Avtoargon.ru

АвтоАргон
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое мотор редуктор и зачем он нужен

Что такое мотор редуктор и зачем он нужен

Любой, кто когда-либо слышал о двигателях, используемых в промышленности, вероятно, слышал термин «мотор-редуктор».

Мотор редуктор – это приводная машина, которая состоит из мотора и механического редуктора, объединенных в единый агрегат.

Основное назначение мотор-редукторов — это, прежде всего, изменение скорости движущейся машины, изменение крутящего момента на выходном валу и передача привода. Чаще всего, это понижение скорости вращения вала и увеличение крутящего момента.

Высокие скорости вращения и относительно низкие крутящие моменты — вот основные характеристики типичных электродвигателей. Однако для того, чтобы их можно было эффективно использовать в качестве привода в промышленности, их параметры иногда должны быть прямо противоположными. Для этого и используются мотор-редукторы. Благодаря своей компактной конструкции мотор-редуктор занимает в несколько (а иногда даже в десятки или около того) раз меньше места, чем «разнесенная» система привода.

История появления мотор-редуктора

Идея объединения двигателя и механического редуктора была запатентована в 1928 году дизайнером и предпринимателем из Брухзаля — Альбертом Обермозером. С тех пор мотор-редукторы постоянно совершенствовались. Были изобретены разные типы мотор-редукторов.

Как работает мотор-редуктор?

Принцип работы мотор редуктора аналогичен работе стандартного редукторного электропривода. Момент вращения двигателя передается на ведущую шестерню, фактически установленную на валу мотора. Благодаря зубчатому зацеплению, вращающий момент преобразуется одним или несколькими ведомыми элементами, которые в свою очередь оказывают воздействие на вал технологического механизма.

Наиболее распространенными мотор-редукторами являются:

  • Цилиндрические
  • Плоские
  • Червячные
  • Планетарные

Преимущества мотор-редукторов

Важнейшим преимуществом мотор-редукторов являются небольшие габариты и размещение почти всей системы привода машины в одном месте, в одном корпусе. Конструктору не нужно сосредотачиваться на выборе или проектировании отдельных компонентов, он только выбирает мотор-редуктор из каталога унифицированных моделей на основе заданных параметров. Также стоит отметить надежность этих агрегатов, качественное оборудование очень редко выходит из строя. При грамотной эксплуатации, гарантированный ресурс работы может составлять десятки тысяч часов

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.

Описание мотор-редукторов

Если подготовить краткое описание — то это скомпонованный в единый блок электродвигатель и силовой редуктор, уменьшающий количество оборотов, но увеличивающий крутящий момент рабочего вала. Подобный электромеханический привод часто используется в современных машинах и механизмах, универсален для многих типов оборудования.

широко применяются в машинах и оборудовании:

  • машиностроительных предприятий;
  • сельского хозяйства;
  • металлургических заводов;
  • горнодобывающей промышленности;
  • предприятий деревообработки;
  • железнодорожного транспорта;
  • легкой промышленности, а также во многих других сферах деятельности, где необходимо обеспечить преобразование электрической энергии в механическую при высоких требованиях к компактности.

В зависимости от типа редуктора, оборудование подразделяется на несколько видов — цилиндрические, планетарные, червячные, , волновые, спироидные. Ниже мы рассмотрим описания цилиндрического и червячного типов, как наиболее широко применяемые в современном машиностроении.

Цилиндрические

Цилиндрические — большая группа устройств, чьим характерным признаком является передача усилия посредством цилиндрических зубчатых передач.

Основные достоинства цилиндрических :

  • Высокий коэффициент полезного действия. Особенностью цилиндрических передач является наиболее высокий КПД и, как следствие, энергетическая экономичность. Не зависимо от передаточного отношения КПД, как правило, равняется 98%.
  • Высокая мощность. Возможность передачи значительного крутящего усилия практически без потерь.
  • Минимальный люфт выходного вала, вследствие этого кинематическая точность цилинрических редукторов выше, чем червячных.
  • Малый нагрев благодаря высокому КПД передач. Благодаря этому энергия не рассеивается, а переходит от источника к потребителю с минимальными потерями.
  • Обратимость при любом передаточном числе, в любой момент есть возможность провернуть выходной вал.
  • Стабильная работа при неравномерном характере нагрузки, при частых . Благодаря этому цилиндрические широко применяются в машинах и оборудовании с пульсирующим характером нагрузки.
  • Высокая надежность и долговечность.

