Как подобрать редуктор к электродвигателю

Выбор электродвигателя и редуктора

Курсовая работа ч. I

Данные для расчетов:

Момент сопротивления М’_cmax=820 Нм;

Суммарное малое контура тока Т_∑2 = 0,004;

Максимально допустимая ошибка Q_max=0,0211;

Максимальная скорость механизма ω_max = 0,86

Максимальное ускорение ε_max = 0,5

Коэффициент соотношения массы γ = 2

Выбор электродвигателя и редуктора

Расчет требуемой мощности электродвигателя можно ориентировочно выполнить по формуле

,

где k_з=1,7 – коэффициент, учитывающий требования к динамическим характеристикам электропривода.

P ≈ 1,7∙ 820∙ 0,86 ≈1198,84 Вт

В соответствии с требуемой мощностью выбираем двигатель 4ПБМ 112L04

= 8,12 Нм

= 14,2 А

= 110 В

= 0,234 Ом

= 0,0098 кг*м 3

= – мс

= 2

Из условия согласования двигателя и объекта по угловой скорости определяется передаточное число редуктора

,

где –номинальная угловая скорость двигателя.

об/мин

рад/с

Тогда передаточное число редуктора

i ≈ 157/0,86 = 182,55814

Коэффициент передачи редуктора

К_р = 1/i = 1/145,3= 0,00548

Для проверки выбранного двигателя определим эквивалентный момент

,

где – суммарный момент инерции кинематической передачи;

– суммарный момент инерции двигателя и редуктора (момент инерции первой массы);

– приведенный момент инерции механизма (момент инерции второй массы);

– приведенный момент сопротивления нагрузки;

– момент сухого трения;

– номинальный момент двигателя М_дн = Р_н ∙ η∂/ω;

– КПД редуктора

Момент инерции редуктора ориентировочно можно принять

Выбранный двигатель должен удовлетворять условиям:

,

где М_max – максимальный момент сопротивления нагрузки, приведенный к валу электродвигателя ;

– коэффициент перегрузки двигателя по пусковому моменту.

Момент сухого трения:

Приведенный момент сопротивления нагрузки:

Момент инерции редуктора:

Суммарный момент инерции двигателя и редуктора:

Приведенный момент инерции механизма:

Суммарный момент инерции кинематической передачи:

Тогда эквивалентный момент:

Коэффициент перегрузки двигателя по пусковому моменту:

Максимальный момент сопротивления нагрузки, приведенный к валу электродвигателя:

Выбранный двигатель удовлетворяет условию т.к.

5,86187 о С (1+α_д∆t_о) = 0,234∙(1+0,004∙70)= 0,29952 Ом

α= 0,004 Ом/град – температурный коэффициент

t_рo – расчетная температура нагрева обмоток двигателя

Индуктивность якорной (роторной) обмотки двигателя можно приближённо определить по формуле Линвиля-Уманского:

2) Выбор управляемого преобразователя

В соответствии с условиями и выбираем тиристорный преобразователь ТПЕ – 25/25-115

Подключение ТП к питающей сети осуществляется через силовой трансформатор или токоограничивающий реактор. Т.к. линейные напряжения сети и ТП не одинаковы, то подключение к питающей сети осуществим через силовой трансформатор.

3) Выбор трансформатора

Требуемая мощность трансформатора определяется по номинальной мощности ТП:

,

где =1,045 – коэффициент использования трансформатора по мощности в схеме выпрямления.

КПД редуктора η_р = 0,92

КПД двигателя η_д = 0,76

КПД тризист. преобразователя η_тп = 0,95

Р_тр = (1,045 ∙ 1198,84) / (0,92 ∙ 0,76 ∙ 0,95) = 1886,1605 Вт = 1,88616 кВт

В соответствии с требуемой мощностью выбираем силовой трансформатор ТТ – 2

Выбираем мотор редуктор правильно

На самом деле, подбор мотора редуктора достаточно непростое дело, именно поэтому мы считаем необходимым рассказать, как выбрать мотор – редуктор.

Итак, стоит, прежде всего, начать с того, что мотором редуктором называют агрегат, который совмещает в себе и электродвигатель или редуктор. Их комбинация и является мотором редуктором. Такое устройство применяется в самых различных отраслях промышленности, во многом благодаря тому, что такой мотор очень прост в обслуживании, компактному размеру. Кроме того, высокий КПД и упрощенный монтаж.

Выделяют несколько видов мотор – редукторов, зависят эти виды, в первую очередь, от того, какой тип передачи используется. Так, выделяют моторы редукторы:

• червячные;
• волновые;
• цилиндрические;
• планетарные и другие.

