. Наиболее актуальны решения, применяющие классические асинхронные моторы. Для реализации моноблочной конструкции больше подходят фланцевые вариации.
Принцип функционирования мотор-редуктора практически ничем не отличается от стандартного редукторного привода. Момент вращения мотора транспортируется на ведущую шестерню, которая монтирована на вал. За счет зубчатого соединения вращающий момент преобразуется определенными элементами, которые воздействуют на вал основного оборудования.
Скорость вращения во многом зависит от мощности мотора, передаточного параметра редуктора. Чтобы добиться нужного коэффициента при преобразовании применяют многоступенчатые решения. Если есть нужда в настройке скорости, мотор редукторы устанавливаются в механизмы, где допустима коррекция оборотов с помощью элементов управления.
Типы редукторов
На сегодняшний день пользователям доступно большое количество моделей мотор-редукторов, которые разнятся видом двигателя, конструкцией механического блока, геометрией. Все вариации доступны в продаже в специализированных магазинах.
По типу механического зацепления редукторы бывают:
- цилиндрическими;
- коническими;
- червячными;
- планетарными.
По размещению валов:
- соосные;
- параллельные;
- угловые.
В результате передаваемой мощности моторы могут быть крупными и небольшими. Бывают модели с одним или двухсторонним, полным выходным валом.
Цилиндрические
Эти устройства пользуются большим спросом, что стало возможным за счет относительно простой конструкции, высокой прочности и надёжности, универсальности. Их применение актуально в сочетании с разноплановым технологическим оборудованием. Цилиндрические модели могут оснащаться параллельными и соосными валами. Число ступеней может быть разным – от одной до шести.
Косозубые цилиндрические
Модели могут быть вертикальными или горизонтальными, что определяется положением шестерен. Такие агрегаты отличаются высоким коэффициентом полезного действия. Они способны работать под значительной нагрузкой на протяжении длительного времен, при этом их стоимость находится на доступном уровне. В отличие от других решений, представленных на профильном рынке, такие изделия не предполагают произвольного нахождения в пространстве, поэтому косозубые цилиндрические редукторы не очень распространены.
Конические
Агрегаты, базирующиеся на конических шестернях. Особенность агрегата заключается в положении валов – входной и выходной расположены перпендикулярно друг другу. Благодаря этому, эксплуатация конических мотор-редукторов возможна в сочетании с конструкциями, которые имеют ограничения по габаритным размерам.
Агрегаты стоят дороже остальных типов – это обусловлено высокой сложностью при производстве компонентов. При этом передаточное отношение остается на относительно низком уровне. Чтобы повысить этот параметр обеспечивают одновременную работу конического и цилиндрического оборудования.
Червячные
Это один из самых популярных вариантов. Для передачи применяется червячная пара, которая отвечает за хорошее передаточное отношение, при этом габариты конструкции небольшие. Цена на червячные мотор-редукторы невысокая, особенно, если сравнивать ее аналогичными решениями, имеющими другую конструкцию. Главная особенность моделей заключается в расположении валов – занимают перпендикулярное положение по отношению друг к другу. Также стоит отметить автоматическое торможение механизма – останавливается в том случае, если извне прекращает поступать энергия.
В отличие от аналогов, в червяных мотор-редукторах нагрузка на выходной вал не провоцирует движение механизма. За счет этой особенности агрегаты применяются при решении сложных задач, например, в подъемно-транспортном оборудовании.
Червяное оборудование не предполагает соблюдение определенных требований к положению технологической установки. Модели располагают прочным, полностью герметичным корпусом, который можно устанавливать произвольно. Изделия актуальны для совершенствования привода станков в условиях промышленности. Также подходят для взаимодействия с иными механизмами. Несмотря на большое количество плюсов, червячные мотор-редукторы имеют и минусы, например, не самый высокий коэффициент полезного действия, а также склонность в выделению большого объема тепла.
Планетарные и волновые
Эти агрегаты отличаются мобильностью и компактными размерами. Они обладают высоким показателем крутящего момента. Подходят для использования в сочетании с небольшими устройствами привода. Имеют высокое передаточное отношение и могут функционировать со значительными нагрузками.
Характеристики планетарных и волновых мотор-редукторов идеально подходят под параметры сервомоторов роботизированного оборудования и других автоматизированных агрегатов. Также в продаже можно найти решения для применения в разных сферах промышленности.
