Как подобрать мотор-редуктор к конвейеру
Момент на валу барабана, обороты выхода, коэффициент эксплуатации и способ присоединения — по шагам
Мотор-редуктор подбирают не по мощности, а по моменту на выходном валу. Мощность — величина производная: одни и те же киловатты при разном передаточном числе дают совершенно разный момент, и ошибка здесь стоит либо перегретого редуктора, либо переплаты за лишний габарит. Разбираем порядок расчёта и те четыре параметра, без которых подбор невозможен.
Шаг 1. Момент на валу барабана
Выходной вал редуктора соединён с валом приводного барабана, поэтому нужный момент считается прямо по тяговому усилию ленты:
M₂ = F · D / 2
- M₂ — момент на выходном валу, Н·м;
- F — тяговое усилие на барабане, Н;
- D — диаметр барабана по футеровке, м.
Тяговое усилие складывается из трёх составляющих: сопротивления движению гружёной и холостой ветвей, подъёма груза на высоту (если конвейер наклонный) и сопротивления на барабанах и очистных устройствах. Для наклонного конвейера подъёмная составляющая обычно оказывается главной: поднять тонну на десять метров дороже, чем протащить её по горизонтали на сто.
Если конвейер уже работает и вы меняете привод, считать заново не нужно — момент берут по паспорту конвейера или по шильдику старого редуктора. Второй путь надёжнее: он учитывает реальное состояние става, а не проектное.
Шаг 2. Обороты выходного вала
Обороты задаются скоростью ленты и диаметром барабана:
n₂ = v · 60 / (π · D)
- n₂ — обороты выходного вала, об/мин;
- v — скорость ленты, м/с;
- D — диаметр барабана, м.
Типичные скорости конвейеров на сыпучих грузах — 1,0–2,5 м/с, диаметры приводных барабанов — 250–800 мм. Отсюда рабочий диапазон выходных оборотов почти всегда попадает в 20–100 об/мин, а передаточное число выходит в районе 15–70 при четырёх полюсах двигателя.
Полученное значение — ориентир, а не догма. Точного n₂ в каталоге не будет: передаточные числа дискретны, поэтому берут ближайшее и проверяют, устраивает ли получившаяся скорость ленты. Отклонение в 5–10 % на сыпучих грузах роли не играет, а вот на дозирующих и весовых конвейерах скорость выдерживают точно — там уже нужен частотный преобразователь.
Шаг 3. Коэффициент эксплуатации Sf — где чаще всего ошибаются
В каталоге у каждой позиции указан момент, который редуктор держит в номинальном режиме. Реальный конвейер в номинальном режиме не живёт: в момент пуска гружёной ленты момент на валу кратно выше рабочего, при загрузке крупным куском по приводу приходит удар, а частые пуски не дают маслу успокоиться.
Запас на всё это и есть Sf — отношение каталожного момента к требуемому:
| Sf | Когда достаточно |
|---|---|
| 1,25–1,4 | Ровная загрузка мелкой сыпучкой, работа сменами без частых остановок, горизонтальный или слабонаклонный конвейер |
| 1,4–1,6 | Неравномерная загрузка, несколько пусков в час, наклонный конвейер, запылённая среда |
| 1,6–2,0 | Ударная загрузка кусковым грузом, частые пуски под нагрузкой, реверс, круглосуточная работа, тяжёлые условия карьера |
Подбор «впритык» — главная причина, по которой редуктор не доживает до гарантийного срока. При Sf около единицы каталожные цифры сходятся, но первый же пуск гружёной ленты в мороз выбирает весь запас, и дальше работа идёт на износ. Разница в цене между соседними габаритами несопоставима со стоимостью внеплановой остановки конвейера.
Шаг 4. Тип редуктора: KA или RV
Два исполнения решают одну задачу по-разному, и выбор между ними — это почти всегда выбор между КПД и компактностью.
| Параметр | KA — коническо-цилиндрический | RV — червячный |
|---|---|---|
| КПД | 0,94–0,96 — потери почти не зависят от передаточного числа | 0,5–0,85 — тем ниже, чем больше передаточное число |
| Нагрев | Умеренный, корпус работает при обычной температуре | Заметный: потери уходят в тепло, при больших i корпус горячий |
| Компоновка | Вход и выход под 90°, вал двигателя вбок | Вход и выход под 90°, очень компактен по длине |
| Ресурс под нагрузкой | Высокий, рассчитан на непрерывную работу | Ниже: червячная пара изнашивается быстрее зубчатой |
| Где оправдан | Конвейеры, работающие сменами; средние и большие мощности | Короткие транспортёры, шнеки, эпизодическая работа |
Для производственного конвейера, который работает по восемь часов и больше, разумный выбор — KA. Разница в КПД в полтора-два раза означает не только счёт за электричество, но и лишнее тепло в редукторе, то есть ускоренное старение масла и манжет. RV хорош там, где привод включается эпизодически, место зажато, а нагрузка невелика.
Отдельный разговор — самоторможение червячной пары. Оно есть при больших передаточных числах, но зависит от смазки, температуры и вибрации и со временем слабеет. Считать его защитой от обратного хода нельзя: на наклонном конвейере, где сползание гружёной ленты опасно, ставят тормозной двигатель или обгонную муфту.
