Устройство мотор-редукторов

Редукторы используются для передачи мощности с мотора на различные исполнительные механизмы. В общепромышленном приводе основным источником энергии служат электродвигатели. В сравнении с другими типами двигателей они обеспечивают самую низкую стоимость одной лошадиной силы. По этой причине довольно часто редуктор и электродвигатель объединяются в одном корпусе. Такой агрегат называется «мотор-редуктор».

Форм-фактор мотор-редуктор оптимален для малой и средней мощности приводов. Именно в этот диапазон приходится более 90% всех приводных устройств в промышленности, в том числе и роботы-манипуляторы, получающие все большее распространение на производствах. Также в него попадают сервоприводы клапанов, систем управления, различные исполнительные механизмы.

Преимущества мотор-редукторов

Объединение двух приводных механизмов делается с двумя целями. Первая — экономия материалов. Вторая — экономия трудовых ресурсов при его установке, подборке к конкретному оборудованию.  Довольно часты случаи использования редукторов в недопустимых эксплуатационных нагрузках. Например, ставится слишком мощный электродвигатель с целью сэкономить на самом редукторе, выжав из него большую мощность. Мотор-редукторы защищены от таких недостатков. Мотор и редуктор всегда будут идеально подобраны друг к другу и установлены в строгой соосности в заводских условиях.

Другие преимущества

• Меньшая стоимость приводного оборудования.
• Меньший шум и вибрация за счет компактного расположения узлов.
• Улучшенный отвод тепла за счет крепления к корпусу электродвигателя, а не только к валу.
• Упрощенный монтаж (один узел со строгой соосностью вместо двух).
• Идеальное механическое согласование электродвигателя и редуктора.

Мотор-редукторы устанавливают при замене имеющихся на предприятии приводов в период регламентного обслуживания или внепланового ремонта. Современная схема с частотным преобразователем оправдана далеко не всегда. На маломощных приводах ее не ставят, так как процент сбереженной электроэнергии невелик, а изначальная стоимость оборудования весьма высокая.

Мотор-редукторы F и FA серии

Универсальные цилиндрические мотор-редукторы, способные передавать значительную мощность и работать в продолжительном режиме. Эта серия устанавливается на металлообрабатывающие станки, главным образом токарные и фрезерные. Электродвигатель — трехфазный общепромышленного применения. В зависимости от режима работы мотор может комплектоваться устройством принудительного обдува или же будет достаточно естественной циркуляции воздуха.

В F и FA серии мотор и выходной вал расположены соосно. Эта конструктивная схеме лишь немного проигрывает планетарной, но намного проще в изготовлении и поэтому ниже по стоимости. Подробнее о мотор-редукторах серии F и FA читайте тут

Червяные мотор-редукторы

Являются самыми распространёнными типами приводов, используемыми в промышленности. Большую мощность через них передавать нельзя, но для привода конвейеров, сборочных устройств, сортировочных барабанов они подходят идеально. Режим работы — повторно-кратковременный, чтобы масло в картере успевало остывать. Возможна и постоянная работа при условии снижения нагрузки от максимальной. Допустимые эксплуатационные режимы указываются у каждой модели редуктора заводом изготовителем.

В червяном редукторе при вращении возникает трение скольжения, а не качения, поэтому его КПД невысок и он сильно нагревается во время работы. Червяные мотор-редукторы имеют развернутую на 90 градусов ось выходного вала относительно оси электродвигателя. Это обязательно учитывается при проектировании оборудования. Червячный мотор-редуктор может быть заменен цилиндрическим, но заменять цилиндрический на червячный недопустимо.

Электродвигатели для мотор-редукторов

Общепромышленный привод комплектуется общепромышленными электродвигателями. Это электромоторы без щеточного узла, работающие от 380 вольт. Трехфазный ток подается со сдвигом фазы на 120 градусов 50 раз в секунду. Этим созданы самые удобные условия для питания электродвигателей со скоростью вращения 1500 или 3000 об/мин (25 и 50 об/сек).

Для мотор-редукторов выбираются электродвигатели с фланцевым типом крепления. Одно только это конструктивное решение позволяет экономить до 20% материалов картера. Двигатель крепится с торца, одновременно являясь торцевой крышкой картера. Однако, именно с этим связан его недостаток — необходимость наличия хорошего уплотнения (сальника) на валу двигателя. Дело в том, что сам электродвигатель работает в сухом режиме. Его ротор не залит маслом, чего нельзя сказать о редукторе, все шестерни которого могут нормально функционировать только в масляных каплях. Используется именно частичная заливка маслом, чтобы не создавать гидродинамического сопротивления вращению шестерен.

