Редукторный привод для самого популярного применения: расчёт и подбор для конвейера

Редукторный привод для самого популярного применения: расчёт и подбор для конвейера

Одним из самых распространённых механизмов, оснащённых редукторным приводом, является конвейер. В данной статье рассматривается приблизительный вариант расчёта данного привода с его установкой непосредственно на приводной вал конвейера.

Параметр

Единицы измерения

Обозначение

(при горизонтальном расположении угол = 0°)

Общая масса загрузки конвейера

Масса погонного метра ленты конвейера

Линейная скорость конвейера

Для предварительного расчёта принимаются значения: время разгона = 0,5 с; коэффициент трения = 0.08; КПД привода без учёта мотор-редуктора (η) = 0,94.

Расчёт начинается с определения частоты вращения выходного вала редуктора – n₂ по формуле 1.

(1)

Далее необходимо определить общую массу загрузки конвейера — m. Она либо уже известна как часть исходных данных, либо рассчитывается по формуле 2 исходя из производительности оборудования.

(2)

После этого определяют общую массу ленты – m_л по формуле 3.

(3)

Следующим этапом расчёта является расчет общего момента инерции привода (I₂), приведённого к приводному валу конвейера, по формуле 4.

(4)

Проделанные расчёты дают возможность посчитать моменты сопротивления перемещению (М_г), подъёму (М_в) (в случае если конвейер наклонный), вращению (пусковой момент) (М_п) и, в конечном итоге — требуемый момент (М_тр), по которому можно сделать выбор редуктора. Для этого используются формулы 5-8.

(5)

(6-8)

После получения всех значений выбирается требуемый момент (М_тр), который равен максимальному значению между М_общ и М_мах/k, где k — коэффициент влияния преобразователя частоты (если ПЧ используется k = 1.5; если нет – k = 2)

Исходя из найденных параметров — М_тр и n₂, а также учёта требуемого сервис-фактора, производится выбор конкретного мотор-редуктора. Принцип определения сервис-фактора можно найти в каталоге НТЦ Приводная Техника, либо в одной из наших статей на сайте.

Для примера сделаем подбор привода горизонтального конвейера под следующие данные:

Мотор редукторы червячные, цилиндрические, планетарные от ООО «Промпривод»

Ярославская компания ООО «Промпривод» на профильном рынке присутствует без малого 10 лет и за это время проявила себя как один из ведущих поставщиков мотор-редукторов и редукторов самых разных типов. Обслуживает потребителей в городе Ярославле и области, а также за ее пределами.

Специализацией предприятия является комплектация приводных станций (мотор редуктор в ассортименте по группам и видам, цепи, тормоза, резинотехника, преобразователи частоты, вариаторы, ЭД, различная автоматика к ним и прочее) оборудованием собственного производства, а также других производителей. Одно из направлений деятельности — ремонт и диагностика соответствующего оборудования.

Наши специалисты способны дать клиенту исчерпывающую информацию по ассортименту реализуемой продукции и посоветовать наиболее удобную и соответствующую потребностям заказчика модель мотор редуктора. Цены на весь модельный ряд вполне демократичны.

В общем случае мотор-редуктор представляет собой агрегат, совмещающий в себе собственно мотор (электродвигатель) и интегрированный в конструкцию редуктор. Исполняется в едином блоке и для большей компактности ведущая «зубчатка» редуктора закрепляется непосредственно на вал электродвигателя. Сфера применения мотор редуктора чрезвычайно широка везде, где необходима регулировка скорости электродвигателя и изменение мощности крутящего момента.

Различные типы и виды мотор редукторов отличаются типом передачи (зубчатые, червячные, комбинированные), количеством ступеней (обычно 1, 2 или три у разных типов), видом зубчатых колес (цилиндрические, конические, комбинированные), горизонтальным или вертикальным расположением вала редуктора, кинематической схемой (развернутая соосная, с раздвоенной ступенью и другие).

Кроме того, мотор редукторы отличаются передаточным числом, КПД, мощностью.

