Мотор-редукторы серии KA с межосевым расстоянием тихоходной ступени 97 мм: технические характеристики, конструкция и применение
Мотор-редукторы серии KA с межосевым расстоянием тихоходной ступени 97 мм представляют собой планетарно-цилиндрические агрегаты, занимающие нишу среднего момента в линейке общепромышленных редукторов. Данное межосевое расстояние определяет габарит и мощностные возможности тихоходной (выходной) планетарной ступени, которая комбинируется с цилиндрической быстроходной ступенью, образуя компактный и высокоэффективный привод с широким диапазоном передаточных чисел и выходных моментов. Основное назначение — привод механизмов, требующих высокого крутящего момента при ограниченных габаритах и необходимости высокой надежности: смесители, конвейеры, шнековые питатели, подъемно-транспортное оборудование, барабанные приводы.
Конструктивные особенности и компоновка
Конструкция мотор-редуктора KA-97 является двухступенчатой. Первая ступень — цилиндрическая (косозубая), вторая — планетарная. Такая комбинация позволяет оптимально распределить нагрузку: цилиндрическая ступень, установленная со стороны электродвигателя, эффективно снижает высокие входные обороты, а планетарная ступень, обладающая высокой компактностью и нагрузочной способностью, обеспечивает большое передаточное число и высокий выходной момент на валу. Все элементы заключены в единый литой корпус, обеспечивающий соосность, жесткость и эффективный отвод тепла. Входной фланец стандартизирован (например, IEC B14, B5), что позволяет монтировать различные асинхронные электродвигатели стандартных серий. Выходной вал может быть исполнен в виде полого вала с шлицевым или конусным соединением, либо сплошного вала, что обеспечивает гибкость при монтаже на приводной механизм.
Технические параметры и характеристики
Ключевые параметры серии определяются именно межосевым расстоянием тихоходной планетарной ступени — 97 мм. Это основной габаритный параметр, от которого зависят размеры сателлитов, водила и солнечной шестерни, а следовательно, и максимально допустимый крутящий момент на выходе.
Диапазон передаточных чисел (i)
Благодаря комбинации двух ступеней, серия KA-97 охватывает широкий диапазон передаточных чисел, обычно от ~12.5 до 200. Конкретные значения стандартизированы и разбиты на ряды:
- Номинальные передаточные числа: 12.5, 16, 20, 25, 31.5, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200.
- Фактическое (точное) передаточное число указывается в паспорте на конкретный редуктор и может незначительно отличаться от номинального.
- (расстояние X)-n. Превышение этого значения ведет к преждевременному износу подшипников и выходу редуктора из строя.
- KA…AF (B3/B14): Горизонтальное исполнение. Редуктор с фланцевым креплением двигателя устанавливается на горизонтальную плоскость. Выходной вал горизонтальный.
- KA…AB (B5): Фланцевое исполнение. Редуктор крепится через фланец к ответному фланцу механизма или стойке. Выходной вал может быть направлен в любую сторону.
- KA…AZ (B8): Вертикальное исполнение. Редуктор устанавливается вертикально, выходной вал направлен вниз. Требует особого внимания к смазке планетарной ступени.
- Определение требуемого выходного момента T2 req: Рассчитывается исходя из нагрузки на рабочем органе с учетом КПД всех последующих передач и коэффициента запаса (безопасности SF ≥ 1.2-1.5).
- Определение требуемой скорости выходного вала n2 и передаточного числа i: i = n1 / n2, где n1 — синхронная скорость выбранного электродвигателя (например, 1500 об/мин).
- Выбор типоразмера по каталогу: По графику момент-передаточное число для KA-97 находится точка пересечения i и T2 req. Выбранный типоразмер должен находиться выше этой точки.
- Проверка по радиальной нагрузке Fr: Расчет фактической радиальной нагрузки от муфты, звездочки или шкива и сравнение с Fr доп из каталога.
- Проверка тепловой мощности: Сравнение требуемой механической мощности P1 с допустимой тепловой мощностью Pth для выбранного типоразмера в условиях эксплуатации.
- Выбор мотора: Подбор электродвигателя по мощности P1 = (T2 n2) / (9550 η), где η — КПД редуктора.
- T2 / (dзв/2), где T2 — момент на валу, dзв — диаметр делительной окружности звездочки. Полученное значение необходимо сравнить с Fr доп из каталога для конкретного расстояния X (от торца корпуса до середины ширины звездочки).
- (1-η)) с скорректированным значением Pth. Если Pv > Pth, требуется дополнительное охлаждение (радиатор, вентилятор на корпусе).
Номинальный выходной момент (T2N)
Номинальный момент на выходном валу — это основной показатель нагрузочной способности. Для серии с межосевым расстоянием 97 мм он находится в диапазоне примерно от 500 до 1800 Нм, в зависимости от передаточного числа, режима работы и схемы монтажа. Моментная характеристика нелинейна: при увеличении передаточного числа номинальный момент, как правило, снижается из-за изменения КПД и нагрузок на зубья.
| Передаточное число, i | ~12.5 — 20 | ~25 — 40 | ~50 — 80 | ~100 — 200 |
|---|---|---|---|---|
| T2N, Нм | 500 — 700 | 800 — 1100 | 1200 — 1500 | 1600 — 1800 |
Примечание: Точные значения необходимо брать из каталога производителя, так как они зависят от материала шестерен, термообработки, типа смазки и других факторов.
