Разновидности мотор-редукторов, их преимущества, недостатки, особенности

Для работы любого промышленного механизма требуется источник механической энергии. В этом качестве чаще всего используется электродвигатель. Он способен обеспечить большую угловую скорость и невысокий крутящий момент. Промышленное оборудование, наоборот, требует высокого крутящего момента при относительно небольшой угловой скорости. Использование редуктора – один из лучших способов разрешения этого противоречия. Устройство обеспечивает согласование рабочих режимов приводимого механизма и источника крутящего момента.

Чтобы снизить итоговую стоимость оборудования и уменьшить его габариты производители объединили электродвигатель и механическую передачу в единый механизм, получивший название мотор-редуктор.

Мотор-редуктор – соединенные в единый блок электрический двигатель и механический редуктор. Благодаря такому решению при сборке оборудования не приходится заботиться об обеспечении соосности валов преобразователя и двигателя, а также подбирать и устанавливать муфту, которая будет обеспечивать вращение.

Корпус устройства имеет достаточный запас прочности, так как должен обеспечить стабильное функционирование устройства оснащенного тяжелым мотором. Для установки двигателя на корпусе предусмотрены посадочные места. Дополнительно проектируются элементы крепления для монтажа преобразователя на приводимый механизм.

Мотор-редукторы могут оснащаться любыми типами электродвигателей. Наиболее востребованы стандартные асинхронные модели. Чтобы реализовать моноблочное исполнение выбираются двигатели фланцевого типа.

Мотор-редукторы работают точно так же, как и стандартные редукторные электроприводы. Крутящий момент двигателя передается на ведущую шестерню, установленную на его валу. Благодаря зубчатому зацеплению происходит преобразование крутящего момента одним или несколькими ведущими элементами, оказывающими воздействие на вал приводимого механизма.

Выходная скорость вращения будет зависеть от параметров электродвигателя и передаточного отношения преобразователя. Чтобы получить повышенный коэффициент преобразования, рекомендуется использовать мотор-редукторы с многоступенчатыми передачами.

Производители предлагают несколько видов мотор-редукторов, которые отличаются типом электродвигателя, конструкцией механической части, строением корпуса. Классифицируются устройства по нескольким признакам. Один из основных – тип используемой зубчатой передачи. По этому критерию выделяют следующие типы мотор-редукторов:

• червячные;
• цилиндрические;
• планетарные;
• конические.

По взаимному расположению валов преобразователи делятся на соосные, угловые и параллельные. Используется классификация по передаваемой мощности (стандартные и мини-преобразователи), а также по типу присоединения к приводимому механизму (модели с односторонним, двухсторонним и полым выходным валом).

Передача крутящего момента в этих мотор-редукторах происходит за счет цилиндрической зубчатой передачи. Передачи могут классифицироваться по типу зацепления зубьев (косозубые, прямозубые, шевронные), количеству ступеней (одно-, двух- и трехступенчатые). Цилиндрические мотор-редукторы могут выполняться с соосными или параллельными валами. Устройства позволяют получать передаточные числа в диапазоне от 2 до 200. По способу расположения цилиндрических шестерен выделяют вертикальные и горизонтальные модели.

Цилиндрические мотор-редукторы отличаются высоким КПД, надежностью, кинематической точностью. Устройства способны передавать большие мощности. Благодаря высокому КПД снижаются тепловые потери в передаче в результате трения зубьев. Для монтажа мотор-редуктора могут использоваться опорные лапы, фланец или насадные приспособления.

В то же время у преобразователей отсутствует функция самоторможения. Модели, позволяющие достичь больших передаточных чисел, имеют довольно внушительные размеры. Во время работы устройства довольно громко шумят.

Одноступенчатые червячные мотор-редукторы очень популярны в промышленной сфере. Устройства созданы на основе зубчато-винтовой передачи, состоящей из винта и колеса. Винт называют червяком за его внешнее сходство с этим животным. Колесо оснащено косыми зубьями, имеющими особую вогнутую форму, благодаря чему обеспечивается хорошее сцепление с червяком.

Ведущим звеном в червячной паре обычно является винт. Колесо ведущим делают редко, так как это приводит к самостопорению передачи. Чтобы снизить трение на участке сцепления червяка с колесом, материалы, из которых изготовлены эти элементы, должны составлять антифрикционную пару. Для изготовления винта используют сталь (углеродистую или легированную), а для колеса – более дорогой антифрикционный материал, например, бронзу. Но в целях экономии сердечник колеса также может быть изготовлен из стали.

Червячные мотор-редукторы характеризуются по различным признакам:

• количеству заходов резьбы винта;
• способу нарезки резьбы (правосторонняя или левосторонняя);
• форме винта (цилиндрическая или глобоидная);
• профилю резьбы (архимедов, конволюнтный, эвольвентный);
• расположению червяка относительно колеса (верхнее, нижнее, боковое).

Червячным редукторам свойственен низкий уровень шума, плавность хода и торможения, а также самостопорение. Основное преимущество механизмов – большие передаточные числа при использовании всего одной ступени передачи. К недостаткам устройств относятся низкий КПД, сниженная износостойкость, высокие требования к точности сборки и настройки, необходимость в использовании смазки высокого качества для снижения тепловыделения.