Зубчатые волновые
Это следующая ступень развития мотор-редукторов после появления волновых и планетарных агрегатов. Они отличаются высоким передаточным отношением, характеризуются плавным ходом и высокоточным положением вала. За счет этих нюансов модели используются для обеспечения функциональности роботов во всех направлениях промышленности. Мотор-редукторы этого типа изготавливаются из высококачественных материалов и компонентов, поэтому стоят довольно дорого. Высокая цена не позволяет активно использовать модели, поэтому они менее популярны, чем их аналоги.
Технические характеристики мотор-редукторов
При выборе мотор-редуктора учитывают не только его тип, но и технические параметры агрегата.
Крутящий момент редуктора
Торговые марки поставляют на профильный рынок солидный выбор мотор-редукторов, характеристики и возможности которых рассчитаны на промышленное использование. При выборе подходящей модели покупателю следует учитывать режим работы, тип изделия, размеры, передаточное число, а также крутящий момент. Этот параметр дает возможность повысить момент принимающему оборудованию и осуществляет вращения под воздействием нового. Крутящий момент может быть:
- вращающим на выходном валу – обозначается как М2;
- номинальным – эта характеристика крайне важна. Редуктор способен передавать его на принимающее устройство стабильно долгое время (Mn2).;
- максимальным – параметр определяет как постоянную, так и переменную нагрузку, при этом во внимание принимается частота стартов и торможений (M2max);
- необходимый, который подходит под многие требования покупателя. Как правило, он равен или чуть меньше номинального параметра (Mr2);
- расчетный – его высчитывают исходя из необходимого и номинального момента, также учитывается сервис-фактор.
По типу передачи модели могут быть однотипными и комбинированными. К первым относятся: червяные, конические, волновые и прочие механизмы. В комбинированных решениях вращающий момент передается между валами, которые расположены по отношению друг к другу параллельно или перпендикулярно. Вид редуктора напрямую влияет на активность момента. Наиболее высокий параметр характерен для планетарных агрегатов.
Наиболее востребованным оборудованием являются цилиндрические редукторы. Они способны демонстрировать высокую мощность, а их коэффициент полезного действия составляет без малого 95%.
Эксплуатационный коэффициент (сервис-фактор)
Эксплуатационный коэффициент fs – количественный параметр тяжести условий использования мотор-редуктора, в котором учитываются примерные условия, цикл работы, перемена нагрузки и другие факторы, напрямую зависящие от сценария применения агрегата. Тип нагрузки может быть:
- Равномерным – оборудование включается около десяти раз за 60 минут.
- Умеренно-ударным – от десяти до тридцати включений в час.
- Тяжелым ударным – этот тип нагрузки предполагает количество включения от десяти до ста в час.
В зависимости от типа нагрузки можно выбрать оборудование, которое сможет работать нужное количество часов в сутки без быстрого износа деталей и с высокой результативностью.
Мощность привода
Корректно высчитанная мощность мотор-редуктора позволяет успешно преодолевать сопротивление трения, которое образуется при движениях компонентов устройства. Расчеты мощности (P) производятся на основе формулы, учитывающей крутящий момент (M) и число оборотов за 60 секунд (N) – P = (MxN)/9550. Для расчета выходной мощности используется формула P2 = P x Sf.
Коэффициент полезного действия (КПД)
Этот параметр является одним из самых важных при выборе агрегата, так как он определяет продуктивность всей установки. Рассчитывается исходя из соотношения полезно отработанной и затраченной энергии в общем. На уровень коэффициента полезного действия могут влиять различные факторы, включая качество смазочных составов, которые применяются для технического обслуживания устройства.
На КПД влияет продолжительность эксплуатации и качество смазочных материалов, используемых для профилактического обслуживания мотор-редуктора.
Взрывозащищенные исполнения
Мотор-редукторы используются под значительными нагрузками, поэтому производители маркируют устройства взрывозащищёнными характеристиками:
- степень защищенности от взрыва;
- тип защиты от взрыва, которому отвечает устройство;
- уровень устойчивости корпуса ко взрыву;
- потенциальная опасность для человека и окружающей среды при взрыве;
- температурный класс и подгруппа, которым должны соответствовать электрические агрегаты.
Взрывозащищенное исполнение предполагает использование специальных фильтрующих компонентов, которые призваны обеспечить защиту внутренних элементов от последствий взрыва. Например, кабели покрыты кольцами из металла.
Классификация:
- E – высокий уровень защиты.
- D – корпус защищен от разрыва.
- I – реализована защита от искры.
Показатели надежности
Надежность в рамках характеристики редуктора – комплексное понятие, которое предполагает способность решать поставленные задачи с сохранением пользовательских показателей при заданных режима и статичных условиях с незначительными колебаниями. Надёжность определяет срок службы агрегата, его пригодность к регулярному техническом обслуживанию.