Недостатки цилиндрических :

  • Малое передаточное число на одной ступени — от i = 1:1 до 1:6.3. Для увеличения передаточного числа редуктора необходимо вводить дополнительные ступени, следовательно, увеличить и размер устройства.
  • Шумность при работе. По этому показателю они значительно превышают червячные редукторы.
  • Обратимость или отсутствие самостоятельного торможения. В ряде случаев это является достоинством, но может быть и недостатком, если требуется исключить возможность поворота выходного вала под действием наружных сил.
Читать еще:  Ssangyong kyron дизель что за двигатель

Червячные

Начнем с описания червячного типа. Его основой является червячная передача — это передаточная ступень представляющая собой зацепление червяка, представляющего собой винт с нарезанной резьбой (близкий к трапециидальному профиль) с червячным колесом, косозубым со специальным профилем. Передача усилия осуществляется путем вращение червяка и перемещения его витков вдоль оси, которые толкают и зубья червячного колеса.

Основные достоинства червячных :

  • Улучшенная компоновка. Причина — скрещивающиеся входной и выходной валы редуктора, что позволяет разместить привод на меньшей площади в сравнении с цилиндрическими редукторами при сопоставимых параметрах мощности и передаточного числа.
  • Высокое передаточное число, достигающее значения 1:110. Благодаря этому у червячного значительно выше потенциал уменьшения частоты вращения и увеличения крутящего момента в сравнении с другими типами передач. Благодаря этому червячные передачи сравнительно проще и дешевле, если брать в качестве альтернативы цилиндрические при почти равных параметрах мощности и передаточного числа.
  • Малая шумность при работе редуктора. Это определяется особенностями конструкции зацепления и важно при проектировании оборудования с высокими требованиями к шумности в процессе эксплуатации.
  • Высокая плавность хода обеспеченная принципом червячной передачи.
  • Самостоятельное торможение передачи. При отсутствии вращения винта и при передаточном числе более 35 ведомый вал невозможно провернуть. Данная особенность червячной передачи может играть как положительную, так и отрицательную роль и зависит от требований к конструкции оборудования.

Основные недостатки червячных :

  • Уменьшенный коэффициент полезного действия в сравнении с КПД цилиндрического . При этом, чем выше передаточное число, тем меньше КПД редуктора. Причина в повышенном требовании между витками резьбы червяка и зубьями червячного колеса, что приводит к повышенным потерям энергии.
  • Повышенный нагрев — следствие увеличенного расхода энергии. Поэтому в конструкции червячных редукторов имеются ребра охлаждения. Наиболее же крупногабаритные конструкции оснащаются и вентиляторными крыльчатками на свободном торце вала.
  • Самостоятельное торможение. Как уже говорили выше, данное свойство может быть вредным, если необходимо провернуть выходной вал без включения привода.
  • Ограниченная мощность в 60 кВт.
  • Люфт выходного вала. Он присутствует во всех конструкциях редукторов, но именно в червячном имеет наибольшее значение. По мере износа он ещё более увеличивается.
  • Меньший ресурс работы, чем у цилиндрических аналогов.
  • Ограничения по равномерности нагрузки и частоте пусков/остановок. В отличие от цилиндрических редукторов червячные требуют намного более монотонный режим работы, без резких изменений нагрузки и частых остановок.

Виды мотор-редукторов в электроприводе

В электроприводах различного назначения, применительно ко многим сферам современной промышленности, широкое распространение получили моторы-редукторы. Это специальные приводные узлы, включающие в себя электродвигатель и редуктор. Данное решение оказывается весьма полезным и эффективным в системах автоматизации, управления и регулирования, а также в медицинской технике и во многих других специализированных областях.

