Мотор-редуктор: устройство и назначение

Порядок проведения диагностики

Проявления	Причина
Неритмичные сутки в редукторе	Проблемы с подшипником или повреждение зубьев
Перегрев устройства	Недостаточная смазка, заедания пар, проблемы с подшипником
Усиление вибраций	Несоосность валов, фундамент недостаточной жесткости
Течь масла	Засор дренажного отверстия, истирание манжеты, разболталось крепление
Пощелкивание зубьев	Шестерня отклонилась в шаге, увеличились зазоры между парами
Слышен металлический скрежет, сопровождающийся вибрацией	Между зубьями недостаточный зазор, у них острые кромки, износ пар происходит неравномерно
Постоянный стук и вибрации	Зубья неравномерно истерлись и утратили правильную геометрию

Устройство и принцип работы мотор редуктора

Как уже отмечалось выше, мотор-редуктор представляет собой моноблок с комбинацией электрического двигателя и редуктора. За счет свой компактности, такие приводные узлы не требуют много усилий при монтаже. Основным элементом узла выступает корпус, в котором объединены электродвигатель и прочие детали в один механизм. Корпус может быть выполнен из металла, чугуна или легких сплавов (зависит от области использования привода).

Редукторная часть включает валы, опирающиеся на подшипники. На валах закрепляются шестерни. Чтобы получить требуемый диапазон передаточных чисел, далеко не всегда можно обойтись одной ступенью. Здесь используют двух-, трех- и четырехступенчатые мотор-редукторы.

Устройство мотор редуктора рассмотрим на примере зубчатого цилиндрического двухступенчатого узла. В данном случае ведущая шестерня первой ступени насаживается на вал двигателя, одновременно выполняющего роль входного вала редуктора. Ведущая шестерня передает крутящий момент на промежуточный вал с блоком шестерен, а потом – на шестерню вторичного вала. Именно в такой последовательности приводится в движение рабочий орган. Принцип работы мотор редуктора одноступенчатого типа куда проще. В картер заключены только два вала, другими словами, для передачи крутящего момента достаточно будет всего двух шестерней.

Конструкция мотор редуктора цилиндрического обуславливает передачу крутящего момента, которая выполняется при непосредственном контакте зубьев зубчатого колеса. Червячный привод вместо цилиндрических шестерен использует червячную передачу, в этом случае крутящийся момент увеличивается с помощью винта специальной формы. Достоинство таких приводов в том, что выходной вал располагается под 90º к двигателю

Важно, чтобы составляющие детали зубчатых передач и валы были выполнены из надежной высокопрочной стали. Чтобы предотвратить преждевременный износ применяют соответствующие смазочные масла

Использование принципов различных конструкторских решений в процессе производства мотор-редукторов, обусловило их широкий диапазон применения.

Виды редукторов

При выборе механизма и для оценки его рабочих параметров применяют такие технические характеристики редуктора:

• КПД, измеряющийся в процентах;
• тип зацепления и передачи;
• крутящий момент, предающийся входным валом;
• число передач;
• частоты вращения входного/выходного валов.

Существуют редукторы с разным числом ступеней, работающие с одной или несколькими передачами: многоступенчатые, двухступенчатые и одноступенчатые. Различие в конструкции таких редукторов заключается в параллельном размещении осей валов. Ступенью принято считать одну пару зубчатые колес, которые и являются передачей, обеспечивающей преобразование крутящего момента и частоты вращения. Количество ступеней в редукторе приравнивается к количеству валов, уменьшенному на один.

В зависимости от технических характеристик и особенностей конструкции выделяют разные виды редукторов: механические и турбинные.

Механические редукторы предназначены для уменьшения количества оборотов двигателя с одновременным повышением крутящего момента, который обеспечивает привод в промышленном оборудовании. Простейший пример редуктора – пара цилиндрических шестеренок, которые взаимодействуют, цепляясь зубьями. В таком случае ведущим колесом выступает шестеренка меньшего диаметра, а ведомой – большая.

Турбинные редукторы косозубной передачи представляют собой модульную конструкцию в чугунном корпусе. Принцип работы механизма заключается во взаимодействии косозубной шестерни и турбинного колеса. Универсальность конструкции позволяет обеспечить точный показатель крутящего момента и использовать данный тип редуктора на любых промышленных установках. Механизм работает тихо, имеет низкую себестоимость и позволяет максимально снизить затраты на обслуживание.

