Виды мотор-редукторов

Мотор-редуктор – это устройство, которое сочетает электродвигатель и редуктор. Используется для контроля скорости и крутящего момента, что позволяет согласовать работу электродвигателя и механизма, для функционирования которого он применяется.

Широкое распространение мотор-редукторов объясняется тем, что для работы большинства моделей техники требуется большой крутящий момент при относительно небольшой скорости, в то время как электродвигатели обеспечивают малый момент при высокой скорости. Для достижения требуемых параметров может использоваться связка двигателя и редуктора как отдельных механизмов. Тем не менее моноблочная система имеет ряд преимуществ: упрощенная конструкция, отсутствие дополнительных соединительных элементов для передачи вращения, компактность, небольшой вес, снижение стоимости системы.

Виды мотор-редукторов

Основная классификация выполняется на основе их конструкции, а также способа механического зацепления. Существуют следующие виды мотор-редукторов:

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

Каждая конструкция имеет особенности работы, сферу применения, преимущества и недостатки. Рассмотрим их подробнее:

• Цилиндрические.
  
  Один из самых распространенных видов конструкции, активно применяющихся благодаря простоте, универсальности, долговечности. Промышленные мотор-редукторы этого типа используются в металлургии, деревообработке и других сферах.
  Усилие передается через цилиндрические зубчатые передачи. Валы могут быть соосны или параллельны. Конструкция может иметь от одной до шести ступеней. Устройство выполняется в вертикальном или горизонтальном исполнении.
  К преимуществам этого типа относятся:
  • КПД до 98%;
  • способность без потерь передавать высокий крутящий момент;
  • высокая кинематическая точность;
  • малый нагрев, минимальная потеря энергии при работе;
  • долговечность, надежность даже при работе в неблагоприятных условиях;
  • возможность работы в условиях пульсирующей нагрузки, при частых остановках;
  • возможность провернуть выходной вал, обратимость.

  Последний пункт можно отнести как к достоинствам, так и к недостаткам: обратимость и отсутствие самостоятельного торможения становится причиной того, что выходной вал может быть повернут в результате воздействия извне. Кроме того, передаточное число на одной ступени подобной конструкции достаточно небольшое (1:1-1:6.3), а добавление дополнительных ступеней приводит к увеличению габаритов. Механизм издает высокий уровень шума при работе. Наконец, его нельзя установить в произвольном положении, что ограничивает его использование.

• Конические.
  
  Усилие передается при помощи конических шестерен, что позволяет расположить входной и выходной валы под углом 90°. Это позволяет менять направление осей, что определяет сферу применения устройств этого типа: лифты, конвейеры, измельчители.

  Конические мотор-редукторы имеют следующие преимущества:

  • компактность благодаря перпендикулярному строению системы передачи;
  • возможность работы в условиях изменяющейся нагрузки, при частых пусковых моментах, при частых остановках.

  Конические мотор-редукторы имеют сложную конструкцию, что приводит к высокой цене ее изготовления. Кроме того, минусом конических мотор-редукторов является уязвимость выходного вала к радиальным и осевым нагрузкам.

  Для получения большего диапазона передаточных отношений коническая передача может комбинироваться с цилиндрической. Смешанные устройства этого типа, как правило, включают одну коническую и одну или две цилиндрических передачи.

• Червячные.
  
  Для передачи используется червячная пара: червяк (винт с нарезанной резьбой) и косозубое колесо, за которое цепляется винт при вращении. Такая конструкция дает возможность перпендикулярного расположения валов и получения высокого передаточного числа (до 1:110) при малых габаритах. К другим преимуществам относятся:
  • более низкая цена по сравнению с цилиндрической конструкцией со сходными характеристиками;
  • низкий уровень шума;
  • плавность хода;
  • возможность расположения произвольным образом;
  • самостоятельное торможение при прекращении поступления энергии.

  Последний пункт может быть как преимуществом, так и недостатком: торможение предполагает отсутствие обратимости, невозможность провернуть выходной вал, приложив к нему усилие. Кроме того, червячная передача имеет низкий КПД по сравнению с цилиндрической. Из-за потери энергии происходит нагревание элементов конструкции, в результате чего для нормальной работы требуется система охлаждения (ребра охлаждения, вентиляторные крыльчатки).

  Червячный мотор-редуктор изнашивается относительно быстро из-за трения червячной пары. По мере износа увеличивается люфт выходного вала. Еще один недостаток — ограниченная мощность (до 60 кВт), а также уязвимость к работе в условиях изменения нагрузки или частых остановок: монотонный режим работы является предпочтительным. Устройства используются в конвейерах, транспортерах, подъемниках, насосах, бетономешалках.

• Планетарные.
  
  Передача осуществляется за счет системы зубчатых колес: в центре механизма располагается солнечная шестерня с внешними зубьями, вокруг нее движутся сателлиты (малые колеса с внешними зубьями), которые соединяются водилом. Система объединена коронной шестерней с внутренними зубьями.

  К преимуществам системы относятся:

  • высокий КПД;
  • большое передаточное число;
  • способность выдерживать большие нагрузки;
  • компактность, небольшой вес;
  • низкий уровень шума;
  • возможность использования дифференциальных передач.

  Механизм имеет сложную конструкцию, из-за чего требуется повышенная точность при сборке, монтаже, эксплуатации. По этой же причине планетарные мотор-редукторы дороже других видов.

  Такая конструкция может использоваться почти в любых механизмах. Применяется для работы промышленных роботов, буровых машин, лебедок и другой техники.

Характеристики мотор-редукторов

Работа мотор-редуктора определяется следующими характеристиками:

• передаточное отношение – основной параметр, определяющий соотношение крутящего момента на входном и выходном валах; зависит от типа устройства, а также количества ступеней;
• номинальный крутящий момент – максимальное допустимое усилие, прилагаемое на вал;
• радиальная нагрузка – максимальное допустимое усилие на концевые участки входного и выходного валов, оказываемое присоединенными элементами системы;
• частота вращения – максимальное количество оборотов, совершаемых входным и выходным валами за минуту;
• КПД (коэффициент полезного действия) – соотношение затраченной энергии и мощности на выходном валу;
• ресурс – время работы устройства в нормальном режиме (без избыточных нагрузок) до наступления износа; измеряется в часах;
• уровень шума.

Также в документации указывается исполнение мотор-редуктора, которое обозначает особенности конструкции: расположение валов, количество ступеней, исполнение корпуса, способы крепления, монтажные позиции. Климатическое исполнение определяет допустимый диапазон температур, давления; устойчивость к влажности, осадкам. Также существуют взрывозащищенные исполнения для работы в потенциально опасных условиях.