Достаточно простой и надежный механизм, нужда в котором в разных производствах чрезвычайно высока, мотор редуктор бывает нескольких типов, которые коротко рассматриваются ниже.

Мотор редуктор цилиндрический

Применяется цилиндрический мотор редуктор для передачи между соосными или параллельными валами вращательного движения и его трансформации. Конструктивно могут иметь несколько ступеней (одну, две или три), что повышает диапазон изменения мощности на валу.

Коэффициент полезного действия у мотор редукторов цилиндрических наиболее высок и у отдельных моделей достигает показателя 98% в одной ступени при максимальных мощностях. Еще одно из преимуществ – надежность и долговечность; наработка в условиях отсутствия экстремальных нагрузок и при правильной эксплуатации – минимум 20 000 часов.

Передаточные числа варьируют в интервале 1,2-280.

Наиболее часто используется данный тип мотор редукторов в машиностроении.

Мотор редуктор планетарный

Отличие этой группы мотор редукторов заключается в том, что в их конструкции используется передача планетарного типа. При всем разнообразии планетарных передач характеризуются они центральной или солнечной шестерней, планетарными зубчатыми колесами-сателлитами и водилом (так называется основа, предназначенная для фиксации планетарных шестерен). Дополняется эпициклом (внешнее зубчатое колесо), взаимодействующее с сателлитными колесами.

Наиболее легки при высоких передаточных числах, но неприменимы в точных механизмах; обладают большой инерционностью водила.

Основная сфера применения планетарных мотор редукторов – тяжелые трансмиссии гусеничной техники, где необходимо сложение различных мощностей.

Как и прочие, планетарные мотор редукторы широко применяются практически во всех отраслях и имеют общепромышленное значение, в том числе без них не обходится большая часть НИОКР (научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки) в области химии, микробиологии, медицины и т.п.

Мотор редуктор червячный

Червячная передача (червяк) обеспечивает повышение крутящего момента за счет винта специальной формы. Именно потому подобные мотор редукторы относят к червячному типу.

Червячная передача существует в разных конструктивных исполнениях, потому и редукторы с ее применением называются или простыми (цилиндрическими), глобоидными и т.д. Отличительная особенность червячных мотор редукторов – плавность хода, бесшумность, компактность (очень важно!), удобство применения и обслуживания.

Различаются червячные мотор редукторы и количеством ступеней; наиболее употребимы одноступенчатые, реже – двухступенчатые. Расположение червячной передачи относительно колеса (под, над, вертикально или горизонтально) расширяет конструктивный ряд этого типа мотор редукторов; в любом случае они очень просты и надежны.

Кроме перечисленных выше особенностей, червячный мотор редуктор характеризуется способность вала вращаться в обе стороны и плавное самоторможение в случае исчезновения на валу крутящего момента (остановка двигателя).

Прекрасно работает при любом виде нагрузок, кроме больших мощностей. Имеет и недостатки: интенсивный нагрев, претензии к конструкции венца колеса, невозможность передачи очень высоких мощностей из-за повышенной склонности червячного узла к заеданию. Из-за последней особенности ресурс у данного типа приводов низкий.

Передаточное число у этого типа мотор редукторов варьирует в широких пределах – от 5 до 100, возможна их стыковка с помощью переходных комплектов, при этом передаточное число можно довести до 4000.

По вопросам приобретения той или иной модели мотор-редуктора и актуальную на момент заказа цену уточняйте, пожалуйста, у наших менеджеров удобным Вам способом.

Магнитный редуктор для бесколлекторного мотора

В данной статье я расскажу о магнитном редукторе, разработанном нами. Данный редуктор планируется использовать в связке с бесколлекторным мотором. В статье будет рассказано о возможной области применения данного редуктора, о его плюсах и минусах по сравнению с обычными редукторами.

Введение

Бесколлекторные электродвигатели (BLDC) обладают крайне высокой мощностью при минимальном размере. Это достигается благодаря мощным редкоземельным магнитам. При создании мотора в маленьком форм-факторе, такие двигатели не имеют конкуренции.

