Мотор-редуктор: устройство и назначение

Виды мотор-редукторов

Сегодня разработано много вариантов мотор-редукторов, различающихся типом мотора, принципом построения механической части и общей геометрией. Фактически все допустимые конфигурации присутствуют в каталогах изготовителей.

По виду механического зацепления разделяют цилиндрические, конусообразные, червячные и планетарные модели. По обоюдному расположению входного и выходного валов рассматривают соосные, параллельные и угловые варианты. Исходя из передаваемых мощностей выделяют модули обыкновенного размера и мини мотор-редукторы. По типу присоединения к процессу, можно встретить варианты с одно- и двухсторонним валом, а еще с пустотелым выходным валом.

Цилиндрические мотор-редукторы

Агрегаты, применяющие традиционные цилиндрические редукторы приобрели огромное распространение, за счёт простоты, надежности и многофункциональности механической части устройства. Их применение возможно в большом спектре оборудования. В зависимости от всей конструкции, цилиндрические мотор-редукторы делаются с соосными или параллельными валами. Кол-во ступенек может изменяться от одной до 6-ти.

По методу расположения шестерен и общей компоновке выделяют вертикальные и горизонтальные модели. Данные устройства отличаются большим коэффициентом полезного действия, долговечностью и практически небольшой стоимостью. В отличии от многих иных вариантов, цилиндрические редукторы как правило не допускают произвольного расположения в пространстве, что существенно уменьшает их область использования.

Конусообразные мотор-редукторы

Устройства, собранные на основе конусообразных шестерен, дают возможность построить угловой конусообразный мотор-редуктор. Его основной особенностью будет перпендикулярное расположение входного и выходного валов. Это ориентирует их на применение в устройствах, требующих смены направления осей. Также конусообразные модели выгодно ставить в конструкциях, предъявляющих ограничение по одному из больших размеров устройства. Редукторы этого типа отличительны более большой ценой, в виду существенной трудности изготовления некоторых деталей. Передаточное отношение конусообразных моделей в большинстве случаев невелико. Для его увеличения, конусообразную и цилиндрическую передачи часто сочетают, результатом чего становится коническо-цилиндрический мотор-редуктор.

Червячные модели

Сегодня, большую популярность получили червячные одноступенчатые мотор-редукторы. В качестве механической передачи в них применяется червячная пара. Она обеспечивает высокое передаточное отношение при сравнительно малых габаритах. Из-за этого стоимость червячных моделей ниже заменителей с иной конструкцией. Среди остальных особенностей необходимо отметить перпендикулярное расположение валов и самостоятельное затормаживание механизма при отсутствии внешнего поступления энергии.

В отличии от цилиндрических и конусообразных моделей, приложение усилия к выходному валу не приводит к проворачиванию механизма. Из-за этого такие редукторы нередко применяют в ответственных решениях и подъемно-транспортных устройствах. Червячные редукторы как правило не требовательны к положению установки. Благодаря герметичному корпусу их можно располагать произвольным образом, благодаря чему данные модели широко используются для модернизации привода станков, промышленных линий и прочих механизмов. Из минусов червячных моделей в большинстве случаев выделяют маленькой КПД и очень высокое тепловыделение.

Планетарные и волновые мотор-редукторы

Благодаря компактности и высоким рабочим моментам, планетарные мотор-редукторы нашли большое применение в маленьких устройствах привода. Высокое передаточное отношение и способность работать с чрезмерными нагрузками, ориентирует их на применение одновременно с серводвигателями промышленных роботов и прочих автоматизированных устройств. Встречаются планетарные модели и общепромышленного использования. Благодаря конструкционным особенностям зубчатой передачи, эти модели мотор-редукторов делаются с соосными валами. Это дает возможность их применять для привода фактически любых механизмов.

Будущим развитием планетарных передач стали волновые редукторы. Они предоставляют большое передаточное отношение, мягкий ход и большую точность позиционирования выходного вала. Из-за этого подобные модели стали основой построения промышленных роботов. Вместе с высокими свойствами, такие типы передач отличительны большими требованиями к изготовлению, а, поэтому, и большой ценой, что значительно сдерживает распространение таких моделей.

Как выбрать редуктор?

Выбор редуктора должен производить квалифицированный сотрудник т.к. неправильные расчеты могут привести к поломке редуктора или сопутствующего оборудования. Грамотный выбор редуктора поможет избежать дальнейшие затраты на ремонт и покупку нового привода. Основными параметрами для выбора редуктора как было сказано выше, являются: тип редуктора, габарит или типоразмер, передаточное отношение, а также кинематическая схема.

