Зарубежная методика выбора мотор-редуктора

При выборе мотор-редуктора по зарубежной методике, мы неизбежно сталкиваемся с так называемым коэффициентом эксплуатации, или сервис-фактором (F.S.), который учитывает режим эксплуатации мотор-редуктора. Значения сервис-фактора получены эмпири-ческим путем на основе опыта эксплуатации и систематизации данных. F.S. - учитывает режим работы как электродвигателя, так и редуктора, и, таким образом, является ком-плексным показателем, характеризующим работу мотор-редуктора, как единой системы.

Для определения режима работы по F.S. необходимо знать:

• характер нагрузки;
• продолжительность работы привода в сутки;
• число включений в час.

Продолжительность работы в сутки и число включений в час назначаются проектировщиком машины, исходя из технологического процесса или технического задания на проектирование.

Характер нагрузки определяется по соотношению моментов инерции ротора электродвигателя I_p, [кг·м²] и момента инерции нагрузки, приведенного к ротору электродвигателя I_пр, [кг·м²]. Приведенный момент инерции нагрузки равен:

, где: i — передаточное отношение редуктора; I_нагр, [кг·м²] — момент инерции нагрузки на выходном валу редуктора.

Нагрузки условно делятся на три группы:

• «А» — спокойная безударная, момент инерции ротора двигателя больше момента инерции нагрузки, приведённого к быстроходному валу: I_р>I_пр (это условие почти всегда выполняется, если передаточное отношение редуктора достаточно велико). К данному типу нагрузки можно отнести следующие механизмы:

  Мешалки для чистых жидкостей, загрузочные устройства для печей, тарельчатые питатели, генераторы, центробежные насосы, транспортеры с равномерно распределенной нагрузкой, шнековые или ленточные транспортеры для легких сыпучих материалов, вентиляторы, сборочные конвейеры, не-большие мешалки, подъемники малой грузоподъемности, подъемные платформы, очистительные машины, фасовочные машины, контрольные машины.

• «В» — нагрузка с умеренными ударами, момент инерции нагрузки, приведенный к быстроходному валу не более чем в три раза превышает момент инерции ротора двигателя: . К данному типу нагрузки относятся:

  Мешалки для вязких жидкостей и твердых материалов, ленточные транспортеры, средние лебедки, канализационные шнеки, волоконные установки, вакуумные фильтры, ковшовые элеваторы, краны, устройства подачи в деревообрабатывающих станках, подъемники, балансировочные машины, резьбонарезные станки, ленточные транспортеры для тяжелых материалов, домкраты, раздвижные двери, скребковые конвейеры, упаковочные машины, бетономешалки, фрезерные станки, гибочные станки, шестеренные насосы, штабелеукладчики, поворотные столы.

• «С» — нагрузка с сильными ударами — приведённый момент инерции более чем в три раза превышает момент инерции ротора электродвигателя: . Характер нагрузки сказывается, прежде всего, в период пуска/останова привода, поэтому в последнем случае «C», мы рекомендуем использовать устройство плавного пуска для снижения ударных нагрузок на передачу и, как следствие, повышения надёжности и долговечности привода в целом. К данному типу нагрузки относятся:

  Лебедки и подъемники для тяжелых грузов, экструдеры, резиновые каландры, прессы для кир-пича, строгальные станки, шаровые мельницы, мешалки для тяжелых материалов, ножницы, прессы, центрифуги, шлифовальные станки, камнедробилки, цепные черпаковые подъемники, сверлильные станки, эксцентриковые прессы, гибочные станки, поворотные столы, барабаны, вибраторы, токарные станки, прокатные станы, мельницы для цемента.

Коэффициент эксплуатации F.S. определяется на основе следующей диаграммы:

Как пользоваться диаграммой:

• Определите характер нагружения привода Вашего механизма («A», «В», «C»)
• Зная максимальное число включений привода в час (нижний правый угол диаграммы), найдите точку пересечения с соответствующей прямой («A», «В», «C»)
• Зная время работы привода в сутки в часах (верхний левый угол диаграммы), ищите F.S. в соответствующей колонке значений на уровне точки пересечения.
• Используйте линейную интерполяцию, если время работы в сутки Вашего привода отличается от приведенных в таблице значений.

Внимание! Выбирать следует мотор-редуктор с ближайшим большим коэффициентом эксплуатации F.S., чем расчетный.

В таблицах выбора мотор-редукторов Вы, зная необходимую мощность привода P₁, [кВт], скорость выходного вала n₂, [об/мин], а также требуемое значение коэффициента экс-плуатации FS, осуществите подбор конкретной позиции мотор-редуктора.