Мотор-редуктор

Мотор-редуктор совмещает в одном корпусе механический узел и электрический двигатель. Такой тип редуктора отличается небольшими габаритами, занимает минимум пространства, прост в монтаже и обслуживании, а также имеет высокий показатель коэффициента полезного действия. Мотор-редуктор незаменим для работы промышленного оборудования, где нужно обеспечить низкую скорость вращения. К такому оборудованию относится строительная техника, бетономешалки, конвейеры, элеваторы, дозаторы.

В зависимости от способа монтажа в промышленных машинах может быть использован: горизонтальный, вертикальный, наклонный или угловой редуктор.

Горизонтальные применяют в промышленных машинах, они выдерживают высокие рабочие нагрузки, имеют широкий диапазон крутящего момента и передаточного числа, высокий показатель КПД и низкую стоимость. Тип сцепления шестеренок в таком механизме может быть косозубным, прямозубным или шевронным.

Вертикальные используются в подъемных механизмах, устойчивы к нагрузкам переменного типа и вращаются в любом направлении, обеспечивая реверс.

Угловые модели позволяют изменить направление движения вращающегося вала под заданным углом. При этом число оборотов может оставаться неизменным или уменьшаться в несколько раз.

Одноступенчатые цилиндрические редукторы

Этот тип редуктора отличается от прочих положением валов в корпусе и числом ступеней. Одноступенчатые цилиндрические редукторы могут быть вертикальными и горизонтальными. Шестеренки этих устройств могут иметь косые и прямые, а также шевронные зубья. Корпуса производят из стали сварным способом или из чугуна путем литья. Монтаж валов зачастую производится в подшипники скольжения или качения. Первые зачастую устанавливаются в тяжелых редукторах.

Это интересно: Неисправности ДАД

Состав и возможности компоновки одноступенчатого редуктора ограничены. Главной чертой, которая отличает их друг от друга, является расположение валов и осей в пространстве. При этом передаточное число этих агрегатов колеблется в диапазоне от 1,6 до 6,3. Угол наклона передач, выполненных с использованием косозуба, находится в диапазоне от 8 до 200 градусов.

Максимальное передаточное число, которые способен обеспечить агрегат равно 12,5, но при этом редукторы с максимальным передаточным числом применяются редко. Зачастую используются те, которые имеют передаточное число, не превышающее цифру 6.

Какое расположение редуктора выбрать — вертикальным или горизонтальным? Все зависит от необходимости удобств общей компоновки этого передаточного устройства. В частности имеет значение, как расположен агрегат, который производит механическое движение, его рабочий вал и т.д.

Способы установки мотор-редукторов

Есть три основных способа крепления мотор-редукторов:

1. Установка на лапы
2. Фланцевый
3. Насадкой на входной вал

В зависимости от способа установки меняется и компоновка корпусов устройств. В том числе, добавляются дополнительные конструктивные элементы и технологические отверстия для крепления. Разберем каждый из способов подробнее.

Установка на лапы

В данной компоновке редуктор может быть установлен непосредственно на конструкцию либо на пол/стену рядом. Для фиксации, на лапах устройства предусмотрены технологические пазы под болты, которыми устройство притягивается к основанию. Часто корпуса мотор-редукторов такого типа оснащаются дополнительными боковыми лапами для фиксации в двух плоскостях. Для этого необходимо предусмотреть дополнительные конструктивные опорные элементы. Устройства данного типа требуют строгого соблюдения соосности выходного вала либо втулки редуктора и входного вала либо втулки механизма, приводящегося в движение. При отклонениях от соосности по вертикали, регулировка достигается за счет технологических подкладок под лапы редуктора, компенсирующих перепад. Площадь подкладок не должна быть меньше опорных лап устройства. Для компенсации отклонений в горизонтальной плоскости, на опорной конструкции, куда будет устанавливаться мотор-редуктор, необходимо предусмотреть не отверстия под болтовое соединение, а продольные пазы. Таким образом, в процессе установки можно будет компенсировать все отклонения. Кроме того, продольные пазы, при условии использования той же ременной передачи, будут использоваться для придания натяжения ремням. При комплектации мотор-редуктора выходным валом, передача вращательного движения на входной вал механизма может передаваться посредством ременной, клиноременной, цепной передачи и т.д. Также, возможен вариант непосредственной передачи вращения на ведущее зубчатое колесо или шестерню. На валу мотор-редуктора в таком случае предусматривается шпоночный паз, а на торце – крепежное отверстие для фиксации в зацеплении с зубчатым колесом.