Определить габарит редуктора можно с помощью каталога, где указаны максимальные значения крутящего момента для каждого типоразмера. Момент действующей нагрузки на редуктор определяется следующим выражением:

где:M2 – выходной момент на валу редуктора (Н/М)P1 – подводимая мощность на быстроходном валу редуктора (кВт)Rd – динамический КПД редуктора (%)n2 – частота вращения тихоходного вала (об/мин)

Частоту вращения тихоходного вала n2 можно определить, зная значения передаточного отношения редуктора i, а также значения скорости быстроходного вала n1.

где:n1 – частота вращения быстроходного вала (об/мин)n2 – частота вращения тихоходного вала (об/мин)i – передаточное отношение редуктора

Еще одним важным фактором, который следует учитывать при подборе редуктора, является величина – сервис фактор (s/f). Сервис фактор sf – это отношение максимально допустимого момента M2 max указанного в каталоге к номинальному моменту M2 зависящего от мощности двигателя.

где:M2 max – максимально допустимый момент (паспортное значение)M2 – номинальный момент на валу редуктора (зависит от мощности двигателя)

Значение сервис фактора (s/f) напрямую связан с ресурсом редуктора и зависит от условий работы привода.

При работе редуктора с нормальной нагрузкой, где число стартов не превышает 60 пусков в час – сервис фактор может выбираться: sf = 1.

При средней нагрузке, где число стартов не превышает 150 пусков в час – сервис фактор выбирается: sf = 1,5.

При тяжелой ударной нагрузке с возможностью заклинивания вала редуктора сервис фактор выбирается: sf = 2 и более.

Классификация агрегатов

Существует несколько основных видов подобных устройств. На такую классификацию влияет тип передачи:

  • червячные агрегаты начинают функционировать, когда за колесо цепляется специальный элемент, который имеет схожесть с обыкновенным винтом;
  • волновые агрегаты начинают свою работу от движения волн, расположенных в гибком элементе устройства;
  • планетарные приборы функционируют благодаря шестеренкам в конструкции, которые вращаются от воздействия на них главной детали;
  • цилиндрические устройства работают с применением различных деталей, зависящих от модели выбранного вами агрегата.

Это основные моменты, которые касаются мотор редукторов. Если вы сделаете выбор в пользу такого устройства, то сможете сделать работу более эффективной и результативной.

Варианты применения мотор-редукторов:

Редукторы представляют собой механизмы, которые позволяют изменять количество оборотов на выходящем валу за счет передаточного числа зубчатых колес, червяка и т.д. При этом появляется возможность увеличения крутящего момента, за счет чего снижаются габариты конструкции. Данные устройства просто незаменимы во всех областях промышленности.

Сегодня сами редукторы могут быть двух основных видов: отдельностоящие и встроенные. Первые представляют собой отдельный механизм с открытым или закрытым корпусом. Они являются самостоятельными звеньями цепи и могут исключаться из нее. Мотор редуктор относится ко второму виду. Он представляет собой устройство, в котором двигатель и шестерни заключены в один корпус и представляют собой единое целое.

Конструктивные особенности мотор-редукторов по климатическим условиям

По умолчанию (не оговаривается при заказе) мотор-редукторы изготавливаются в климатическом исполнении У3. Любые отступления от условий по умолчанию согласовываются между заказчиком ипроизводителем  при оформлении заказе.

Если мотор-редуктор предназначен для эксплуатации на открытом воздухе, то к нему предъявляются дополнительные требования., что связано  с наличием выпадающих осадков и солнечного света. Некоторые условия, могут приводить к  попаданию влаги внутрь редуктора. Например,когда в редукторе стоит простой сапун с прямым отверстием, то при сильном дожде внутрь корпуса редуктора попадает вода. Решением вопроса является установка клапана или, проще говоря, ниппеля. Кроме того в мотор-редукторе должен быть установлен электродвигатель климатического исполнения У1, УХЛ1, Т1, ОМ1 (используемый для кораблей).

Климатические исполнения Т1, Т2, Т3, ОМ1, ОМ2, ОМ3, В1, В5 предполагают что мотор-редуктор имеет грибостойкость, то есть он не будет портиться от воздействия плесневых грибков. Если при этом применяется  негрибостойкое масло, то мотор-редуктор должен иметь сапун клапанного типа. Это связано с тем,что необходимо изолировать полость редуктора от доступа плесени.

Назначение и конструкция редуктора

Зубчатый редуктор – это механизм, состоящий из одной или нескольких зубчатых передач, смонтированных в едином жестком закрытом герметично корпусе, и предназначенный для понижения угловых скоростей и увеличения вращающих моментов в направлении потока мощностей.