В таблице выбора для этой позиции будут указаны следующие данные:

• Мощность двигателя P₁, [кВт] и его тип
• Скорость выходного вала n₂, [об/мин]
• Крутящий момент на выходном валу T₂, [Н м]
• Коэффициент эксплуатации FS

Пример

Подобрать мотор-редуктор для конвейера, имеющего следующие параметры:

• Работа в течение двух смен (16 часов), равномерный режим работы «А»
• 10 включений в час;
• Потребная мощность привода: P₁= 0,75 кВт;
• Требуемая скорость выходного вала: n₂= 37 об/мин.

Последовательность выбора:

1. Назначается требуемый коэффициент эксплуатации. По графикам для коэффициен-тов ƒ_A и ƒ_B находятся их значения:
   10 включений в час => ƒ_A= 1,2
   16 часов в сутки в безударном режиме => ƒ_B= 1,19
   F.S. = ƒ_B·ƒ_A= 1,19·1,2 = 1,428 ≈ 1.43
2. Предполагается выбор мотор-редуктора с четырехполюсным двигателем, у которого n₁= 1400 об/мин
   Требуемое передаточное отношение редуктора
   По ряду передаточных чисел одноступенчатых червячных редукторов TNRV выбирается редуктор с i=40
3. В таблице выбора мотор-редукторов находится блок позиций для P₁= 0,75 кВт, а в ней столбец, соответствующий i=40.
   Из двух доступных для выбора габаритов мотор-редукторов (TNRV063; TNRV075) выбирается тот, у которого значение коэффициента эксплуатации FS больше требуемого (1,43).
   Этому условию удовлетворяет мотор-редуктор TNRV075, имеющий следующие параметры: n₂= 35 об/мин; M₂= 147 Н·м; FS = 1,5 > 1,43.
4. В том случае, если из доступных для выбора габаритов при данной мощности привода и данном передаточном отношении выбор произвести не удается, рекомендуется:
   • Выбрать другой тип мотор-редуктора (например, цилиндро-червячный или цилиндрический)
   • Выбрать другой тип двигателя. Имеются двигатели с 2 (n₁= 3000 об/мин); 4 (n₁= 1400 об/мин); 6 (n₁= 900 об/мин); 8 (n₁= 750 об/мин) полюсами.
   • Изменить условия выбора мотор-редуктора.

Обратите внимание на то, что в таблицах выбора мотор-редуктора приводятся пара-метры, при которых двигатель работает в номинальном режиме, без перегрузки.

Табличные параметры позиции рассчитываются производителем следующим образом (для справки):

Одноступенчатые червячные мотор-редукторы:

1. Крутящий момент на выходном валу двигателя:
   [Н·м], где: P₁ кВт — номинальная мощность двигателя; n₁ [об/мин] — номинальная частота вращения его вала.
   [об/мин], где: ƒ — частота питающего напряжения сети; p — число полюсов электродвигателя.
2. Крутящий момент на выходном валу мотор-редуктора:
   T₂= T₁·i_p·η [Нм], где: i_p — номинальное передаточное отношение редуктора; η = ƒ(n₁) — динамический КПД редуктора.
3. Коэффициент эксплуатации:
   , где: T_lim= ƒ(n₁) [Н·м] — предельный момент по изгибной прочности, передаваемый редуктором. Значение его указывается в технических параметрах.

Двухступенчатые цилиндро-червячные мотор-редукторы:

1. Крутящий момент на выходном валу двигателя:
   [Н·м].
2. Крутящий момент на выходном валу цилиндрической предступени:
   T_ст= T₁·i_ст·η_ст [Нм], где: η_ст = 0,98 — КПД цилиндрической предступени.
3. Коэффициент эксплуатации предступени:
   F.S._ст= T_lim^ст·T_ст.
4. Крутящий момент на выходном валу мотор-редуктора:
   T₂= T_ст·i_р·η_р [Нм].
5. Коэффициент эксплуатации предступени:
   F.S._черв= T_lim^ред·T₂.
6. Коэффициент эксплуатации мотор-редуктора:
   F.S. = min{F.S._ст; F.S._черв}.

Двухступенчатые червячные мотор-редукторы:

1. Крутящий момент на выходном валу двигателя:
   [Н·м].
2. Крутящий момент на выходном валу первой ступени:
   T_ст1= T₁·i_ст1·η_ст1 [Нм], где: η_ст1 = ƒ(n₁) — динамический КПД первой ступени.
3. Коэффициент эксплуатации первой ступени:
   F.S._ст1= T_lim^ст1·T_ст1.
4. Крутящий момент на выходном валу мотор-редуктора:
   T₂= T_ст1·i_р·η_р [Нм].
5. Коэффициент эксплуатации второй червячной ступени:
   F.S._ст2= T_lim^ст2·T_ст2.
6. Коэффициент эксплуатации мотор-редуктора:
   F.S. = min{F.S._ст; F.S._черв}.

Цилиндрические мотор-редукторы рассчитываются аналогично одноступенчатым червячным.