Прежде, чем купить мотор-редукторы необходимо все-таки немного разобраться в этом вопросе. Итак, для начала Вы должны определить, сколько оборотов нужно получить на выходе привода. Затем необходимо рассчитать крутящий момент на выходе выходного редукторного вала. Для этого необходимо знать мощность двигателя. Так, крутящий момент будет равен следующей формуле: (9550*Р1*Rd)/n2, где Rd обозначает КПД типа динамического, в справочнике можно с легкостью найти его значение, Р1 – мощность двигателя, а n2 – это количество оборотов, которое необходимо на выходе привода.

Следующий шаг – нахождение придаточного отношения. Делается это тоже по формуле, которая выглядит следующим образом: i=n1/n2. В этой формуле n1 является частотой вращения двигателя, имеющего электрический тип, иными словами количество оборотов в минуту.

Далее необходимо определить сервис-фактор или по-другому, коэффициент эксплуатационный. Здесь нужно руководствоваться типом нагрузки и количеством часов в сутки, а также планируемых остановок.

Словом, для того, чтобы правильно подобрать мотор-редуктор, необходимо учитывать такие технические характеристики, как:

• мощность;
• тип редуктора;
• тип монтажа;
• обороты на выходе;
• передаточное число устройства;
• дополнительные функции;
• конструкция валов, как входного, так и выходного.

Теперь давайте разберемся, чем же отличаются типы редукторов. Первый тип – червячный, он бывает, одноступенчатый или двуступенчатый. Первый при этом имеет скрещенное расположение вала, а второй имеет перпендикулярное или параллельное расположение осей вала входного и выходного. Это значит, что оси могут располагаться в различных плоскостях.

Следующий вид – цилиндрический мотор – редуктор, он имеет параллельное расположение вала, при этом, оси располагаются в одной плоскости, а именно, в горизонтальной. Также есть цилиндрический соосный. Он может быть под любым углом, но оси все равно при этом находятся в одной плоскости. Еще один вид – коническо – цилиндрический. Оси пересекаются, под углом девяносто градусов. Помните, что очень важно знать, как располагается выходной вал, это имеет определяющее значение для многих областей применения мотора – редуктора.

Так, например, червячные редукторы используются при любом положение вала выходного. Что касается моделей цилиндрических и конических, то здесь применяются они чаще в горизонтальных плоскостях.

Для примера, рассмотрим мотор-редуктор 5МП50. Он имеет продолжительность работы до 24 часов в сутки, устанавливается преимущественно до тысячи метров над уровнем моря. При этом, окружающая среда должна быт неагрессивной, а температура чтобы колебалась от минус десяти до плюс сорока пяти градусов.

Итак, если Вы знаете сколько нужно оборотов, какой должен быть крутящий момент, какова мощность двигателя и его сервис-фактор, то для Вас не составит труда выбрать необходимый мотор-редуктор, который бы полностью подходил по Ваши требования. Далее необходимо убедиться, что не будет никаких затруднений с выполнением эксплуатационных требований. Также нужно провести сравнение габаритных размеров и присоединительных. Нужно точно знать, что выбранного пространства хватит, для того, чтобы вмонтировать оборудование.

Мы готовы помочь в подборе мотор-редуктора

Если вдруг у Вас возникли сложности в подборе мотора-редуктора, не стоит отчаиваться, мы всегда придем Вам на помощь. Специалисты электротехнической компании «ЭНЕРГОПУСК» смогут проконсультироваться Вас по вопросу о выборе мотор-редуктора. Мы давно работаем в этой области и знаем все точности этих устройств, значит исходя из Ваших потребностей, обязательно подберем для Вас подходящий вариант. Конечно, мы также осуществим и расчеты, точные и правильные, благодаря чему выбор редуктора станет сущим пустяком.

Так, например, мы сможем детально рассказать о том, в чем особенность мотора-редуктора NMRV, также расскажем, чем отличается от других, и где пригодится редуктор 3МП50. И еще множество других вопросов, на которые с легкостью ответят наши специалисты.

Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)

Выбор мотор-редуктора

В данной статье содержится подробная информация о выборе и расчете мотор-редуктора. Надеемся, предлагаемые сведения будут вам полезны.

При выборе конкретной модели мотор-редуктора учитываются следующие технические характеристики:

• тип редуктора;
• мощность;
• обороты на выходе;
• передаточное число редуктора;
• конструкция входного и выходного валов;
• тип монтажа;
• дополнительные функции.

Тип редуктора

Наличие кинематической схемы привода упростит выбор типа редуктора. Конструктивно редукторы подразделяются на следующие виды:

Червячный одноступенчатый со скрещенным расположением входного/выходного вала (угол 90 градусов).

Червячный двухступенчатый с перпендикулярным или параллельным расположением осей входного/выходного вала. Соответственно, оси могут располагаться в разных горизонтальных и вертикальных плоскостях.