Однако, несмотря на высокую мощность, небольшой размер мотора накладывает на него множество ограничений таких как: небольшой момент, высокие рабочие обороты, маленькая площадь охлаждения. Данные ограничения не позволяют использовать весь потенциал мотора. Так, например, мотор форм-фактора 540 (D=36мм L=54мм) способен выдавать мощность свыше киловатта с достаточно хорошим КПД, но это возможно только при очень высоких оборотах, когда эту мощность снять с мотора становится достаточно сложно. В номинальном режиме такой мотор без принудительного обдува может выдавать 200-400ватт.

Основным направлением нашего коллектива MotoChrome является проектирование и создание бесколлекторных моторов. При проектировании мотора для одного из заказчиков мы как раз столкнулись с проблемами описанными выше. Заказчику был нужен мотор небольшим диаметром, но при этом достаточно высоким моментом и КПД. Чтобы соблюсти требования мотор получился длиной почти полметра при диаметре в 40мм. Мотор получился достаточно дорогим и очень сложным в сборке. При этом, для достижения тех же мощностных параметров, можно сделать мотор в 3 раза меньше, но с использованием редуктора. И в итоге выбран был именно этот вариант.

Использование редуктора кажется хорошим решением. Но с ним возникает множество других проблем, что не позволяет применять их полноценно во всех моторах.

• дополнительный узел, имеющий вероятность поломки, и ограниченный ресурс работы
• увеличение габаритных размеров;
• повышенная шумность, что может быть критичным в работе подводных устройств;
• большинство механических редукторов имеют ограничения по передаваемому крутящему моменту и скорости вала на входном валу редуктора, что в свою очередь накладывает дополнительные ограничения/требования к электромотору.

Неплохим вариантом, с нашей точки зрения, оказался магнитный редуктор. Они пока не получили широкого применения и про них достаточно мало информации, поэтому мы решили поглубже разобраться в данном вопросе и сделать редуктор самостоятельно. Это нам позволит отработать подход к его моделированию и позволит в будущем рассчитывать его параметры.

Магнитный редуктор

Магнитный редуктор мы решили делать по распространённой схеме, которая представляет собой аналог планетарного редуктора. Магниты в центре являются «солнечной шестерней», магниты снаружи — «зубчатый венец (эпицикл)», между ними зубцы из магнитомягкого материала выполняют роль «водила».

Такая конструкция обладает максимальным моментом удержания в минимальном объёме и она хорошо подходит под нашу задачу. В результате нами был спроектирован и изготовлен следующий образец.

Диаметр данного образца 36мм. Входная часть редуктора выполнена по стандарту NEMA 17. Вместо выходного вала мы сделали универсальную планшайбу, позволяющую прикреплять к ней различную нагрузку в опытных работах, тестах и экспериментах, а при необходимости и установить вал, благодаря базовому посадочному отверстию в центре планшайбы. К слову сказать, концепцию универсальных креплений мы применили и в нашем моторе «Electron», который мы готовим к серийному производству и продажи на территории РФ (о нем мы напишем отдельную статью).

Параметры получившегося редуктора оказались достаточно близки к расчётным. Он обладает понижением 1:10 и способен удержать на выходном валу момент 0.53Нм при статической нагрузке. Это достаточно хороший показатель для таких габаритов. Для сравнения, мотор в тех же габаритах выдаст такой момент с КПД ниже 50%, а система с данным редуктором будет обладать КПД 80%.

Кроме того, редуктор получился очень плавным и тихим. В нём абсолютно не ощущаются какие-либо рывки при вращении, момент передаётся очень мягко. Данное свойство определило название, данное нами редуктору — «Smoother».

Как сделать понижающий редуктор своими руками

Домашние умельцы стараются оснастить свою мастерскую множеством самодельных приспособлений, способных облегчить физический труд и повысить качество работы. Таким полезным устройством можно считать понижающий редуктор для мотоблока или минитрактора. Это изделие применяется для уменьшения оборотов рабочего вала двигателя и увеличения его крутящего момента. Перед тем как сделать редуктор своими руками, стоит внимательно изучить инструкции.

