Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Мотор-редуктор объединяет в одном корпусе электродвигатель и редуктор, поэтому понять, как работает мотор-редуктор, проще всего через две его задачи: получить вращение от двигателя и преобразовать его — снизить частоту вращения и во столько же раз (с поправкой на потери) поднять крутящий момент на выходном валу. Ниже разобраны устройство, типы передач, расчёт оборотов и момента, монтажные исполнения и порядок подбора привода.
Мотор-редуктор — это агрегат, в котором электродвигатель и зубчатый (или червячный) редуктор конструктивно объединены и образуют единый приводной узел. Двигатель выдаёт высокую частоту вращения при сравнительно небольшом моменте; редукторная часть понижает обороты до рабочих и пропорционально повышает момент на тихоходном валу. Такая компоновка избавляет от соединительной муфты между отдельным двигателем и отдельным редуктором, уменьшает габариты привода и упрощает монтаж.
Главная функция — согласовать быстроходный, «слабый» по моменту вал двигателя с тихоходным, нагруженным валом рабочей машины.
Классификацию редукторов и мотор-редукторов устанавливает ГОСТ 29067, а общие технические условия именно на мотор-редукторы — ГОСТ 31591-2012. По типу применяемой передачи различают цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические, червячные, цилиндро-червячные, планетарные, волновые и комбинированные исполнения.
Несмотря на разнообразие типоразмеров, набор основных узлов схож. В качестве привода чаще всего применяют асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, а редукторная часть собирается по модульному принципу из унифицированных деталей.
Способ соединения двигателя с редукторной частью бывает разным: вал-в-вал, через компенсирующую муфту, через шестерню или ремённую передачу. Распространено насадное (полым валом) исполнение — оно уменьшает осевые габариты, а осевую фиксацию обеспечивает гайка.
Принцип сводится к двум последовательным преобразованиям. Сначала двигатель превращает электрическую энергию во вращение быстроходного вала. Затем зубчатое зацепление передаёт это вращение с уменьшением частоты: ведущая шестерня меньшего диаметра вращает ведомое колесо большего диаметра, и во сколько раз больше зубьев у ведомого колеса, во столько же раз падает частота вращения и (без учёта потерь) растёт момент.
Частота вращения магнитного поля статора асинхронного двигателя (синхронная частота) определяется частотой питающей сети и числом пар полюсов:
nс = 60 · f / p
f
p
Именно эти «стартовые» обороты двигателя редукторная часть приводит к рабочему значению на выходе.
Тип передачи определяет диапазон передаточных чисел, КПД, взаимное расположение валов, уровень шума и способность к самоторможению. Ниже — сводка по наиболее распространённым исполнениям.
Зацепление цилиндрических зубчатых колёс (прямозубых, косозубых, шевронных). Оси входного и выходного валов параллельны. Отличается высоким КПД и хорошей нагрузочной способностью, допускает реверс. Передаточное число одной ступени невелико, поэтому для больших значений применяют двух- и трёхступенчатые схемы.
Червяк (винт) вращает червячное колесо; оси валов скрещиваются, как правило под прямым углом. Даёт большое передаточное число в одной ступени при компактных габаритах, работает плавно и тихо. При определённом соотношении заходов червяка и зубьев колеса обладает самоторможением — выходной вал не проворачивается под нагрузкой. Плата за это — повышенные потери на трение скольжения и, как следствие, более низкий КПД, особенно при больших передаточных числах.
Состоит из центрального (солнечного) колеса, сателлитов на водиле и неподвижного коронного колеса (эпицикла). Нагрузка делится между несколькими сателлитами, что даёт высокую нагрузочную способность и компактность при соосном расположении валов, хороший КПД и большое передаточное число в малом объёме. Основные параметры планетарных редукторов устанавливает ГОСТ 25022.
Конические передачи передают вращение между пересекающимися валами (обычно под 90°). Часто их объединяют с цилиндрическими ступенями (коническо-цилиндрические) или применяют цилиндро-червячные схемы, чтобы совместить нужное направление валов, передаточное число и приемлемый КПД. Двухступенчатые коническо-цилиндрические исполнения дают передаточное число ориентировочно до 40, трёхступенчатые — до 200.
Диапазоны передаточных чисел приведены как ориентировочные справочные. Точные значения для конкретного агрегата берут из документации производителя или из стандарта на данный тип редуктора.