Практически мотор-редукторы можно встретить сегодня на промышленном оборудовании самого разнообразного назначения. Больше других в промышленности распространены цилиндрические и планетарные редукторы, просто в силу удобного взаимного расположения выходного вала редуктора и электродвигателя.

Мотор-редуктор в обычном виде — это моноблочная конструкция, представляющая собой комбинацию редуктора и электродвигателя. В данном случае электродвигатель и редуктор заключены в корпус вместе с прочими деталями единого механизма.

Корпус может быть чугунным, металлическим либо изготовленным из более легкого сплава, в зависимости от назначения и области применения привода. Благодаря компактному исполнению, монтаж данного приводного узла достаточно прост и обычно не требует больших усилий.

Часть агрегата, представляющая собой непосредственно редуктор, в простейшем виде включает в себя валы с шестернями, опирающиеся на подшипники. Для получения необходимого диапазона передаточных чисел, применяются одноступенчатые, двухступенчатые, трехступенчатые и четырехступенчатые мотор-редукторы.

Устройство мотор-редуктора можно легко понять, рассмотрев пример с зубчатым цилиндрическим двухступенчатым узлом. Ведущая шестерня первой ступени закреплена непосредственно на валу электродвигателя. Этот же вал выступает в данном случае и входным валом редуктора. Крутящий момент передается от ведущей шестерни на промежуточный вал с блоком шестерен, а затем — на шестерню вторичного вала.

Таким образом в конце концов приводится в движение и непосредственно рабочий орган оборудования, на котором данный мотор-редуктор установлен. Одноступенчатый мотор-редуктор устроен еще проще: в картере агрегата имеется всего пара валов, и на каждом насажено всего по одной шестерне.

Стандартное исполнение мотор-редуктора предполагает предварительную грунтовку агрегата краской методом окунания, а затем — покрытие алкидной эмалью воздушной сушки (обычно синего или серого цвета). Для экстремальных условий эксплуатации и для монтажа на открытом воздухе применяются специальные покрытия моторов-редукторов.

В общем и целом агрегаты такого типа хорошо подходят для эксплуатации в условиях умеренного климата. Главное достоинство мотор-редуктора – высокий КПД, простой монтаж и минимальные затраты на обслуживание.

Читать еще:  Шаговый двигатель с редуктором принцип работы

На сегодняшний день существует четыре основные разновидности редукторов, применяемых в одном корпусе с электродвигателем: цилиндрический, червячный, волновой и планетарный редукторы. Давайте рассмотрим каждый из этих видов более подробно.

Цилиндрический

Наиболее популярны в современной технике и промышленности именно цилиндрические мотор-редукторы. Агрегаты данного типа позволяют получить КПД более 90%, отличаются чрезвычайно медленной изнашиваемостью своих конструктивных элементов, показывают высокую эффективность даже в самых тяжелых условиях.

Цилиндрический мотор-редуктор способен работать долговременно и даже круглосуточно, питаясь от обычной сети с частотой тока 50 Гц, способной обеспечить приводу требуемую мощность.

Вал редуктора способен вращаться в любую сторону, обеспечивает стабильно высокий КПД на различных скоростях работы. Цилиндрические мотор-редукторы доступны по цене, их внедрение всегда экономически оправдано. Установка всегда выходит оперативной и удобной.

Червячный

Оптимальное решение для механизмов, функционирующих в повторно-кратковременном или непрерывном режиме — червячный мотор-редуктор. Сам привод неприхотлив в обслуживании, а агрегат очень прост в установке, от того и пользуется заслуженной популярностью. Кроме того здесь достижим очень широкий диапазон передаточных чисел — вплоть до 100. Червячный мотор-редуктор издает минимум шума во время работы, при этом отличается низкой вибрацией.

Немаловажная особенность червячного редуктора — характерная способность к самоторможению. Поднимая груз с использованием червячного редуктора, можно быть уверенным, что в случае выхода из строя электродвигателя или просто при его внезапной остановке, редуктор намертво остановится в одной точке и груз не упадет, а поэтому точно не будет поврежден.