Цилиндрический горизонтальный с параллельным расположением входного/выходного валов. Оси находятся в одной горизонтальной плоскости.

Цилиндрический соосный под любым углом. Оси валов располагаются в одной плоскости.

В коническо-цилиндрическом редукторе оси входного/выходного валов пересекаются под углом 90 градусов.

ВАЖНО!
Расположение выходного вала в пространстве имеет определяющее значение для ряда промышленных применений.

• Конструкция червячных редукторов позволяет использовать их при любом положении выходного вала.
• Применение цилиндрических и конических моделей чаще возможно в горизонтальной плоскости. При одинаковых с червячными редукторами массо-габаритных характеристиках эксплуатация цилиндрических агрегатов экономически целесообразней за счет увеличения передаваемой нагрузки в 1,5-2 раза и высокого КПД.

Таблица 1. Классификация редукторов по числу ступеней и типу передачи

Передаточное число [I]

Передаточное число редуктора рассчитывается по формуле:

I = N1/N2

где
N1 – скорость вращения вала (количество об/мин) на входе;
N2 – скорость вращения вала (количество об/мин) на выходе.

Полученное при расчетах значение округляется до значения, указанного в технических характеристиках конкретного типа редукторов.

Таблица 2. Диапазон передаточных чисел для разных типов редукторов

ВАЖНО!
Скорость вращения вала электродвигателя и, соответственно, входного вала редуктора не может превышать 1500 об/мин. Правило действует для любых типов редукторов, кроме цилиндрических соосных со скоростью вращения до 3000 об/мин. Этот технический параметр производители указывают в сводных характеристиках электрических двигателей.

Крутящий момент редуктора

Крутящий момент на выходном валу [M2] – вращающий момент на выходном валу. Учитывается номинальная мощность [Pn], коэффициент безопасности [S], расчетная продолжительность эксплуатации (10 тысяч часов), КПД редуктора.

Номинальный крутящий момент [Mn2] – максимальный крутящий момент, обеспечивающий безопасную передачу. Его значение рассчитывается с учетом коэффициента безопасности – 1 и продолжительность эксплуатации – 10 тысяч часов.

Максимальный вращающий момент – предельный крутящий момент, выдерживаемый редуктором при постоянной или изменяющейся нагрузках, эксплуатации с частыми пусками/остановками. Данное значение можно трактовать как моментальную пиковую нагрузку в режиме работы оборудования.

Необходимый крутящий момент [Mr2] – крутящий момент, удовлетворяющим критериям заказчика. Его значение меньшее или равное номинальному крутящему моменту.

Расчетный крутящий момент [Mc2] – значение, необходимое для выбора редуктора. Расчетное значение вычисляется по следующей формуле:

Mc2 = Mr2 x Sf ≤ Mn2

где
Mr2 – необходимый крутящий момент;
Sf – сервис-фактор (эксплуатационный коэффициент);
Mn2 – номинальный крутящий момент.

Эксплуатационный коэффициент (сервис-фактор)

Сервис-фактор (Sf) рассчитывается экспериментальным методом. В расчет принимаются тип нагрузки, суточная продолжительность работы, количество пусков/остановок за час эксплуатации мотор-редуктора. Определить эксплуатационный коэффициент можно, используя данные таблицы 3.

Таблица 3. Параметры для расчета эксплуатационного коэффициента

Нельзя делать расчеты, используя приблизительное значение входной мощности, так как КПД могут существенно отличаться.

Коэффициент полезного действия (КПД)

Расчет КПД рассмотрим на примере червячного редуктора. Он будет равен отношению механической выходной мощности и входной мощности:

где
P2 – выходная мощность;
P1 – входная мощность.

ВАЖНО!
В червячных редукторах P2

Выбор мотор-редуктора и расчет эффективности

Мотор-редуктор – это главный элемент электропривода. За счет его работы происходит распределение скорости работы движущих частей механизма техники. По своим конструктивным особенностям он состоит из двух компонентов: редуктора и мотора. Задачей редуктора является передача крутящего момента вала электрического двигателя к машинному валу.

Данный приводной механизм широко распространен в сферах промышленности. Такая популярность обусловлена тем, что мотор-редуктор имеет компактные размеры, высокий уровень КПД и простое обслуживание. Изделия используют на производственных предприятиях для работы:

• ленточных конвейеров;
• бетономешалок;
• передвижных грузовых подъемников;
• оцилиндровочных станков.