Допускаемая радиальная нагрузка на выходной вал (Fr)
Это критически важный параметр при проектировании привода с ременной, цепной или зубчатой передачей на выходном валу. Для серии KA-97 с полым выходным валом допустимая радиальная нагрузка рассчитывается исходя из расстояния от торца корпуса до точки приложения силы и может составлять от 8 до 25 кН. Для точного расчета используется формула, предоставляемая производителем: Fr доп = k
КПД и тепловая мощность
Средний КПД мотор-редуктора KA-97, благодаря применению планетарной передачи, высок и составляет 94-96% на одной ступени. Общий КПД агрегата (двухступенчатого) находится в диапазоне 90-94%, снижаясь с ростом передаточного числа. Высокий КПД минимизирует тепловыделение. Однако при интенсивных режимах работы (S3, S4) или высокой окружающей температуре необходим расчет тепловой мощности Pth для определения необходимости дополнительного охлаждения (вентилятор, змеевик) или выбора редуктора с запасом.
Схемы монтажа и варианты исполнения
Серия KA-97 предлагается в нескольких базовых вариантах сборки (монтажных положениях), определяемых стандартом ISO или DIN:
Также доступны различные исполнения выходного вала: сплошной цилиндрический (с шпонкой), полый шлицевой (по DIN 5480, SAE), полый конический (с натяжным диском). Исполнение входного вала — обычно фланец под стандартный двигатель. Предусмотрены варианты с тормозом, энкодером, специальными покрытиями корпуса (например, для пищевой промышленности), различными типами смазки (минеральная, синтетическая, пищевая).
Подбор и расчет мотор-редуктора KA-97
Процедура подбора включает несколько обязательных шагов:
Обслуживание и особенности эксплуатации
Первая замена масла проводится после 400-500 часов работы (обкаточный период). Последующие плановые замены — каждые 4000-10000 часов работы или раз в год (в зависимости от условий). Используются масла типа ISO VG 220 или VG 320 (для низких температур — синтетические). Уровень масла контролируется через смотровое окно или щуп. Необходимо регулярно контролировать температуру корпуса (норма +70…+80°C, максимум +90°C), отсутствие течей и постороннего шума. Запрещена работа с перегрузкой и ударными нагрузками, превышающими паспортные данные. При монтаже необходимо обеспечить соосность с приводным механизмом, используя эластичные муфты, и исключить приложение изгибающих моментов к валам.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем мотор-редуктор KA принципиально отличается от чисто цилиндрического (например, серии R/F)?
KA — планетарно-цилиндрический. Планетарная ступень обеспечивает более высокую плотность момента (больший момент на единицу массы и объема) и большее передаточное число в одной ступени по сравнению с цилиндрической. Это делает KA компактнее и легче при тех же выходных параметрах. Однако конструктивно KA сложнее и, как правило, дороже.
Что означает цифра 97 в обозначении? Это диаметр вала?
Нет, это не диаметр вала. Цифра 97 обозначает межосевое расстояние тихоходной (планетарной) ступени в миллиметрах. Это ключевой геометрический параметр, определяющий размеры зубчатых зацеплений и, соответственно, моментную характеристику всего редуктора. Диаметр выходного вала — отдельный параметр, зависящий от исполнения.
Можно ли использовать редуктор KA-97 в режиме S1 (продолжительный) с моментом, превышающим номинальный T2N на 10%?
Категорически не рекомендуется. Номинальный момент T2N рассчитан на работу в режиме S1 с коэффициентом безопасности SF=1.0. Превышение момента ведет к сокращению расчетного срока службы подшипников и зубчатых передач в геометрической прогрессии, повышенному износу, перегреву и риску аварийного отказа.
Как правильно рассчитать радиальную нагрузку для цепной передачи?
Радиальная нагрузка Fr от цепи рассчитывается как натяжение цепи (окружное усилие на звездочке) с учетом динамического коэффициента (обычно 1.1-1.3). Формула: Fr ≈ (2…2.5)
Требуется ли дополнительное охлаждение для редуктора, работающего в помещении с температурой +40°C?
Это требует отдельного расчета. При температуре окружающей среды +40°C паспортное значение допустимой тепловой мощности Pth снижается. Необходимо сравнить мощность потерь в редукторе (Pv = P1
Каков типовой срок службы мотор-редуктора KA-97?
При соблюдении условий эксплуатации (нагрузка, температура, обслуживание) расчетный срок службы подшипников и зубчатых передач составляет 20 000 — 30 000 часов. На практике этот срок может быть как больше (при работе с недогрузкой), так и существенно меньше (при перегрузках, неправильном монтаже, несвоевременной замене масла).
Можно ли заменить масло в редукторе на любое имеющееся индустриальное масло И-40?
Нет, это недопустимо. Необходимо строго следовать рекомендациям производителя, указанным в паспорте. Масло должно соответствовать требуемому классу вязкости (например, ISO VG 220) и стандартам (минеральное, синтетическое, часто — с противозадирными (EP) и антипенными присадками). Использование неподходящего масла приводит к изменению характеристик трения, повышенному износу, вспениванию и перегреву.