При желании вал червячного редуктора может быть приведен во вращение в любую сторону, что крайне важно в грузоподъемных работах любой сферы, начиная от строительных, заканчивая транспортировочными. Для любых грузоподъемных и конвейерных систем данная опция червячного мотор-редуктора будет очень полезной.

Волновой

Волновые мотор-редукторы считаются одними из наиболее высокотехнологичных и современных в своем роде приводных агрегатов. Передача волнового типа сочетает в себе проверенную временем надежность зубчатой передачи и динамику гибких элементов.

Волновой мотор-редуктор в принципе применим в любой сфере промышленности, поскольку он всегда компактен, легок, позволяет получить большие передаточные числа несмотря на малое количество подвижных частей.

Узел легко герметизируется путем физического отделения приводящего электродвигателя, что позволяет применять редуктор данного типа даже в цехах с повышенной запыленностью и в условиях высокой взрывоопасности.

Волновой редуктор способен эффективно работать при любых нагрузках (как при низких, так и при высоких) в пределах его номинала, в условиях низких и высоких давлений. Агрегат отличается плавностью хода и высокой доступной точностью для приводимого рабочего органа.

Планетарный

Оптимальные эксплуатационные характеристики машине предоставит планетарный мотор-редуктор, отличающийся соосным расположением двигателя и привода. Планетарный агрегат отличается от редукторов других видов наименьшим весом и большей компактностью при высоких эксплуатационных характеристиках.

Данные особенности обуславливают применение планетарного мотор-редуктора например в конструкции стеклоочистителя автомобиля. Такое решение делает безопасным неравномерную загруженность вала редуктора на протяжении всего периода его эксплуатации с момента запуска до выключения. Нагрузка на вал может быть прямой или реверсивной на протяжении 8 — 24 часов непрерывной работы.

Планетарный редуктор хорошо подходит для эксплуатации в условиях низких давлений, может работать на высокоточном оборудовании. Подходит для работы при любом климате, даже с повышенной влажностью, стоит лишь настроить соответствующим образом двигатель.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Ранее на эту тему: Электропривод

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Волновой редуктор

Устройство волнового редуктора

В состав волнового редуктора входят три основных части: генератор волны, жёсткое колесо и гибкое колесо. Генератор волны в самом распространённом варианте выполняется в виде шарикоподшипника с тонкими гибкими стенками. Он устанавливается на эллиптическую втулку, и сам принимает форму эллипса. Сборка из этих двух деталей и является генератором волны. Гибкое колесо – это деталь специфическая для волнового редуктора. Оно представляет собой тонкостенное зубчатое колесо с наружным зубом. Основная рабочая поверхность этого колеса имеет форму цилиндра. Материал и толщина гибкого колеса подобраны так, чтобы оно могло постоянно испытывать упругие деформации, не теряя своих свойств. Конструкция жёсткого колеса проще чем других частей волнового редуктора. Это обычное зубчатое колесо с внутренним зубом. Его размеры подобраны так чтобы обеспечивать достаточно большую жёсткость при рабочих нагрузках.

генератор волныгибкое колесожесткое колесо

При сборке волнового редуктора гибкое колесо устанавливают на генератор волны, в результате чего оно тоже принимает эллиптическую форму. Далее на гибкое колесо устанавливается жёсткое колесо. Поскольку гибкое колесо в процессе сборки приняло эллиптическую форму, то его зацепление с жёстким колесом происходит только на двух участках. Расположены они вдоль большой полуоси генератора волны и в сумме занимают около 40% окружности. За пределами этих участков зацепления зубьев жёсткого и гибкого колеса не происходит. Гибкое колесо имеет меньше зубьев чем жёсткое колесо. Чаще всего эта разница составляет 2 зуба, однако есть другие варианты конструкции волновых редукторов, где эта разница больше.