Что представляет собой редуктор

Это устройство представляет собой цепной или шестеренчатый механизм, расположенный между валом электрического двигателя или бензинового мотора и конечным узлом рабочего аппарата.

Главными техническими характеристиками понижающего редуктора для мотоблока можно считать такие значения:

• максимальная передаваемая мощность;
• коэффициент полезного действия;
• число ведомых и ведущих рабочих валов.

Стоит отметить, что к вращательным узлам изделия необходимо прикрепить специальные червячные или зубчатые передачи.

Это поможет регулировать и передавать вращение от одного изделия к другому. В станине расположены сквозные отверстия для подшипников, при помощи которых вращаются бортовые валы.

Где используется устройство

Понижающий редуктор имеет множество достоинств. Его конструкция позволяет увеличить производительность и прибыль больших промышленных предприятий. А также его можно считать незаменимым помощником в домашнем хозяйстве.

Специалисты выделяют такие области применения аппарата:

• в промышленности;
• в коробках передач автомобилей;
• в различном электрическом оборудовании.

На крупных предприятиях это изделие применяется довольно широко. В разных станках для обработки металла редуктор используется как вращательный передаточный узел, который увеличивает число оборотов.

В коробках передач для автомобильного транспорта устанавливается аппарат, который уменьшает частоту вращения мотора. Мягкость и плавность хода машины напрямую зависит от качества регулировки шестеренок редуктора.

Такое изделие широко применяется в электрическом оборудовании и бытовой технике, например, в перфораторах, дрелях или миксерах. Редукторы можно считать главными деталями вентиляционных, планетарных, насосных и очистных систем, потому что они способны поддерживать оптимальное рабочее давление.

Изготовление корпуса изделия

Наиболее важной деталью устройства специалисты считают его корпус. Станину нужно правильно спроектировать и собрать, потому что от нее зависит положение осей и рабочих валов, соосность отверстий для подшипников, расстояние между шестернями и ременными механизмами.

В заводских условиях корпуса для понижающих редукторов делают способом литья из чугуна или сплавов алюминия. Самостоятельно сделать такую заготовку просто невозможно. По этой причине необходимо найти или переделать заводской корпус. А также его можно сварить из железного листа.

Некоторые домашние умельцы смогли найти выход простой из положения. Для того чтобы не заниматься расточными работами, необходимо полностью сваривать станину. Опорные подшипники будут устанавливаться в небольшие отрезки металлических труб. Их нужно выставить в рабочем положении, а потом хорошо закрепить крепежными материалами или сваркой.

Специалисты советуют сделать на корпусе специальную съемную крышку для удобного обслуживания узлов конструкции. Снизу стоит изготовить сливное отверстие, необходимое для стока старого масла.

Сборка своими руками

Специалисты утверждают, что сделать червячный редуктор малогабаритный своими руками довольно хлопотно, но можно. Приспособление должно повышать крутящий момент рабочего вала мотоблока и уменьшать его количество оборотов. От изделия напрямую зависит максимальная производительность машины.

В мотоблоке применяется обратная механическая коробка передач, которая дает возможность переключать скорости. Заводского передаточного числа иногда бывает очень мало. Конструкторы оснастили агрегат небольшой звездочкой на рабочем валу коробки передач. Взаимодействуя с крупной звездой от колеса аппарата, она обеспечивает уменьшение оборотов мотора. На рабочий вал, устроенный в подиуме подшипника, необходимо надеть дополнительную звездочку. Она будет через вторую цепь передавать крутящий момент на колеса мотоблока.

Таким образом, можно собрать понижающий редуктор для электродвигателя своими руками, который будет обладать большим крутящим моментом и двухступенчатым понижением количества оборотов мотора. Используя коробку передач от любого мотоцикла, появляется возможность регулировки скорости движения без нажима на ручку газа. Мотор почти всегда будет работать на малых оборотах и меньше выходить из строя.

Можно изготовить угловой редуктор своими руками из старого мотороллера или трактора. В этом случае колесная платформа не используется.

Необходимо поставить на мост катки культиватора. Этот вариант дает оптимальную рабочую мощность и скорость передвижения.