На рис. 1 в качестве примера приведена конструкция одноступенчатого редуктора. Внутри корпуса 1 и крышки редуктора 2, имеющих горизонтальную плоскость разъема, размещена цилиндрическая косозубая зубчатая передача. Корпус и крышка редуктора воспринимают усилия, возникающие при работе зубчатой

Рис. 1.

Общий вид редуктора

передачи, поэтому их конструкция должна быть достаточно прочной и жесткой. Взаимное положение корпуса и крышки фиксируется штифтами 3. Для восприятия нагрузок и предотвращения раскрытия стыка (фланцевого соединения) корпуса и крышки редуктора они соединяются винтами 4. Наиболее ответственными являются винты, расположенные около расточек под подшипники. Для повышения жесткости корпус редуктора выполняют с ребрами жесткости, расположение которых согласовывается с направлением усилий, деформирующих корпус. Ребра увеличивают также поверхность охлаждения редуктора. Конфигурация редуктора должна удовлетворять требованиям простоты геометрических форм и технологичности .

Во время работы редуктора масло внутри корпуса нагревается, что может привести к повышению давления и утечке его через разъем корпуса редуктора и уплотнения валов 5, 6. Для предотвращения этого можно применить оддушину с фильтром 7, объединенных с крышкой 8 смотрового отверстия.Слив масла из корпуса редуктора производится через сливное отверстие, закрытое стандартной пробкой 9. Под пробку с цилиндрической резьбой устанавливается уплотняющая прокладка 10.

В корпусе редуктора установлен жезловой маслоуказатель 11, позволяющий контролировать уровень заливки масла.

Назначение смазки узлов редуктора состоит в снижении потерь на трение, уменьшении износа контактирующих поверхностей, удаление продуктов износа из зоны контакта, охлаждении деталей и предохранении их от коррозии. Кроме того, слой смазки между поверхностями контакта зубьев уменьшает динамические нагрузки, что способствует снижению уровня шума и вибрации.

Система смазки зубчатой передачи и подшипников в редукторе общего назначения может быть общей или раздельной.

Раздельная смазка применяется при окружных скоростях зубчатых колес передачи меньше 1 м/с. В этом случае подшипники 12, 13 смазываются консистентной смазкой, а зубчатые колеса – окунанием в масло. Полость подшипников должна быть отделена от внутренней части редуктора защитной мазеудерживающей шайбой. Смазка закладывается в подшипниковый узел при сборке так, чтобы она заполнила не более 2/3 свободного объема подшипникового узла.

Общая система смазки применяется при окружных скоростях зубчатых колес от 1 до 12 м/с. В этом случае зубчатые колеса смазываются также окунанием (картерная смазка). Смазка подшипников качения осуществляется разбрызгиванием масла зубчатыми колесами. В некоторых случаях подшипники качения приходится защищать от избытка масла и продуктов износа, вытесняемых из зоны зацепления передачи. Для этого на валу перед подшипником у зоны зацепления устанавливают маслоотражательное кольцо 14. Зазор между кольцом и расточкой в корпусе должен быть достаточным для доступа брызг масла и масляного тумана к подшипнику.

Уплотнения 5 и 6 входного и выходного валов редуктора предназначены для предотвращения вытекания масла из корпуса, а также для защиты от попадания грязи внутрь корпуса. Выбор типа уплотнения определяется в основном видом смазки и окружной скоростью вала.

Входной вал редуктора 15 по конструктивным соображениям выполнен как одно целое с шестерней (вал – шестерня), зубчатое колесо 16 на выходном валу 17 устанавливают с применением призматической шпонки 18. Опорами валов служат радиальные шарикоподшипники 12, 13. Так как расстояние между опорами невелико, в редукторе применена установка подшипников «враспор». Снаружи подшипники закрыты крышками 19, 20, 21, 22 которые фиксируют осевое положение вала относительно корпуса.

Подъем и транспортировка редуктора, а также крышки 2 и корпуса 1 осуществляется с помощью проушин.

Типы редукторов

Типы редукторов в соответствии с классификацией по ГОСТу классифицируют по типу механической передачи и выделяют:

  • цилиндрические;
  • планетарные;
  • конические (коническо-цилиндрические);
  • червячные;
  • волновые.

Учитывая технические характеристики редуктора каждого типа рассмотрим их принцип действия и особенности более детально.