Читать еще:  Давление масла в двигателе м 412 как повысить

Принцип работы

По мере поворота генератора волны, зубья гибкого и жёсткого колёс поочерёдно начинают входить в зацепление. Участки зацепления зубьев в результате начинают смещаться в том же направлении в котором вращается генератор волны. Как только генератор волны совершит полный оборот, гибкое и жёсткое колесо окажутся смещены друг относительно друга на те самые 2 зуба, которые составляют разницу в количестве зубьев между этими колёсами. Это означает что гибкое и жёсткое колеса повернулись друг относительно друга со скоростью, существенно меньшей чем скорость с которой вращался генератор волны. Генератор волны вращаясь достаточно быстро позволяет получить сравнительно медленное вращение гибкого колеса относительно жёсткого – то есть механизм работает как редуктор. Коэффициент редукции такого волнового редуктора зависит от разницы зубьев между гибким и жёстким кольцом, а также от количества зубьев у жёсткого кольца.

Варианты включения

Когда волновой редуктор используется так как показано выше, то генератор волны используется как вход, гибкое колесо – это выход, а жёсткое колесо остаётся неподвижным. Волновой редуктор можно использовать и по-другому, если зафиксировать не жёсткое колесо, а генератор волны или гибкое колесо; входом и выходом в таком случае могут быть из двух оставшихся элементов редуктора. При различных вариантах включения волновая передача может быть использована как для понижения скорости, так и для её повышения. Передаточное число редуктора при этом также изменится. Может измениться и направление вращения выходного элемента относительно входного.

У волнового редуктора можно приводить во вращение все три элемента. Редуктор при этом будет иметь два входа и один выход или один вход и два выхода. Это позволяет использовать волновой редуктор как дифференциал, складывая скорости вращения на разных валах, или раскладывая вращение на два разных вала.

Варианты исполнения компактных волновых редукторов

За время, прошедшее с момента изобретения волнового редуктора, было придумано много вариантов его конструкции. И вариант, когда шарикоподшипник эллиптической формы используется как генератор волны, не исчерпывает всех возможных вариантов конструкции. Существуют и другие варианты. Например, генератор волны может быть выполнен в виде коромысла с роликами на его концах. Или в виде планетарных шестерён, установленных на водило, которые зацепляются с зубьями, сделанными с внутренней стороны гибкого колеса. Помимо этого, генератор волны может быть выполнен в виде детали более сложной формы, создающей на гибком кольце 3 или 4 зоны зацепления (вместо двух зон в самом простом случае).

Гибкое колесо также может иметь разную форму. На практике чаще всего встречаются три формы: «кастрюля», «шляпа» и цилиндр. Отличия между ними заключаются в удобстве использования.

Гибкое колесо типа «кастрюля»Гибкое колесо типа «цилиндр»Гибкое колесо типа «шляпа»

Основные отличия волнового редуктора

  • Большое передаточное число для одноступенчатого редуктора: до 320:1 в серийно выпускаемых изделиях
  • Большое количество зубьев, которые находятся в одновременном зацеплении
  • Высокая точность
  • Большой момент нагрузки в расчёте на единицу объёма или на единицу массы
  • Отсутствие маленьких передаточных чисел (менее 30:1)
  • Простая конструкция
  • Высокая надёжность
  • Простая передача вращения в другую среду
  • Полый вал
  • Жёсткость на скручивание ограничена
  • Короткая осевая длина

Практические преимущества волновых редукторов

Отличительные особенности волновых редукторов выступают как преимущества в ряде отраслей, получивших в настоящее время большое развитие. В качестве примера можно назвать робототехнику (классические промышленные роботы, коллаборативные роботы, а также человекоподобные роботы) и медицинская техника (хирургические роботы, медицинские сканирующие установки и экзоскелеты). Короткая длина вдоль оси, возможность получить большой крутящий момент в компактных размерах, а также полый вал позволяют обеспечить компактные размеры всех звеньев робота, а высокая точность редукторов позволяет достичь хорошей точности всего робота.

В других отраслях, где готовые изделия должны работать в условиях агрессивных сред (например, вакуум, радиоактивное излучение, особо высокие или особо низкие температуры также часто применяются волновые редукторы. Здесь востребован высокий удельный момент, позволяющий обеспечить компактность конструкции, возможность просто передавать вращение в агрессивную среду без дополнительных уплотнений и хорошие показатели надёжности, обусловленные простой конструкцией.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector