Як правильно обрати мотор-редуктор? | Розділ 2: Вибір оптимального типу

Ми визначились з крутним моментом редуктора, швидкістю обертання вихідного валу та необхідним сервіс-фактором. Але який тип редуктора найкраще впорається з нашими задачами та буде економічно виправданим?

2. Вибір типу редуктора

Наступні типи редукторів найбільш поширені в промисловості та вирішують абсолютну більшість задач: черв’ячний, циліндричний, циліндро-конічний, планетарний.

Черв’ячні редуктори

Черв’ячним редукторам надають перевагу в першу чергу через нижчу ціну в порівнянні з іншими типами редукторів. Але перевага в ціні нівелюється вже при номінальному крутному моменті від 1 000 Нм, а недоліки черв’ячного редуктора залишаються. Основний з них – невисокий ККД, особливо на великих передавальних відношеннях. Тому черв’ячний редуктор можна роздивлятись для механізмів з невисоким крутним моментом, невеликим передавальним та при необхідності зменшити витрати на привід тут і зараз (але в перспективі це не буде економією, а навпаки).

Найбільш типові застосування: приводи шиберів та інших механізмів періодичної дії, прості змішувачі, легкі конвеєри та інші.

Черв’ячний редуктор Bonfiglioli VF – привід легкого конвеєра

Черв’ячний редуктор Bonfiglioli W – привід роторного (шлюзового) живильника

Черв’ячні редуктори не рекомендуємо ставити в механізми з важкими ударними навантаженнями та з високою частотою пусків та зупинок.

Ще одне вдале застосування черв’ячного редуктора – коли необхідна дуже низька швидкість та невисокий момент. В такому випадку застосовуються здвоєні черв’ячні редуктори з передавальним відношенням до 10 000.

Белтімпорт пропонує черв’ячні редуктори серії Bonfiglioli VF та Bonfiglioli W зі складу в Києві.

Циліндричні та циліндро-конічні редуктори

Розглянемо ці дві групи редукторів разом, адже циліндро-конічний редуктор відрізняється від циліндричного лише наявністю конічної ступені, що дозволяє повернути вісь обертання на 90°. З цього випливає його головна перевага – більша компактність приводу відносно механізму. Але за рахунок конічної ступені такі редуктори дещо дорожче циліндричних. В іншому ці типи редукторів мають схожу концепцію, характеристики, властивості, матеріали та комплектуючі для виготовлення. Ці типи редукторів мають широкі можливості для застосування та не мають явних протипоказань.

Найбільш типові застосування: привід конвеєра, привід норії (ковшового елеватора), привід швидкохідних змішувачів, привід шнека та інші.

Циліндро-конічний редуктор Bonfiglioli A – привід ковшового елеватора (норії)

Циліндричний редуктор з паралельними валами Bonfiglioli HDP – привід механізму підйому.

Циліндричні та циліндроконічні редуктори Bonfiglioli C, Bonfiglioli F, Bonfiglioli A з крутним моментом до 14 000 Нм доступні зі складу в Києві. Циліндричні та циліндроконічні редуктори heavy duty для важких умов експлуатації Bonfiglioli HDP та Bonfiglioli HDO можуть бути замовлені від завода-виробника.

Циліндричні та циліндроконічні редуктори – універсальне рішення, але в деяких випадках універсальне – не значить найкраще. Із збільшенням передавального числа значно зростають габарити, а отже і ціна даних редукторів.

Планетарні редуктори

І в сегменті «високий крутний момент та мала швидкість» оптимальним буде вибір планетарного редуктора. Планетарні редуктори дуже компактні, добре витримають перенавантаження, мають великий термін служби та високу ремонтопригодність, і недарма все більше західних та українських виробників комплектують своє обладнання планетарними редукторами. Починаючи з крутного моменту 5 000 Нм та при невисоких обертах механізму вони мають набагато нижчу ціну в порівнянні з іншими типами редукторів.

До Вашої уваги порівняння цін якісного європейського циліндричного та планетарного редуктора (прийнята швидкість обертання 10 об/хв). Як бачимо, із збільшенням крутного моменту різниця в ціні суттєво зростає.

Порівняння цін циліндричного та планетарного редуктора

Єдина умова, за якою планетарний редуктор потребує додаткової перевірки – високі оберти вихідного валу (більше 30…50 об/хв). При високій швидкості обертання вихідного валу та великій поданій потужності, можливий надлишковий нагрів редуктора через його невеликі габарити та металоємність редуктора. Але схильність до нагрівання можна перевірити ще на етапі підбору за каталогом і уникнути навіть її теоретичної ймовірності. Принаймні ми в компанії Белтімпорт за роки постачання планетарних редукторів Бонфігльолі про таку ймовірність лише чули, але ніколи не зустрічали на практиці, так як перевірка редуктора за критерієм термічної потужності є обов’язковою в процесі нашого підбору.

