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.

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 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, червяный 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.