Фланцевый

Этот способ крепления является более простым по сравнению с установкой на лапы, так как не требует дополнительных регулировок для компенсации отклонений соосности. Однако, отсутствие биения в зацеплении зависит от точности изготовления фланца на корпусе механизма, который приводится в движение. Данный вид установки предполагает соединение фланца на корпусе редуктора с фланцем на корпусе механизма, который приводится в движение. Фланцы, выполяемые в корпусах мотор-редукторов, имеют стандартизированные размеры. Информация о том, какой фланец применяется в устройстве, дается изготовителем в паспорте мотор-редуктора. Устройство фиксируется на конструкции полностью, весь вес распределяется на опорную площадку без дополнительных поддержек. Недостатком конструкции является неравномерная нагрузка на крепежные болты. Пример редуктора на изображении выше показывает, что нагрузка со стороны расположения двигателя будет выше. Поэтому часто для такого вида установки применяются планетарные мотор-редукторы, где ось вращения двигателя и ось вращения выходного вала совпадают. Это позволяет распределить нагрузку между крепежными винтами равномерно. Однако, по сравнению с устройствами, которые устанавливаются на лапах и при правильном размещении могут не выступать за продольные и поперечные габариты корпуса, фланцевые мотор-редуктора могут увеличивать общие размеры конструкции. Особенно если применяется планетарный тип устройства.

Применение мотор-редукторов

Данный тип устройств чаще всего используются в промышленности, на заводах и производственных цехах. Практически каждый привод конвейерной ленты, транспортирующей тяжелые предметы, использует двигатель в сочетании с редуктором. Потому что здесь необходимо четко указать, что устройство обычно выполнено неразборным, т.е. двигатель и редуктор имеют общий корпус.

Хотя мотор-редукторы могут быть похожими внешне, часто они имеют разные параметры. Выбор подходящей модели зависит только от предпочтений покупателя. Чтобы оправдать все ожидания пользователя, производители мотор-редукторов могут изготавливать их по определенному заказу и индивидуально адаптируют к потребностям получателя. В результате заказчик получает продукт, который представляет собой оптимальное индивидуальное решение.

Конструктивные особенности

Основой любого редуктора является зубчатое зацепление, передающее вращательный момент и изменяющее число оборотов вала. Для цилиндрических зацеплений характерна возможность вращаться в обе стороны. При необходимости ведомый вал с колесом подключается к двигателю и становится ведущим. Они в данной конструкции расположены параллельно, горизонтально и вертикально. Устройство цилиндрических редукторов может быть самое разное, но оно обязательно включает в свою конструкцию:

• ведущий;
• ведомый вал;
• шестерню;
• колесо;
• подшипники;
• корпус;
• крышки;
• систему смазки.

В простейшем одноступенчатом редукторе одна пара находится в зацеплении – шестерня и колесо. Если ступеней 2 и больше, соответственно увеличивается количество деталей. Появляются промежуточные оси. Для изменения направления вращения, в кинематическую схему включают паразитку, промежуточную шестерню с количеством зубьев как у ведущей.

Корпус и крышка отливаются из чугуна или делаются сварными из низкоуглеродистого листа толщиной 4 – 10 мм в зависимости от габаритов и мощности узла. Сварными делают маленькие редуктора. Остальные имеют крепкий литой корпус.

Характеристика цилиндрических редукторов

Количество зацеплений, тип зуба и взаимное расположение валов для всех видов оборудования описывает ГОСТ Редукторы цилиндрические. В нем указаны типоразмеры всех деталей, которые могут применяться в цилиндрических редукторах при различных количествах ступеней. Максимальное передаточное число одной пары 6,5. Общее многоступенчатого редуктора может быть до 70.

Больше чем у цилиндрического редуктора может быть передаточное число у червячной передачи,оно может достигать 80. При этом они компактные, но используются редко из-за низкого КПД. У цилиндрических одноступенчатых редукторов КПД 99 – 98%, самый высокий из всех видов передач.Отличаются червячные и цилиндрические редукторы расположением валов. Если у цилиндрических они параллельные, то червяк располагается к колесу под углом. Следовательно валы ведущий и ведомый выходят из перпендикулярно расположенных боковых стенок корпуса.

Для смазки достаточно залить масло в поддон, чтобы нижние шестерни в него частично погрузились. При вращении зубья захватывают масло и разбрызгивают его на другие детали.

Проектирование и порядок расчета

Расчет будущего редуктора начинается с определения передаточного момента и подборки его из нормированных пар. После этого уточняются диаметры деталей и межосевое расстояние валов. Составляется кинематическая схема, определяется оптимальная форма корпуса и крышки, номера подшипников. В сборочный чертеж входит кинематическая схема двухступенчатого редуктора, система смазки и способы ее контроля, типы подшипников и места их установки.