Шаг 5. Присоединение: полый вал, кронштейн, положение
Расчёт закончен, дальше — механика. Здесь три параметра, которые чаще всего забывают прислать, а без них подбор не завершить.
- Диаметр полого вала. Редуктор надевается прямо на вал барабана, поэтому диаметр вала — такое же входное условие, как момент. У KA ряд идёт от 30 до 130 мм, у RV — от 14 до 50 мм. Если вал барабана нестандартный, вопрос решается втулкой, но об этом нужно знать заранее.
- Реактивный кронштейн или штанга. Редуктор на полом валу висит на валу барабана и стремится провернуться вместе с ним — реактивный момент воспринимает кронштейн, упирающийся в раму. Без него разбивает посадку и рвёт уплотнения.
- Монтажное положение. У KA это M1–M6, у RV — B3, B6, B7, B8, V5, V6. От положения зависит уровень масла и расположение пробок: редуктор, собранный под горизонт и поставленный вертикально, останется без смазки на верхнем подшипнике. Положение указывают при заказе.
Плюс два параметра двигателя: фланец B5 или B14 и число полюсов (у KA — 4, 6 или 8, у RV — 2, 4 или 6). Число полюсов задаёт входные обороты, а с ними — передаточное число и момент.
Частые ошибки
- Подбор по мощности старого двигателя. «Стояло 5,5 кВт — дайте 5,5 кВт» работает, только если совпадает передаточное число. Без него киловатты ничего не говорят о моменте.
- Игнор Sf. Каталожный момент — это номинал, а не предел прочности. Запас закладывают всегда.
- Червяк на тяжёлом непрерывном конвейере. Дешевле при покупке, дороже в эксплуатации: КПД и нагрев съедают экономию за первый же год.
- Забытое монтажное положение. Самая обидная ошибка: редуктор подобран верно, но приходит с неправильным уровнем масла.
- Не измерен вал барабана. Без диаметра вала подбор останавливается на последнем шаге.
Что прислать для подбора
Минимальный набор, по которому мы подберём позицию из каталога:
- мощность или тяговое усилие и скорость ленты;
- диаметр приводного барабана и диаметр его вала;
- режим работы и число пусков в час;
- монтажное положение и сторона выхода вала;
- для замены — обозначение с шильдика старого редуктора.
Быстрее всего — форма подбора мотор-редуктора: она фильтрует каталог KA и RV по мощности, оборотам выхода, запасу Sf и диаметру полого вала, показывает габаритный чертёж с таблицей размеров и собирает обозначение позиции целиком. Цен там нет — расчёт стоимости присылаем в ответ на заявку.
Смежное по теме: приводные барабаны (диаметр барабана и вала — исходные данные для этого расчёта), сопутствующее оборудование (двигатели, муфты, частотные преобразователи) и футеровка приводного барабана — без неё барабан буксует, и никакой момент не поможет.
Подобрать мотор-редуктор
Пришлите мощность, скорость ленты, диаметр барабана и его вала — подберём типоразмер KA или RV, пришлём чертёж и срок поставки.
Частые вопросы
По мощности или по моменту подбирают мотор-редуктор?
По моменту. Мощность двигателя — следствие: один и тот же киловатт при разных передаточных числах даёт совершенно разный момент на выходном валу. Сначала считают требуемый момент M2 на валу барабана и обороты n2, а потом смотрят, какой типоразмер их обеспечивает и какой двигатель для этого нужен.
Что такое коэффициент Sf и какой брать?
Sf — отношение момента, который редуктор выдерживает по каталогу, к моменту, который реально нужен. Это запас на пусковые пики, неравномерность загрузки и число включений. Для конвейера с ровной загрузкой и редкими пусками достаточно 1,25–1,4; при ударной загрузке кусковым грузом и частых пусках берут 1,6–2,0. Подбор «впритык», с Sf около единицы, — самая частая причина преждевременного выхода редуктора из строя.
Коническо-цилиндрический KA или червячный RV — что выбрать для конвейера?
Для конвейера, который работает сменами, обычно KA: КПД около 0,95 против 0,5–0,8 у червячного, меньше нагрев и ниже расход электроэнергии. Червячный RV оправдан на коротких и малонагруженных транспортёрах, где нужны компактность, угловая компоновка и невысокая цена, а конвейер включается эпизодически.
Можно ли ставить червячный редуктор вместо тормоза?
Нет. Самоторможение червячной пары зависит от передаточного числа, смазки, температуры и вибрации и со временем ослабевает. На наклонном конвейере, где обратный ход груза опасен, ставят тормозной двигатель или обгонную муфту, а самоторможение считают приятным дополнением, а не средством защиты.
Какие данные прислать, чтобы подобрали мотор-редуктор?
Мощность или тяговое усилие, скорость ленты, диаметр приводного барабана, диаметр вала барабана под полый вал редуктора, режим работы и число пусков в час, напряжение сети и монтажное положение. Если меняете существующий редуктор — достаточно его обозначения с шильдика и диаметра вала барабана.