Планетарні редуктори – чудове рішення для механізмів з високим крутним моментом та низькою частотою обертання: живильники, тихохідні конвеєри, змішувачі, згущувачі, переміщення, підйом, дифузія і т.д.

Деякі застосування планетарних редукторів.

Загалом, всю наведену інформацію щодо типів редукторів та їх оптимального використання можна звести в дану інфографіку – це і буде вашим гідом по оптимальному підбору типу редуктора.

Але найскладніше у виборі редуктора чекає нас у наступному розділі “Вибір мотор-редуктора серед різних виробників “.

Як правильно обрати мотор-редуктор? | Розділ 3: Вибір серед різних виробників

Ми визначились з силовими характеристиками та оптимальним типом редуктора. Тепер залишилось найскладніше – визначитись з його постачальником.

3. Вибір мотор-редуктора серед різних виробників

Намагаючись вибрати виробника редукторів та запросивши в них пропозиції, ми зіткнемось приблизно з такою ситуацією:

Характеристики наче у всіх однакові, ціни різні… Що робити? Ми дамо поради, як лише за допомогою аналітики каталожних даних порівняти та визначити, наскільки якісним може бути той чи інший редуктор. Що закладено в його ідеєю – надійність та високий ресурс чи низька ціна? Дотримуючись основ доброчесної конкуренції та поважаючи більшість своїх конкурентів, ми не згадуватимемо жодного бренду чи виробника – лише озброюємо вас необхідними для аналітики інструментами та запропонуємо використати їх самостійно.

Отже, ви отримали декілька комерційних пропозицій від різних постачальників.

Давайте зануримось трішки глибше параметрів «крутний момент-сервіс-фактор» та погортаємо каталог у спробі знайти більше інформації для правильного вибору.

1. Підшипники

Порівняйте значення допустимих радіальних навантажень для підшипників вихідного валу. Радіальне навантаження на вал редуктора буде виникати як внаслідок монтажу на нього привідних елементів, так і через не ідеальність монтажу та валу обладнання. Чим більше допустиме радіальне навантаження згідно каталогу – тим менше чутливий до зазначених факторів буде підшипник. А підшипники – найменш надійні компоненти в редукторах.

2. Витрати на мастило

Перед купівлею мотор-редуктора поцікавтесь регламентом заміни мастила. Редуктори деяких виробників потребують заміни мастила в три рази (. ) частіше, ніж інших. Озбройтесь калькулятором та порахуйте витрати у довготривалій перспективі. Врахуйте, що витрати на заміну мастила – це не тільки його вартість, а й витрати на доставку, зберігання, утилізацію. До того ж, кожна операція заміни мастила несе в собі певні ризики людського фактора (залили недостатню кількість, не той тип, не залили взагалі).

3. Мотор

Досить часто чомусь упускається походження та якість моторів. Поцікавтесь у вашого постачальника, моторами якого виробника комплектуються редуктори, проаналізуйте їх виконання та здатність витримувати перенавантаження.

4. Вага редукторів

Завдяки прогресу в машинобудуванні та технології обробки металів вага редукторів значно зменшилася за останні десятиріччя. В першу чергу, завдяки удосконаленню технологій виготовлення зубчатих коліс, що дозволяє суттєво збільшити крутний момент та навантаження, які вони здатні передавати.

Порівняння ваги та габаритів редукторів, які розраховані на однаковий крутний момент.

Усі сучасні виробники в своїх каталогах зазначають, що їх зубчаті колеса виготовлені за останніми технологіями, загартовані та шліфовані. Але чому тоді вага редукторів різних виробників може відрізнятись на 30-40%? І за умови однакових або схожих технологій виробництва зубчатих коліс, у всесвітньо визнаних виробників вага є більшою. Є декілька основних причин зменшення ваги (а отже і вартості) редуктора:

• Менша товщина корпусу, що негативно впливає на його жорсткість та відведення тепла;
• Менша ширина зубчатих коліс, що негативно впливає на здатність витримувати перенавантаження та термін служби. Порівняйте ширину зубчатого колеса та масивність конічної ступені двох «аналогічних» за параметрами редукторів на фото нижче. Фінальна вага цих двох мотор-редукторів відрізняється на 33%.

