Червячные мотор-редукторы: какие бывают и чем отличаются

Устройство червячного мотор-редуктора объединяет электродвигатель и редуктор в один блок. Чаще ставят асинхронный двигатель: он недорогой и выносливый. Разные типы приводной техники и комплектующих можно посмотреть в каталоге промышленного оборудования «Тепло Поток», в том числе теплообменник пластинчатый разборный.

Внутри корпуса два главных узла. Червяк — это винт из закалённой стали твёрдостью от 45 HRC, нарезанный на быстроходном валу. Червячное колесо сидит на тихоходном валу: ступица из чугуна, зубчатый венец из бронзы. Пару дополняют подшипники, масло и уплотнения, которые держат смазку внутри.

Принцип работы червячного редуктора основан на скрещённых под 90° осях. Двигатель вращает входной вал с червяком, витки толкают зубья колеса. Выходной вал крутится медленнее, а крутящий момент растёт.

Классификация червячных мотор-редукторов

Виды червячных редукторов различают по форме и расположению червяка, числу ступеней и исполнению корпуса. Так же делят и виды червячных мотор-редукторов: двигатель на классификацию не влияет.

По форме и профилю червяка

Цилиндрический червяк — массовый вариант: он проще в изготовлении и дешевле. Глобоидный червяк вогнут и охватывает колесо по дуге. В зацеплении больше зубьев, и нагрузочная способность выше. Расплата — сложное изготовление и точный монтаж.

 

По профилю витка бывают архимедов червяк, конволютный и эвольвентный. Эвольвентный легче шлифовать, его выбирают для точных закалённых пар. Резьба бывает правой и левой, она задаёт направление вращения выходного вала.

По расположению червяка

Нижнее расположение — червяк в масляной ванне под колесом. Схема рассчитана на окружную скорость червяка до 4-6 м/с. На большей скорости червяк взбивает масло, и потери растут.

Верхнее расположение выбирают для скоростей выше 5 м/с. Продукты износа оседают на дно, но подшипникам червяка нужна отдельная подача смазки. Боковое вертикальное расположение диктует компоновка машины.

По числу ступеней

Одноступенчатый червячный редуктор даёт передаточное число от 5-8 до 80-100 при КПД 70-80%. Он компактнее, дешевле и закрывает большинство задач.

Двухступенчатый червячный редуктор нужен, когда при двигателе на 1400 об/мин вал должен вращаться медленнее 14 об/мин. Передаточное число доходит до нескольких тысяч, но КПД падает до 40-50%, а нагрев растёт. Компромисс — комбинированный редуктор с цилиндрической предступенью.

По исполнению корпуса и способу монтажа

Корпус из алюминия лёгкий и быстро отдаёт тепло. У серии NMRV с межосевым расстоянием 25-150 мм младшие типоразмеры алюминиевые, старшие чугунные. Чугун тяжелее, зато гасит вибрацию.

Полый вал надевают на вал машины без муфты, сплошной соединяют через муфту. Крепят мотор-редуктор на лапах, фланце или реактивной штанге. Охлаждение естественное через рёбра корпуса или принудительное вентилятором.

В каталоге червячных мотор-редукторов «ЭРА ИНЖИНИРИНГ» есть серии MRT, MU и W/VF с одной и двумя ступенями. Инженер сверит передаточное число, тип вала и крепление с чертежом, и привод встанет без переделки рамы.

Основные характеристики и КПД

Передаточное число червячного редуктора — это отношение частоты вращения входного вала к выходному.

Частоту вращения выходного вала указывают в об/мин, номинальный и максимальный крутящий момент — в Н·м. Сервис-фактор показывает запас по нагрузке.

КПД падает с ростом передаточного числа: от 90% у быстрых пар до 60% у медленных. При угле подъёма витка до 3,5° и i от 35 появляется самоторможение: нагрузка не проворачивает выходной вал.

Это свойство не заменяет тормоз. На лебёдки и подъёмники я ставлю двигатель с тормозом даже при i = 80. Самоторможение пропадает после приработки пары и при вибрации.

Ресурс указывают в часах. Климатическое исполнение обычно рассчитано на -20…+40 °C, степень защиты IP показывает стойкость к пыли и воде.

Плюсы и минусы в сравнении с другими редукторами

Одна ступень червячной передачи даёт до 1:100. Цилиндрическая ступень ограничена 1:6-8, планетарная — 1:10. Поэтому червячный редуктор получает то же замедление меньшим числом деталей.

По КПД картина обратная: 70-80% у червячного против 95-98% у цилиндрического и 95-97% у планетарного. Зато червячный тише обоих, компактнее цилиндрического за счёт угла 90° и дешевле планетарного. Самоторможение из трёх типов есть только у него.

Простое устройство червячного мотор-редуктора означает меньше узлов, которые ломаются. Минусы связаны с трением скольжения. Червячная передача переводит часть мощности в нагрев. Бронзовый венец изнашивается быстрее стальных шестерён, люфт выходного вала со временем растёт. Удары пара переносит хуже, чем цилиндрические мотор-редукторы.

Для круглосуточного привода счёт за электроэнергию важнее цены редуктора. По экономичности все виды червячных редукторов уступают коническо-цилиндрическим мотор-редукторам: угол между валами тот же, а КПД выше 90%.

Где применяются

Все виды червячных редукторов ценят за плавность, малую скорость на выходе и удержание нагрузки. На транспорте это конвейеры, эскалаторы и рольганги, в подъёмных механизмах — лебёдки, ворота и шлагбаумы.

Пищевые линии ставят червячный привод в мешалки и дозаторы, стройка — в бетономешалки. Ещё одна группа — станки, насосы, вентиляторы и смесители на очистных.

Как выбрать червячный мотор-редуктор под привод

Виды червячных мотор-редукторов различаются, но порядок подбора общий:

1. Определите крутящий момент и частоту вращения рабочего органа. Затем найдите передаточное отношение: 1400 / 28 = 50.
2. Рассчитайте мощность: P = M × n / 9550 / КПД. Для 300 Н·м, 28 об/мин и КПД 0,7 выходит 1,26 кВт, берут двигатель 1,5 кВт.
3. Учтите часы работы, пуски в час и удары: от них зависит сервис-фактор.
4. Выберите число ступеней: двухступенчатый червячный редуктор оправдан при i выше 100.
5. Задайте монтажное положение, тип вала и крепление.
6. Проверьте температуру, пыль, влагу и нужна ли взрывозащита.
7. Решите, нужен ли тормоз двигателя.

Монтажное положение я советую указывать в заявке сразу. Крупные чугунные редукторы заправляют маслом под конкретную позицию, и перевёрнутый корпус оставит подшипник сухим.

Инженеры «ЭРА ИНЖИНИРИНГ» подберут червячный мотор-редуктор под параметры оборудования. Склад в Минске стоит в 100 метрах от офиса, поэтому оформление и отгрузка проходят в одном месте.

Часто задаваемые вопросы

Какой КПД у червячного мотор-редуктора?

От 60 до 90%: чем медленнее выходной вал, тем выше потери на трение.

Заменяет ли самоторможение тормоз?

Нет: при вибрации вал проворачивается, на подъёмниках тормоз обязателен.

Какие виды червячных мотор-редукторов подходят для конвейера?

Чаще одноступенчатый червячный редуктор в алюминиевом корпусе с полым валом: его надевают на вал барабана без муфты.