Электродвигатели фланцевые

Электродвигатели фланцевые: конструкция, типы, применение и выбор

Фланцевый электродвигатель — это асинхронный или синхронный двигатель, у которого вместо лап для крепления к фундаменту или раме предусмотрен монтажный фланец. Данный фланец представляет собой круглую или квадратную пластину с отверстиями под болты, расположенную на торце корпуса со стороны вала. Его основное назначение — обеспечение соосного и жесткого соединения вала двигателя с валом приводимого механизма, что минимизирует радиальные нагрузки на подшипниковые узлы и упрощает монтаж в условиях ограниченного пространства.

Конструктивные особенности и исполнения фланцев

Конструкция фланцевого двигателя базируется на стандартных узлах (статор, ротор, подшипниковые щиты, корпус), однако ключевым отличием является исполнение переднего подшипникового щита или корпуса. Существует два основных типа исполнения фланцев согласно международным стандартам (IEC 60034-7) и российским (ГОСТ 2479):

Исполнение B3 (лапы) – стандартное крепление на лапах. Фланец отсутствует.
Исполнение B5 (фланец) – крепление осуществляется только через фланец. Лапы отсутствуют. Фланец расположен со стороны вала, его диаметр и расположение крепежных отверстий стандартизированы. Наиболее распространенный тип для малых и средних мощностей.
Исполнение B14 (комбинированное, фланец с лапами) – двигатель имеет и фланец, и лапы. Фланец обычно расположен на противоположной от лап стороне (со стороны вала).
Исполнение B35 (комбинированное) – двигатель имеет и лапы, и фланец, причем фланец расположен между лапами. Это позволяет гибко выбирать способ монтажа.

Размеры фланца строго регламентированы и определяются типоразмером двигателя (высотой оси вращения). Стандартизируются: диаметр фланца (D), диаметр центрирующего выступа (C), диаметр окружности расположения крепежных отверстий (A), размер и количество крепежных отверстий.

Типы фланцевых электродвигателей по конструкции и назначению

Фланцевые двигатели классифицируются по тем же принципам, что и обычные, но с учетом специфики монтажа.

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором (АИР, IM B5): Наиболее массовая группа. Применяются для привода насосов, вентиляторов, редукторов, где требуется прямой насад агрегата на вал.
Электродвигатели с электромагнитным тормозом (АИРБ): Востребованы в подъемно-транспортном оборудовании, станках для обеспечения быстрой остановки и удержания вала.
Многоскоростные двигатели (АИРМ): Имеют несколько скоростей вращения (2, 3, 4 скорости). Используются в приводах, где требуется регулирование скорости переключением обмоток.
Взрывозащищенные двигатели (ВА, АИМ, АИМЛ): Изготовлены в корпусах, исключающих воспламенение окружающей взрывоопасной среды. Фланцевое соединение в таких исполнениях часто имеет дополнительную защиту от передачи взрыва через зазор.
Исполнения для мясорубок (АИМ М): Специализированные двигатели с усиленным фланцем и валом для прямого присоединения к волчку или мясорубке.
Серводвигатели и двигатели для частотного регулирования: Современные синхронные и асинхронные двигатели с фланцевым креплением, оптимизированные для работы с частотными преобразователями, обладающие повышенным моментом и точностью позиционирования.

Сферы применения и преимущества

Фланцевые двигатели доминируют в областях, где критична компактность, соосность и интеграция привода в единый блок с рабочим механизмом.

Насосное оборудование: Подавляющее большинство циркуляционных, скважинных, химических насосов используют двигатели исполнения B5. Фланец позволяет создать моноблочную конструкцию, исключающую перекосы и вибрации.
Вентиляторы и дымососы: Для прямого соединения крыльчатки вентилятора с валом двигателя.
Редукторы и мотор-редукторы: Фланец двигателя стыкуется с ответным фланцем редуктора, создавая компактный приводной узел.
Пищевая и перерабатывающая промышленность: В оборудовании, требующем легкой разборки для мойки (мясорубки, миксеры, транспортеры).
Станкостроение: Для привода шпинделей, подающих механизмов, где важна жесткость и точность установки.
Конвейерные системы и подъемные механизмы: Часто в комбинации с тормозом (B5/B14).

Основные преимущества:

Компактность и экономия монтажного пространства.
Жесткое и точное центрирование вала двигателя относительно рабочего механизма.
Снижение радиальных нагрузок на подшипники двигателя за счет прямого соединения.
Упрощение и ускорение монтажа/демонтажа.
Возможность создания герметичных или взрывозащищенных соединений.

Ключевые параметры выбора

При подборе фланцевого электродвигателя необходимо учитывать расширенный набор технических характеристик.