ГОСТ 16531-83 описывает все возможные виды и типоразмеры зубчатых колес, которые могут применяться в цилиндрических редукторах с указанием модуля, количества зубьев и диаметра. По размеру шестерни подбирается вал. Его прочность рассчитывается с учетом вращательного момента на скручивание и изгиб. Определяется минимальный размер, умножается на коэффициент прочности. Затем выбирается ближайший больший нормализованный размер вала. Шпонка рассчитывается только на срез и подбирается аналогично.

По диаметру вала выбирается подшипник. Его тип определяется направлением зуба. При косозубой передаче ставят упорные, более дорогие. Прямозубая передача не нагружает их в осевом направлении, и однорядные шарикоподшипники работают по несколько тысяч часов.

Схема сборки указывается на чертеже внизу и подробно расписывается в технологической документации, которая выдается в производство вместе с чертежами. На главном чертеже с общим видом в таблице указываются технические характеристики редуктора, которые затем переносятся в паспорт:

• количество ступеней;
• передаточное число;
• число оборотов ведущего вала;
• мощность на выходе;
• КПД;
• габариты;
• вес.

Дополнительно могут указываться вертикальное расположение зацепления, направление вращение вала и способ установки: фланцевый или на лапах.

История

Процесс промышленной революции был ознаменован переходом деревянных деталей к металлическим. Движители на ветряной и водяной тяге уже создавали такие усилия, которые деревянным деталям было выдержать сложно. Основным фактором промышленной революции явилось создание более совершенных механизмов, поиск новых энергетических ресурсов. Появление паровой машины потребовало наличие очень больших мощностей. Следовательно появилась нужда в конструировании металлических редукторов. К середине девятнадцатого века ручные ткацкие станки уже стали отходить далеко на задний план и заменяться механическими с втрое большей производительностью.

Энергия стала дешеветь, что привело к повышению быстродействия станков и укрепило их экономическое преимущество. Паровой двигатель обладал достаточной мощью, чтобы запускать несколько текстильных станков. Станки размещали вокруг парового двигателя для повышения КПД. Паровой двигатель развязал руки производственным возможностям, что позволило строить предприятия как у воды, так и в тех местах, где были уголь, транспорт, рабочие руки и рынки сбыта. Новое время селекционировало оптимальные конструкции зубчатых передач.

Большую популярность обрели именно те, которые выдавали наиболее высокий экономический эффект. Середина 19 века ознаменовалась появлением первых серийных редукторов. Ну а появление через несколько лет двигателей внутреннего сгорания и электрического привода, ознаменовало создание редукторов с заданными параметрами. Зубчатые механизмы передавали вращательные движения от двигателей с высокими оборотами и преобразовывали их параметры. Даже первейшие образцы электродвигателей и внутреннего сгорания были наделены слишком большой скоростью и моментом, что, априори, не подходило к использованию в промышленности. Сегодня, конечно же сложно найти любое транспортное средство или технологическое оборудование, которое лишено зубчатого механизма. Редукторы применяются практически во всех автомобилях и технологическом оборудовании. Как Вы уже поняли, зубчатые передачи прошли много лет развития.

Виды мотор-редукторов

Сегодня разработано большое число вариантов мотор-редукторов, различающихся типом двигателя, принципом построения механической части и общей геометрией. Практически все возможные комбинации присутствуют в каталогах производителей.

По виду механического зацепления подразделяют цилиндрические, конические, червячные и планетарные модели. По взаимному расположению входного и выходного валов рассматривают соосные, параллельные и угловые варианты. Исходя из передаваемых мощностей выделяют модули обычного размера и мини мотор-редукторы. По типу присоединения к процессу, встречаются варианты с одно- и двухсторонним валом, а также с полым выходным валом.

Цилиндрические мотор-редукторы

Агрегаты, использующие классические цилиндрические редукторы получили большое распространение, благодаря простоте, надежности и универсальности механической части устройства. Их использование возможно в широком спектре оборудования. В зависимости от общей конструкции, цилиндрические мотор-редукторы выполняются с соосными или параллельными валами. Количество ступеней может варьироваться от одной до шести.

По способу расположения шестерен и общей компоновке выделяют горизонтальные и вертикальные модели. Такие устройства характеризуются высоким КПД, долговечностью и относительно невысокой стоимостью.  В отличие от многих других вариантов, цилиндрические редукторы обычно не допускают произвольного расположения в пространстве, что значительно ограничивает их область применения.