Причина большой популярности планетарных мотор-редукторов – компактность и высокое передаточное отношение. Преобразователи сконструированы на основе передачи, состоящей из шестерен разного размера. В центре механизма находится солнечная шестерня. Она находится в зацеплении с зубчатыми колесами меньшего размера, которые называются сателлитами или планетарными шестернями. Сателлиты соединяются в единую конструкцию благодаря водилу – центральному элементу передачи, на котором закреплены оси планетарных шестерен. Сателлиты находятся в зацеплении не только с солнечной, но и с коронной шестерней, расположенной на периферии механизма.

Один из элементов передачи обязательно будет неподвижным, два других становятся ведущим и ведомым. Если подвижными являются все три элемента, такая передача называется дифференциальной.

Планетарные мотор-редукторы могут передавать значительные усилия, сохраняя при этом высокий КПД. Благодаря конструктивным особенностям и плотной компоновке планетарной передачи устройства имеют компактные размеры и небольшой вес. Благодаря универсальности преобразователи нашли применение во многих отраслях: горной промышленности, металлургии, нефтехимии, машиностроении, пищевой и фармацевтической промышленности.

Волновая передача – одна из наиболее технологичных и продвинутых. Мотор-редукторы, созданные на ее основе, показывают высокую эффективность работы. Устройства сочетают в себе преимущества гибких и зубчатых передач. Создал волновое зацепление американский инженер Уолтон Массер в 1959 году.

Волновая передача включает три основных элемента:

• зубчатое колесо;
• зубчатый гибкий элемент;
• генератор волн.

Генератор волн растягивает гибкий элемент передачи, благодаря чему он имеет две и более зоны сцепления с колесом. Но на участках между зонами сцепления колесо и гибкий элемент не контактируют. С входным валом мотор-редуктора соединен генератор волн, с выходным – гибкий элемент.

Благодаря использованию гибкого элемента волновые мотор-редукторы получили ряд преимуществ:

• плавность и точность движения рабочих элементов;
• большие передаточные числа;
• герметичность двигателя, позволяющая использовать устройства во взрывоопасных и токсичных средах;
• невысокий уровень шума;
• отсутствие вибрации;
• высокий КПД;
• небольшие размеры и вес.

Из недостатков стоит выделить повышенные требования к гибкому элементу, который должен быть износостойким и эластичным.

Мотор-редукторы могут монтироваться на лапы, при помощи фланцев или насадным методом. Преобразователи востребованы в химической отрасли, авиационной и ракетной промышленности. Их используют при производстве роботов, манипуляторов, систем позиционирования.

Конические преобразователи – одна из разновидностей устройств с цилиндрической передачей. Основное отличие между ними – форма зубчатых колес. Оси конических шестерен пересекаются под углом, значение которого определяется их конфигурацией. Эта особенность позволяет менять угол между выходным валом мотор-редуктора и входным валом электродвигателя.

Конические мотор-редукторы имеют такие же плясы, как и цилиндрические. Это высокий КПД, устойчивость к нагрузкам различного характера, возможность изменять направление передачи крутящего момента. Недостатки – высокая стоимость устройств, возникновение дополнительных нагрузок в передаче.

Передаточное отношение конических мотор-редукторов небольшое. Чтобы его повысить, часто комбинируют два типа передачи – коническую и цилиндрическую. Коническо-цилиндрическими мотор-редукторами комплектуют станочное и шахтное оборудование, конвейерные линии, подъемные механизмы.

С развитием технологий традиционная схема передачи крутящего момента при помощи пары двигатель + редуктор постепенно устаревает. Благодаря существенным преимуществам мотор-редукторов на многие виды оборудования начинают устанавливать именно их.

У связки двигателя и редуктора есть недостатки. Это не только большие размеры конструкции, но и необходимость в проектировании дополнительных соединений, которые делают ее еще более громоздкой. К минусам относится большое количество передач и сложность монтажа. Приспособления, которые используют, чтобы соединить двигатель и редуктор, в итоге влияют на КПД оборудования. Соединительные детали часто выходят из строя, в результате чего приходится тратиться на проведение ремонта. Использование мотор-редукторов позволит решить значительную часть этих проблем.

 Благодаря соединению всех рабочих элементов в одном корпусе мотор-редукторы компактные и имеют небольшой вес. Компактность облегчает установку устройств. Достаточно закрепить их в посадочном месте при помощи болтов и присоединить входной вал.

Мотор-редуктор надевают на приводную ось и закрепляют на основании, после чего подключают к источнику электропитания. Монтировать устройства можно как горизонтально, так и вертикально.

Повышенная плавность хода преобразователей увеличивает срок эксплуатации оборудования, а также повышает эффективность рабочего процесса. Многие типы устройств, например, с цилиндрической передачей, способны эффективно работать в сложных эксплуатационных условиях и при нестабильных нагрузках.

В каталоге компании «Крепсила» представлен большой ассортимент мотор-редукторов. У вас есть возможность купить качественное оборудования по ценам на 3-10% ниже рыночных. Гарантия на преобразователи действует в течение года. ОТК проверяет качество сборки устройств перед их отправкой заказчику. Оборудование может быть доставлено в любой населенный пункт Украины. За более подробной информацией обращайтесь к нашим менеджерам.