• Менша кількість ступенів редукції, що призводить до зменшення діаметру шестерень, зменшення модуля зчеплення, зменшення терміну служби редуктора та зменшення здатності витримувати перенавантаження.

Моделювання редукторів з однаковим передаточним числом, однаковим габаритом але різною кількістю ступенів редукції.

Отже, порівнюючи сучасні редуктори одного типу та однакового крутного моменту, рекомендуємо перевірити їх вагу та задатися питанням, чим може бути викликана різниця. Чому деякі виробники, маючи навіть більш прогресивні технології, роблять свої редуктори важчими, а відповідно і дорожчими?

Найпоказовішою відповіддю стане довготривалий тест різних редукторів.

Важливо зауважити, що порівняння ваги доречне тільки для однотипних редукторів, адже редуктори різного типу (наприклад, черв’ячний та конічній, циліндричний та планетарний) мають різні види зубчатих зчеплень та компоновки, які зумовлюють різні розміри та вагу.

5. Коефіцієнт запасу

Всі наведені вище фактори логічно знаходять своє відображення в різному трактуванні необхідного коефіцієнту запасу (сервіс-фактору) різними виробниками для своїх редукторів.

Давайте почнемо з твердження: чим надійніший виріб за замовчуванням, тим меншого коефіцієнту запасу він буде потребувати для найскладніших умов експлуатації. І навпаки – якщо виріб не дуже надійний, він потребуватиме високого коефіцієнту запасу у разі його роботи в складних умовах.

Сервіс-фактор – не стандартизована величина, і кожен виробник редукторів має свої рекомендації величини сервіс-фактору для своїх редукторів. І якщо у виробника А для найбільш складних умов експлуатації та режиму роботи 24/7 буде достатньо сервіс-фактору 1,9, то у виробника Б для таких самих умов коефіцієнт запасу має бути 2,2! А у виробника В – вже 2,5! Тобто номінально вироби мають однаковий крутний момент, але там де використовуються виріб А, виріб Б та виріб В буде мати проблеми.

Чому? Дивись вище. Виробник А матиме більшу вагу свого виробу, збалансовану кількість ступенів, правильні підшипники. Ідея його продукту – якість.

Також деякі виробники в своїх каталогах додатково до величини сервіс-фактора пропонують додавати коефіцієнт надійності редуктора. Тобто за замовчуванням все не дуже надійно?

На нашу думку, в цьому питанні все має бути чисто, прозоро та без додаткового тексту «дрібним шрифтом».

Висновок: Sf виробникаА ≠ Sf виробникаБ.

Порівнюйте не абсолютну величину сервіс-фактору у різних виробників, а умови експлуатації, які відповідають даним величинам згідно каталогу виробника!

6. Термічна потужність.

Термічна потужність – це кількість кіловат потужності мотору, які можна подати на редуктор не перегрівши його. Дуже важливий параметр, яким часто нехтують, внаслідок чого редуктори можуть перегріватися та швидко виходити з ладу.

Ми провели експеримент, і за каталогами п’ятьох популярних в Україні брендів підібрали мотор-редуктори для умов «18,5 кВт, 50 об/хв, сервіс-фактор 1,2…1,4, т-ра навколишнього середовища = 40 С». І перевірили, наскільки дані редуктори схильні до перегріву відповідно до їх термічної потужності. 2 з 5 виробників не пройшли перевірку – ці редуктори будуть перегріватися. Один виробник – на грані фолу, і перегрів може спричинити, наприклад, тонкий шар пилу на редукторі, який буде ускладнювати відвід надлишкового тепла.

Що ж станеться, якщо встановити дані редуктори на норію під пекучим сонцем на висоті десятків метрів? Мастило редуктора перегріється та втратить свої змащувальні властивості, зубчаті пари не будуть змащуватись необхідним чином і це призведе до швидкого пошкодження зубів та виходу з ладу редуктора.

Перевірка мотор-редукторів на можливий перегрів згідно параметру термічної потужності.

І лише два виробники пройшли перевірку з достатнім запасом. Ми домовились без реклами, але ви і так зрозуміли в кого показник найкращий 😊. Достатню термічну потужність мають вироби з ретельно прорахованою вагою та кількістю ступенів, зниженим тертям в зчепленні, правильною компоновкою та якісною шліфовкою зубів.

Сподіваюсь, Вам було цікаво та корисно отримати ці комплексні рекомендації та знання, які щоразу допомагатимуть Вам робити правильний вибір. Ми у Вашому розпорядженні у разі питань, для консультацій та розрахунків. Адже наша мета – впровадження кращих світових привідних та конвеєрних рішень в українську промисловість.

Звертайтесь до фахівців Белтімпорт!