Параметр	Описание и влияние на выбор
Мощность (кВт) и частота вращения (об/мин)	Основные энергетические параметры, определяемые нагрузкой механизма. Расчет ведется по методикам с учетом момента, инерции, режима работы (S1-S10).
Исполнение по способу монтажа	B5 (чистый фланец), B35 (фланец с лапами), B14 (фланец с лапами с противоположной стороны). Выбор зависит от конструкции агрегата.
Размер фланца (типоразмер)	Определяется высотой оси вращения (габаритом) двигателя (например, 71, 80, 90, 100, 112 и т.д.). Должен точно соответствовать ответной части механизма.
Климатическое исполнение и степень защиты (IP)	IP54 – защита от брызг и пыли, IP55 – струезащищенные, IP65 – пыленепроницаемые. Для улицы – исполнение У1, УХЛ1; для влажных помещений – У3, УХЛ4.
Класс изоляции	Определяет стойкость к нагреву. Класс F (155°C) или H (180°C) является современным стандартом, обеспечивающим запас по перегреву.
Класс энергоэффективности (IE)	IE2 – стандартный, IE3 – повышенный, IE4 – премиальный. Выбор регламентирован законодательством и влияет на эксплуатационные расходы.
Материал и исполнение вала	Сплошной или полый вал, наличие шпоночного паза или резьбового отверстия на торце для фиксации. Диаметр и длина выступающей части вала (размер D1 по ГОСТ) критичны для соединения.
Наличие и тип тормоза	Электромагнитный постоянного или переменного тока, момент торможения. Требуется для безопасной работы подъемников или быстрой остановки.
Наличие датчиков обратной связи	Энкодер (инкрементальный или абсолютный), резольвер, тахогенератор. Необходимы для систем точного позиционирования и частотного регулирования.

Монтаж, центровка и обслуживание

Несмотря на кажущуюся простоту, монтаж фланцевого двигателя требует соблюдения строгих правил.

Процедура монтажа:

Проверка совместимости фланцев по размеру, количеству и диаметру отверстий.
Очистка посадочных поверхностей от грязи, стружки и забоин.
Совмещение центрирующего выступа (бурта) фланца двигателя с ответным отверстием механизма. Запрещается прилагать ударные нагрузки для совмещения.
Вкручивание крепежных болтов (шпилек) вручную до упора. Использование болтов с классом прочности не ниже 8.8.
Равномерная затяжка болтов крест-накрест с рекомендуемым моментом, указанным в паспорте двигателя. Неравномерная затяжка приводит к перекосу и разрушению подшипников.
Проверка свободного вращения вала двигателя вручную после затяжки.

Центровка: Даже при фланцевом соединении необходима проверка соосности, особенно для двигателей больших мощностей. Используются лазерные или индикаторные центровочные приборы. Допустимое биение указывается в технической документации.

Обслуживание: Основные операции — контроль вибрации, температуры подшипников, периодическая замена смазки (для двигателей с обслуживаемыми подшипниками качения) или проверка уровня масла (для двигателей с подшипниками скольжения). Особое внимание уделяется состоянию фланцевого соединения на предмет ослабления крепежа.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается исполнение B5 от B35?

Исполнение B5 — двигатель крепится исключительно через фланец, лапы отсутствуют. Исполнение B35 — двигатель имеет и лапы, и фланец между ними. B35 более универсально: его можно установить как на лапы на раму, так и присоединить через фланец к агрегату. B5 предназначен только для фланцевого монтажа.

Можно ли заменить двигатель на лапах (B3) на фланцевый (B5)?

Да, но это требует конструктивных изменений. Необходимо либо изготовить переходную плиту (консоль), которая с одной стороны будет крепиться к фундаменту (как лапы), а с другой — иметь фланец под двигатель B5, либо переделать ответную часть механизма под фланец. При этом необходимо обеспечить точную соосность валов.

Как определить размер фланца для замены двигателя?

Необходимо измерить следующие параметры старого двигателя или ответного фланца механизма: диаметр фланца (D), диаметр центрирующего выступа (C), диаметр окружности расположения отверстий (A), количество и диаметр крепежных отверстий. Эти данные сверяются с таблицами стандартных размеров для данного габарита (высоты оси вращения).

Почему после установки нового фланцевого двигателя возникла повышенная вибрация?

Наиболее вероятные причины: 1) Неравномерная или недостаточная затяжка крепежных болтов фланца, приведшая к перекосу. 2) Загрязнение или повреждение центрирующих поверхностей (бурта и отверстия). 3) Механическое повреждение подшипника при монтаже. 4) Несбалансированность ротора присоединенного механизма (крыльчатки, насосного колеса).

Каковы особенности подключения фланцевого двигателя с тормозом?

Такой двигатель имеет два отдельные кабельных ввода: один для силовой обмотки, второй — для цепи постоянного тока тормоза (обычно ~99В DC, получаемых через выпрямитель от сети переменного тока). Крайне важно правильно подключить тормозную цепь согласно схеме на клеммной коробке. При частотном регулировании необходимо использовать отдельный источник питания для тормоза, чтобы он срабатывал даже при отключенном инверторе.

Какой класс энергоэффективности (IE) выбрать для фланцевого насосного агрегата?

Для новых проектов и модернизаций минимально допустимым по законодательству РФ и ЕС для большинства мощностей является класс IE3. Рекомендуется выбирать IE3 или IE4, особенно для оборудования с длительным временем непрерывной работы (насосы систем водоснабжения, вентиляции). Это существенно снизит затраты на электроэнергию за срок службы, несмотря на более высокую первоначальную стоимость двигателя.

Требуется ли специальная защита для фланцевого соединения во взрывоопасных зонах?

Да, для взрывозащищенных двигателей типов Ex d (взрывонепроницаемая оболочка) или Ex e (усиленная защита) фланцевое соединение должно иметь специальный лабиринтный уплотнительный зазор (уступ-впадина) определенной глубины и ширины, указанный в документации. Это предотвращает передачу взрыва из внутренней полости двигателя в присоединенный механизм и наоборот. Затяжка болтов такого фланца должна быть особенно тщательной и равномерной.

Электродвигатели фланцевые