Типы мотор-редукторов

В зависимости от типа передачи энергии данный механизм делится на следующие виды:

1. Планетарные. Отличаются своей надежностью и повышенным уровнем КПД. Соединение представлено ротором и исполнительным механизмом с применением шестерней. В движение механизм приводится центральной шестерней. Минусом такого оснащения является отсутствие тормоза и ускоряющего момента.
2. Червячные. Соединение механизма представлено комбинацией червячного колеса с винтом. Благодаря этому изделия способны плавно прибавлять и снижать скорость вращения, что благоприятно сказывается на изнашиваемости деталей. Главным минусом является малое число передачи вращения и КПД. Такие мотор-редукторы способны работать на оборотах средней мощности.
3. Цилиндрические. Имеют два подтипа: соосные и плоские. В таких механизмах передача движения осуществляется косозубными колесами цилиндрической формы, установленных на фланце или лапе. Главными достоинствами является способность задать желаемое передаточное число с повышенным уровнем КПД. Минус – сравнительно высокая стоимость.
4. Волновые. Движение происходит через встроенные в гибкой части механизма волны. Модели имеют соосное расположение осей.

Градация изделий также происходит по расположенным внутри осям, которые могут быть:

• параллельными;
• соосными;
• пересекающимися;
• скрещивающимися.

Ось механизма определяет тип расположения входящего и выходящего валов по отношению друг к другу. Валы могут размещаться вертикально, горизонтально или с уклоном.

Для крепления мотор-редукторов используются:

• лапы – применяется для габаритных изделий;
• фланцы – подходит для механизмов небольших размеров и массы;
• насадки – самый простой способ, когда редукторный вал усаживается на вал механизма.

Как выбрать оптимальный вариант?

Выбор мотор-редуктора для производства задача не из легких. Стоит брать во внимание много сопутствующих факторов:

1. Тип изделия.
2. Количество выходных оборотов (данный параметр имеет важное влияние на последующий выбор модели изделия).
3. Мощность.
4. Особенности эксплуатации.
5. Условия работы.
6. Тип крепления.
7. Конструктивное строение входных и выходных валов.
8. Наличия дополнительных функциональных возможностей.
9. Габаритные размеры (показатели должны соответствовать месту расположения такого оборудования).

Как рассчитать эффективность?

Подсчитать и получить количественные значения главных рабочих характеристик мотор-редуктора можно при помощи специальных математических формул.

Первое, что необходимо сделать – подсчитать исходную мощность вращения валов. Чтобы найти значение крутящего момента следует учесть размер номинальной мощности, коэффициента безопасности, длительности работы и КПД.

Номинальное значение крутящего момента «Mn2» – это максимальный уровень безопасного вращения. Он исчисляется с показателем безопасности (1) и длительностью работы (10 тыс. часов).

Максимальное значение «M2max» – то предельное значение, которое изделие способно выдержать при стабильной или изменяемой типах нагрузки.

Нужный вращающий момент «Mr2» – тот показатель, который удовлетворяет критерии заказчика. Значение может быть равно или быть меньше номинального показателя вращений.

Расчетное число «Mc2» – показатель, влияющий на выбор изделия. Чтобы произвести расчет следует воспользоваться формулой:

Mc2 = Mr2 x Sf ≤ Mn2

• «Mr2» – нужный вращающий момент;
• «Sf» – коэффициент эксплуатации;
• «Mn2» – номинальное значение.

Приводная мощность

При правильном расчете мощности мотор-редуктора можно добиться преодоления сопротивления, которое возникает при прямолинейном или вращающих движениях. Подсчитать мощность «Р» можно при помощи поиска показателей соотношения силы и количества оборотов за 1 минуту. Формула для расчёта:

• «М» – вращающий момент;
• «N» – число оборотов за 1 минуту.

Рассчитать выходную мощность можно формулой:

Стоит учесть, что при проведении расчетов необходимо брать реальные значения, чтобы полученный результат был действительным.

Расчет коэффициента полезного действия (КПД)

Поиск данного значения приведем на примере червячного мотор-редуктора, который будет равен выходной и входной мощности изделия. Формула исчисления:

• «Р2» – показатель выходной мощности;
• «Р1» – значение входной мощности.

Стоит учесть важный факт, что высокая передача провоцирует низкий уровень КПД. Его высокие показатели имеют особое влияние и зависят от качества материалов для смазки, а также длительности работы самого оборудования.

Особенности взрывозащищенных изделий

Данный вид имеет свою классификацию. По типу защиты от взрывов они делятся:

1. Е – высокая степень защищенности. Модели способны применяться в любых условиях.
2. D – оболочка корпуса взрывонепроницаема. Это защитит мотор от деформирования, в случае самостоятельной детонации. Такие изделия подходят для работ с высоким температурным режимом и любыми видами взрывоопасных веществ.
3. I – защита от иск электрической сети. Подходят для специально созданных условий производства.

Табличное значение надёжности

Табличные данные показывают значения работы мотор-редуктора при номинальном типе нагрузки. Изделие должно обеспечить 90% работоспособности при временных перегрузках на небольшое время, которые возникают при запуске оборудования или увеличении номинального показателя вдвое.