Цилиндрический редуктор

Цилиндрический редуктор – наиболее распространен в промышленности и чаще всего применяется с целью изменения параметров вращения и передачи крутящего момента. В зависимости от типа механизма и специфики конструкции применяются во многих областях, хотя наибольшее распространение получили в металлургии, машиностроении, в электрооборудовании и автомобилях. Особенности конструкции предусматривают различные вариации, обеспечивающие оптимальные рабочие условия для каждого типа механизма индивидуально. Конструкция независимо от модификации включает такие элементы: колесо, комплект подшипников, корпус, смазочную систему, шестеренку, ведущий и ведомый валы. Такой механизм очень шумный, так как во время соприкосновения зубьев валов возникает удар. Но при этом исключается, перегрев механизма из-за отсутствия трения между деталями.

Планетарный редуктор

Планетарный редуктор работает на основании передачи крутящего момента планетарным способом. Планетарная передача предполагает наличие солнечной шестерни, расположенной в центре, коронной шестерни на периферии, а также сателлитов и водила. Три сателлиты располагаются между коронной и солнечной шестеренками. Водила соединяет между собой сателлиты, которые вращаются на его осях. Крутящий момент во время движения будет увеличен во столько раз, во сколько меньше число зубьев на солнечной шестеренка в сравнении с коронной.

Конический редуктор

Конический редуктор обеспечивает передачу вращательного движения с одного вала на другой при помощи зубчатой передачи и муфт. Механизм незаменим в тех случаях, когда конструктивно требуется расположить ведомый и ведущий валы в перпендикулярном положении относительно друг друга. Показатель крутящего момента и угловая скорость регулируются при помощи изменения размеров зубчатых колес или муфты. Существуют узкие и широкие типы конических редукторов. Механизм имеет в сравнении с цилиндрическим меньший КПД и более частое заедание зубьев во время движения.

Червячный редуктор

Червячный редуктор за счет уникальной конструкции допускает вращение вала в разные стороны. Такая особенность вызывает перегрев при повышенных нагрузках, самоторможение и заедание, поэтому механизм должен эксплуатироваться при средней загруженности, не доходя до граничных показателей мощности.

Среди преимуществ выделим высокий показатель КПД до 94%, большое передаточное число при использовании одной ступени, отсутствует шум во время движения и устойчивость к неблагоприятным условиям работы.

Волновой редуктор

Волновой редуктор конструкционно отличается от других типов и включает неподвижное зубчатое колесо, гибкий элемент с зубьями и генератор волны в центре механизма. Во время вращения внутреннего элемента, гибкая шестеренка зубьями одновременно захватывает несколько зубьев зафиксированной шестерни, что создает высокую жесткость при малых люфтах. Механизм обеспечивает высокое передаточное число, имеет компактные размеры, высокая точность кинематики и плавный ход, устойчивость к повышенным рабочим нагрузкам.

Процесс проектирования одноступенчатого цилиндрического редукторов

Перед тем как приступать к изготовлению этого устройства производится проектный расчет:

  • подбора материалов;
  • выбор максимально допустимого напряжения на качение;
  • вычисление чистого полезного кручения вала.

В рамках произведения работ осуществляется подготовка  эскизной компоновки редуктора.

Расчет размеров валов этого устройства производится в 2 этапа:

  1. приблизительный подсчет количества оборотов чистого кручения;
  2. точный расчет прочностных показателей напряжения изгиба и кручения.

Для производства подобных агрегатов рекомендуется использовать термически обработанную легированную сталь. Расчет валов при составлении проекта осуществляется в зависимости от напряжения кручения, концентрации напряжения, его циклов

Если планируется установка валов быстрого хода, то для расчета берутся во внимание меньшие значения, тихого хода — большие

Для достижения сбалансированности и соосности расположения разнообразных элементов этого устройства разрабатываются кинематические схемы одноступенчатых редукторов. Они представляют собой изображения в разных разрезах корпуса и деталей, из которых состоит редуктор, отражают их взаимное расположение, пропорции, места сопряжения и т.д.

Компоновка одноступенчатого редуктора может быть разной. Он может иметь дополнительные, существенно улучшающие его работу элементы. Например, масляный насос, который осуществляет принудительную смазку в местах, куда не попадает жидкость при вращении маховика звездочки или в редукторе червячного типа.

Создать такое устройство можно и самому, но для этого потребуется приобрести необходимые запасные части. Важным элементом редуктора, который влияет на его характеристики, является корпус и размер звёздочек, диаметр червячного механизма. Для человека, не имеющего в этом деле опыта, потребуется терпение и усердие, но достичь желаемой цели — создать редуктор с необходимыми параметрами все же можно.

Сборка устройства в этом деле является самой легкой работой, а самой ответственной и сложной — это проектирование и подбор необходимых элементов, запасных частей и деталей.

Поделитесь в социальных сетях:vKontakteFacebookTwitter
Напишите комментарий

Adblock
detector