Электродвигатели с креплением на плоской поверхности не используются для мотор-редукторов, так как лапки для монтажа имеет сам картер шестерен.  То есть, уже сам редуктор монтируется точно так же, как и электродвигатель, просто вместо двух узлов крепления на плоскости делается один, что очень удобно в сборке готового оборудования.

Питание электродвигателей мотор-редукторов

Все электродвигатели мотор-редукторов можно разделить на три категории:

1. Общепромышленные 380/400 вольт трехфазного тока.
2. Однофазные на 220 вольт (выпускаются малыми сериями, так как требуют наличия щеточного узла).
3. Бесколлекторные. Перспективный тип электродвигателей для приводов станков с ЧПУ.

Оптимальной является схема с питанием от трёхфазного тока 380 вольт. Варианты на 220 вольт предназначены для тех случаев, где такого источника энергии нет, например, мотор-редукторы для переносных станков для резки плитки, фрезеровки, шлифовки и полировки. Бесколлекторные электродвигатели могут иметь низковольтное питание, так как это удобно для построения контроллеров управления ими.

Мотор-редукторы на заказ

Заводы изготавливают мотор-редукторы на заказ с характеристиками, нужными потребителю. При этом они не делают изделия с нуля по индивидуальным заказам, так как это приведет к их очень высокой стоимости. Необходимые параметры выбираются из стандартного набора опций. Такая схема не увеличивает стоимости оборудования и решает задачи привода абсолютного большинства промышленных станков, машин и механизмов в том диапазоне мощности, в котором применение схемы мотор-редуктор оправдано.

Типовые опции на заказ

• Правосторонний или левосторонний выпуск выходного вала.
• Правое или левое исполнение монтажных лапок на корпусе.
• Электродвигатель 380 или 220 вольт (опция доступна в диапазоне мощностей до 3 кВт).
• Бесколлекторный электродвигатель для привода станков с ЧПУ и питания через частотный преобразователь.
• Комплектация устройством обдува электродвигателя.
• Устройства для смазки в любом пространственном положении.
• Улучшенная антикоррозийная защита (тропическое исполнение).
• Климатическое исполнение на заказ.
• Подбор оборотов двигателя в диапазоне 1150-3000 об/мин.

Передаточное число и общая компоновка остается типовой вне зависимости от выбранных опций, поэтому стоимость редуктора на заказ мало отличается от покупки уже готового изделия с полностью стандартными характеристиками. Наиболее распространенные цвета корпуса мотор-редукторов — синий и серый. Иногда применяют оранжевый, красный и другие цвета эмали. Какой-либо общепринятой цветовой маркировки здесь нет.

Типовые характеристики мотор-редукторов

1. Скорость вращения электродвигателя — 1500-3000 об/мин. На более высоких скоростях резко снижается срок службы шестерен, кроме того, возрастает шум.
2. Передаточное число от 5-10 (цилиндрические и планетарные) и 50-10 000 (червяные одно- и двухступенчатые).
3. Крутящий момент — до 1000 Нм. На больших значениях форм-фактор объединения мотора и редуктора в один корпус не целесообразен.
4. Тип — планетарный соосный, червячный или цилиндрический. Волновые и конические кинематические схемы распространены редко и встречаются только в специальном исполнении.
5. Электродвигатель воздушного охлаждения с естественным обдувом или с принудительным (устанавливается унифицированный модуль охлаждения электродвигателя в задней части).

Мотор-редукторы различных производителей оснащаются унифицированными узлами. Самым главным таким узлом являются подшипники. Шестерни могут быть унифицированными, а вот картер практически всегда требует только оригинальной запасной части для замены. Редукторы с поврежденным или изношенным картером (например, износ посадочных мест под подшипники).

Основные недостатки

Мотор-редукторам присущи все те же самые недостатки, которые есть у всех остальных редукторов. В первую очередь это потеря механической мощности, поэтому везде, где можно, стараются обходиться без них, подключая нагрузку к валу двигателя напрямую.

Объединение мотора и редуктора не подходит для больших мощностей. Электродвигатели на большую мощность не изготавливаются с фланцевым методом крепления. Оба узла выполняют раздельно с креплением на плите.

Правила выбора и эксплуатации

Мотор-редуктор подбирается под конкретное промышленное оборудования с некоторым эксплуатационным запасом прочности. Это позволит ему отработать свой полный ресурс без преждевременного ремонта. На ответственном оборудовании ставят счетчик часов работы, который позволяет проводить все регламентное обслуживание точно в срок, гарантируя длительную безаварийную работу.