Конические мотор-редукторы

Устройства, собранные на основе конических шестерен, позволяют построить угловой конический мотор-редуктор. Его главной особенностью будет перпендикулярное расположение входного и выходного валов. Это ориентирует их на использование в устройствах, требующих смены направления осей. Также конические модели выгодно устанавливать в конструкциях, предъявляющих ограничение по одному из габаритных размеров устройства. Редукторы данного типа отличаются более высокой стоимостью, в виду значительной сложности изготовления отдельных деталей. Передаточное отношение конических моделей обычно невелико. Для его повышения, коническую и цилиндрическую передачи часто комбинируют, результатом чего становится коническо-цилиндрический мотор-редуктор.

Червячные модели

Сегодня, огромную популярность приобрели червячные одноступенчатые мотор-редукторы. В качестве механической передачи в них используется червячная пара. Она обеспечивает высокое передаточное отношение при сравнительно небольших габаритах. Благодаря этому стоимость червячных моделей ниже аналогов с иной конструкцией. Среди других особенностей следует выделить перпендикулярное расположение валов и самостоятельное затормаживание механизма при отсутствии внешнего поступления энергии.

В отличие от цилиндрических и конических моделей, приложение усилия к выходному валу не приведет к проворачиванию механизма. Благодаря этому такие редукторы часто используют в ответственных решениях и подъемно-транспортных устройствах. Червячные редукторы обычно не требовательны к положению установки. Благодаря герметичному корпусу их можно располагать произвольным образом, вследствие чего эти модели активно применяются для модернизации привода станков, промышленных линий и других механизмов. Среди недостатков червячных моделей обычно выделяют небольшой КПД и повышенное тепловыделение.

Планетарные и волновые мотор-редукторы

Благодаря компактности и высоким рабочим моментам, планетарные мотор-редукторы нашли широкое использование в небольших устройствах привода. Высокое передаточное отношение и способность работать с большими нагрузками, ориентирует их на использование совместно с серводвигателями промышленных роботов  и других автоматических устройств. Встречаются планетарные модели и общепромышленного применения. Благодаря особенностям конструкции зубчатой передачи, данные модели мотор-редукторов выполняются с соосными валами. Это позволяет их использовать для привода практически любых механизмов.

Дальнейшим развитием планетарных передач стали волновые редукторы. Они обеспечивают большое передаточное отношение, плавность хода и высокую точность позиционирования выходного вала. Благодаря этому такие модели стали основой построения промышленных роботов. Наряду с высокими характеристиками, данные типы передач отличаются высокими требованиями к изготовлению, а, следовательно, и высокой стоимостью, что существенно сдерживает распространение данных моделей.

Основные модели цилиндрических приводов

• в зависимости от передаточного отношения редуктор имеет одну, две, три или четыре ступени редукции;
• существует два типа цилиндрических редукторов с различными межосевыми расстоянием. Различаются редукторы с параллельным либо соосным расположением входных и выходных валов;
• для удобства при монтаже, цилиндрические механизмы в основании имеют лапы или опорный фланец.

Мы предлагаем нашим клиентам качественные и надежные соосно-цилиндрические, планетарные, плоские цилиндрические, червячные, коническо-цилиндрические мотор-редукторы по оптимальным ценам. Двухлетняя гарантия и сертификаты качества позволят организовать безотказное производство с высокой производительностью.

Червячные мотор-редукторы

Червячные мотор-редукторы обладают высокой производительностью в сочетании с низкой стоимостью. Благодаря простой эксплуатации и оптимальной надежности агрегаты повседневно востребованы во всех отраслях промышленности. В основу многих моделей заложена модульная конструкция, позволяющая комбинировать различные сборки с большими передаточными числами. Разнообразный ассортимент опций позволяет удовлетворить потребности любого заказчика. Корпуса мотор-редукторов выполнены из серого чугуна или сплавов алюминия, зависит от типоразмера. Оборудование сертифицировано и имеет разрешения на эксплуатацию, на заводах и фабриках. Производство пищевых продуктов питания, переработка отходов, грузоподъемные механизмы, металлургическая промышленность, производство станков и машин — это далеко не весь спектр деятельности человека где применяются червячные привода.

Цилиндрические мотор-редукторы

Цилиндрические мотор-редукторы — это огромная группа специальных приводов рассчитанных для эксплуатации в тяжёлых условиях. Агрегаты комплектуются асинхронными электродвигателями общепромышленного или взрывозащищенного типа различной мощности. Высокие стандарты качества позволяют использовать редукторы там где необходима производительность и долговечность.

Планетарные мотор-редукторы

Планетарные мотор-редукторы эффективно и безопасно преобразуют момент и частоту вращения электродвигателя. В качестве материалов применяются специальные сплавы, а вся обработка происходит на высокоточных ЧПУ станках.