Передаточное число i связывает частоты вращения входного и выходного валов и показывает, во сколько раз снижается скорость:
i
i = n1 / n2
i = z2 / z1
i = i1 · i2 · … · in
Частота на выходе тогда n2 = n1 / i. Крутящий момент удобно связывать с мощностью и частотой вращения через коэффициент 9550 (при мощности в кВт, частоте в об/мин, моменте в Н·м):
n2 = n1 / i
M2 = 9550 · P · η / n2
M2 = M1 · i · η
P
η
M1
P = 3 кВт
n1 = 1500 об/мин
i = 25
η = 0,95
n2 = 1500 / 25 = 60 об/мин
M1 = 9550 · 3 / 1500 ≈ 19,1 Н·м
M2 = 19,1 · 25 · 0,95 ≈ 454 Н·м
Видно главное правило: понижение оборотов в i раз увеличивает момент примерно во столько же раз, а «теряется» на этом преобразовании только доля (1 − η), уходящая в тепло.
(1 − η)
Коэффициент полезного действия редукторной части — это доля входной мощности, переданной на выходной вал. У многоступенчатого привода общий КПД равен произведению КПД ступеней: η = η1 · η2 · … · ηn. Решающую роль играет характер контакта в зацеплении: качение (у зубчатых передач) экономичнее скольжения (у червячных).
η = η1 · η2 · … · ηn
Для червячной передачи КПД тем ниже, чем больше передаточное число и чем меньше угол подъёма винтовой линии (меньшее межосевое расстояние, меньше заходов червяка). Многозаходные червяки экономичнее, но дают меньшее i. КПД заметно падает и при частичной нагрузке, поэтому ориентироваться следует на установившийся режим при номинальной нагрузке и правильной смазке.
Потери в редукторе превращаются в тепло — у червячных агрегатов это требует проверки теплового режима и, при необходимости, охлаждения.
Чтобы встроить привод в машину, нужно задать его положение в пространстве и расположение выходных концов валов. Эти признаки нормируются отдельными стандартами и обычно указываются в условном обозначении агрегата.
Положение поверхности крепления и валов в пространстве задаёт ГОСТ 30164 для зубчатых редукторов, мотор-редукторов, блочно-модульных приводов и вариаторов. Стандарт устанавливает условные изображения и цифровые обозначения исполнений: по конструкции корпуса — на лапах, с фланцем, навесное, насадное; по расположению поверхности крепления — к полу, к стене, к потолку. Конкретное цифровое обозначение исполнения берут из таблиц стандарта.
Взаимное расположение и количество выходных концов валов задаёт ГОСТ 20373. Вариант сборки рассматривают в проекции на горизонтальную опорную плоскость, параллельную осям выходных концов валов; в мотор-редукторах на схеме дополнительно допускается упрощённое изображение контура двигателя.
Подбор ведут от рабочей машины к приводу: сначала определяют требуемые обороты и момент на выходе, затем выбирают тип передачи и типоразмер.
n2
M2
Радиальная (консольная) и осевая нагрузки на выходном валу не должны превышать значений, указанных в документации производителя, иначе ресурс подшипников и валов снижается.
Большинство отказов закладывается ещё на этапе подбора и пусконаладки. Наиболее частые промахи:
Двигатель раскручивает быстроходный вал с высокой частотой и небольшим моментом. Зубчатое (или червячное) зацепление понижает обороты и во столько же раз, за вычетом потерь, повышает крутящий момент на выходном валу. В итоге привод выдаёт нужную рабочей машине комбинацию «обороты — момент».
Редуктор — это только механизм передачи без двигателя, его соединяют с отдельным электродвигателем через муфту. Мотор-редуктор объединяет двигатель и редуктор в одном корпусе, что уменьшает габариты привода и упрощает монтаж.
Частота на выходе равна частоте двигателя, делённой на передаточное число: n₂ = n₁ / i. Момент на выходе — M₂ = 9550 · P · η / n₂ (мощность в кВт, обороты в об/мин, момент в Н·м), либо M₂ = M₁ · i · η.
Цилиндрический — когда важны высокий КПД и реверс при умеренном i. Червячный — когда нужны компактность, большое i и самоторможение, а потери допустимы. Планетарный — когда требуется большое i в малом соосном объёме с высокой нагрузочной способностью. Коническо-цилиндрический — когда поток мощности нужно повернуть на 90°.
Это свойство, при котором выходной вал не проворачивается под внешней нагрузкой и не вращает двигатель в обратную сторону. Оно проявляется при малом угле подъёма винтовой линии (как правило, у однозаходных червяков) и связано с трением скольжения в зацеплении.
Чаще всего асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Синхронная частота их поля при сети 50 Гц составляет 3000, 1500, 1000 или 750 об/мин в зависимости от числа полюсов; реальная частота немного ниже из-за скольжения.
В червячном зацеплении преобладает трение скольжения, а не качения, поэтому потери выше. КПД дополнительно снижается с ростом передаточного числа и уменьшением угла подъёма винтовой линии, а потери выделяются в виде тепла.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.