Современный электропривод За 150-летнюю историю развития электропривод претерпел радикальные изменения, прошел путь от примитивного группового (общий двигатель — много трансмиссий — простые рабочие агрегаты) до высокоинтеллектуального, встраиваемого в технологические машины и осуществляющего сложнейшие операции в условиях изменяющихся внешних воздействий. Особенно сильно электропривод изменился за последние 20–25 лет, и главной причиной этих изменений стали успехи силовой электроники. Появились транзисторы, переключающие с частотой десятки килогерц токи в сотни ампер, стали штатным элементом совершенные контроллеры на микропроцессорных средствах, позволяющие просто решать сложнейшие задачи управления. В 20-е годы прошлого века промышленность узнала о новом виде привода — мотор-редукторе. Мотор-редукторы стали мировым стандартом приводной электромеханики. Сейчас практически нет отрасли, где бы ни применялись мотор-редукторы. Мотор-редуктор состоит из электродвигателя и понижающего редуктора, образующих единую конструкцию. Такая конструкция реализуется путем посадки шестерни первой ступени редуктора на вал электродвигателя. Фланец электродвигателя при этом выполняет функцию крышки редуктора. Подшипниковые узлы и уплотнения исполняются таким образом, чтобы обеспечивать надежную работу мотор-редуктора как единого целого. В отличие от классической схемы соединения электродвигателя и редуктора через муфту, преимуществами данной схемы являются наибольшая компактность, блочно-модульный принцип построения, отсутствие потерь в муфте (они могут достигать 25% мощности). В отличие от схемы соединения электродвигателя и редуктора вал в вал отсутствует проблема несоосности валов при сборке. Наибольшее применение находят цилиндрические, плоские цилиндрические, конические, червячные редукторы в стандартном исполнении и со сниженным люфтом, а также редукторы со спироидным зацеплением, планетарные и низколюфтовые планетарные мотор-редукторы. Рассмотрим каждый из видов мотор-редукторов и приведем примеры их применения. Соосно-цилиндрические мотор-редукторы. Это самый распространенный тип, применяемый практически для любой цели. Совместно с редукторами других видов соосно-цилиндрические используются в качестве предступени для получения особо больших передаточных отношений. Единственное исполнение, которое невозможно реализовать для соосно-цилиндрических редукторов, — насадное, что является ограничением по применению данного типа мотор-редукторов. Плоско-цилиндрические мотор-редукторы. Имеют также широкое распространение для задач, где требуется высокая надежность. Наиболее часто используемое конструктивное исполнение — насадное. Коническо-цилиндрические мотор-редукторы. Часто находят применение там, где требуется стойкость к переменным нагрузкам, частым пускам, радиальным нагрузкам на выходном валу. Используется как компактный привод. Цилиндро-червячные мотор-редукторы. Имеют ограничения по применению — температура окружающей среды не должна превышать +50°С, ударным нагрузкам. Традиционная сфера применения — упаковочные машины в пищевой промышленности. Для работы в составе технологических линий пищевой промышленности требуется получить низкую скорость движения. Помимо всего прочего, здесь должны применяться нетоксичные масла. Спироидные мотор-редукторы. Это техническая разработка немецкой компании Sew-Eurodrive. Имеют одну передаточную ступень, состоящую из неизнашиваемой пары сталь-сталь. Широко распространены для задач, где требуется привод небольшой мощности за умеренную цену. Особенностью спироидных мотор-редукторов являются отсутствие необходимости технического обслуживания в течение всего срока эксплуатации и одноразовая заправка маслом на весь срок службы. Дыхательный клапан (сапун) также отсутствует. Благодаря этому редуктор может эксплуатироваться в любой монтажной позиции без корректировки уровня масла и перестановки дыхательного клапана. Особенности расчетов при выборе редуктора. При огромном разнообразии процессов движения в производственных системах невозможно найти два одинаковых варианта привода. Однако в действительности все варианты привода можно свести к трем стандартным решениям: линейное движение по горизонтали, линейное движение по вертикали, вращательное движение. При выборе прежде всего учитываются данные нагрузки, такие как масса, момент инерции, скорость, усилия, количество включений в час, время работы, размеры шестерен и валов проектируемого механизма. Исходя из этих данных, рассчитываются мощность с учетом КПД и необходимые частоты вращения выходного вала. В результате, учитывая условия эксплуатации, определяется необходимый мотор-редуктор по каталогу производителя. После чего этот тип редуктора выбирается с учетом типа двигателя, если необходимо, учитываются возможности регулирования, наличие тормоза и проч. Естественно, каждое решение требует детальной проработки. Удобно при этом пользоваться специальными программами изготовителей или каталогами. При выборе мотор-редуктора важно учитывать и монтажное пространство, способы крепления и соединение с приводимым механизмом. Обязательно требуется оценка наличия внешних радиальных и осевых нагрузок и изгибающих моментов. Типоразмер редуктора зависит от вращающего момента на его выходном валу, который рассчитывается по номинальной мощности двигателя и частоте вращения на выходе редуктора. Мотор-редукторы обычно характеризуются либо передаваемой мощностью, либо показателями вращающего момента при заданной частоте вращения выходного вала. При этом дополнительными параметрами является эксплуатационный коэффициент, определяющий ресурс мотор-редуктора, который рассчитывается, исходя из режима эксплуатации. В советское время во времена директивной плановой экономики закупки импортных редукторов для отечественных гигантов индустрии были не столько исключением, сколько обычной практикой. В чем отличия российской продукции от продукции зарубежных производителей? Специалисты выделяют несколько аспектов этой проблемы. Максимальное упрощение конструкций редукторов и технологий их изготовления в процессе производства, в основном, связанные с исключением чистовых и отделочных операций обработки поверхностей зубьев и пониженной точностью изготовления всех деталей, что якобы обеспечивает дешевизну изделий. Существенно пониженные, по сравнению с зарубежными аналогами, технические характеристики (передаваемая мощность и крутящий момент). Весьма ограниченное разнообразие конструктивных схем и исполнение редукторов и мотор-редукторов. Другой большой пробел в деятельности отечественных предприятий — отсутствие сервисной составляющей в их деятельности, лишь сейчас приходит понимание того, как важен заказчику комплексный подход в обслуживании. Западный подход к организации деятельности известных производителей в России как раз отличается акцентом на сервисном обслуживании заказчиков. Участие специалистов и их помощь, консультации, наличие исчерпывающей документации позволяют сделать осознанный и оптимальный выбор редуктора, мотор-редуктора. Наличие сервисно-монтажных центров на территории страны гарантирует быструю поставку запасных частей и помощь заказчику при обслуживании. Децентрализованная сборка мотор-редукторов из первоклассных компонентов позволяет достаточно оперативно осуществлять поставки. Модульная схема мотор-редукторов с ее огромным числом вариантов дает возможность применять их в самых разных отраслях промышленности в практически любых условиях эксплуатации. статья Роман Александров