Компания ebm-papst продолжает расширять номенклатуру электрических систем приводов промышленного применения, тщательно осмысливая свои действия. Зубчатые редукторы, являющиеся неотъемлемой частью большинства систем заказчиков, играют важную роль в этом процессе.
В течение многих лет компания ebm-papst Zeitlauf является экспертом в области зубчатых передач, особенно планетарных редукторов (серий Performax и Noiseless). Эти редукторы славятся своими исключительными эксплуатационными характеристиками, плавностью работы и низким уровнем шума. В сегменте промышленных приводов требования к проектированию сегодня развиваются в двух направлениях. Во-первых, необходимо расширить функциональность приводов для ускорения проектирования и производства изделий под конкретные нужды заказчиков. Во-вторых, необходимо еще больше увеличить выходную мощность в заданном монтажном пространстве, особенно в динамическом диапазоне. Чтобы обеспечить соответствие последнему требованию, нужно существенно увеличить мощность каждого отдельного модуля привода (зубчатого редуктора, электродвигателя и блока электроники).
Требования в части надежности конструкции и устойчивости к перегрузкам
В отношении ECI-двигателей с внутренним ротором и электронным управлением речь идет о том, что требуется более высокий пусковой момент с одновременным снижением момента инерции ротора для значительного улучшения динамической реакции. Это сложная задача, особенно в части зубчатого редуктора. Для обеспечения более высокой производительности и механической прочности изделий поставщики зубчатых передач делают упор на оптимизированную конструкцию зубьев и подшипник выходного вала в сочетании с правильным выбором материала для их изготовления. Если говорить о прочности конструкции и устойчивости к перегрузкам, то приводы новой серии Optimax от компании ebm-papst отвечают этим требованиям (рис.1). Первым зубчатым редуктором этой серии является Optimax 63 с наружным диаметром 63 мм.
Рис 1. Optimax 63 является высокоэффективной планетарной передачей с высокой устойчивостью к перегрузкам.
В этом изделии ярко проявляется многолетний опыт компании в разработке формы зубьев для планетарных зубчатых передач, что отличает наши редукторы от изделий конкурентов. Значение имеет не только размер зуба («модуль») и выбор соотношения зубьев, но и характер вращения зубчатых колес в редукторе. Благодаря наличию некоторой степени свободы в конструкции зацепления инженер-разработчик изначально имеет в своем арсенале практически неограниченное число потенциальных подходов к решению поставленной задачи. Мастерство заключается в способности найти оптимальную «комбинацию параметров» среди всех возможных вариантов. В случае с редуктором Optimax основное внимание было уделено требованию устойчивости к продолжительному высокому крутящему моменту и кратковременным ударным нагрузкам. Кроме того, было необходимо комплексно проанализировать всю линейку Optimax и грамотно ее структурировать как с точки зрения многократного использования компонентов, так и по стратегической предпочтительности применения этих компонентов в редукторах (рис. 2).
Рис 2. Увеличение передачи крутящего момента до 30% может быть достигнуто за счет установки четырех шестерен вместо обычных трех.
Четыре планетарные шестерни вместо трех
Для максимальной передачи мощности в редукторах Optimax установлены зубчатые колеса большой ширины, в результате чего максимально уменьшается поверхностное давление и износ профиля зубьев, а значит, увеличивается срок службы редуктора. Другой отличительной особенностью редуктора Optimax является то, что на одной ступени зубчатой передачи вместо обычных трех планетарных шестерен устанавливаются четыре. Благодаря распределению мощности между четырьмя планетарными шестернями передача крутящего момента увеличивается примерно на 30%.
Особенности конструкции редукторов Optimax
Работоспособность редуктора (т. е. величина крутящего момента, которая может быть передана) всегда оценивается с учетом размера редуктора и необходимого монтажного пространства. При проектировании редукторов Optimax это также было принято в расчет. Когда поперечное сечение представляет собой практически правильный квадрат, фланец размером 63 мм лучше всего использовать вместе с большим кольцевым зубчатым колесом с внутренним зацеплением. Угловые области монтажного пространства используются для винтового соединения компонентов зубчатой передачи между собой. Выходной вал редуктора устанавливается на два шарикоподшипника с достаточно большой поверхностью качения с расчетом на радиальные нагрузки до 500 Н (для обеспечения срока службы 20 000 часов). Оба фланца имеют надежное зацепление с зубьями кольцевого зубчатого колеса, что обеспечивает выверку компонентов передачи относительно друг друга и усиление передаваемого компонентами крутящего момента (промежуточный фланец, кольцевое зубчатое колесо и фланец корпуса). Таким образом, функция применяемых осевых винтов сводится к закреплению частей корпуса между собой.
'' Редуктор Optimax имеет четыре планетарные шестерни на одной ступени зубчатой передачи вместо обычных трех.
Почти все части редукторов Optimax спроектированы под изготовление профиля, близкого к заданному. Грамотно применяя технологии спекания, цинкового литья под давлением и заливки пластмассы в форму под давлением методом впрыска, мы можем производить все компоненты по низкой себестоимости, обеспечивая при этом требуемые характеристики изделий: от бесшумных пластмассовых планетарных шестерен для первой ступени зубчатой передачи или, напротив, планетарных шестерен повышенной прочности из спеченной стали, рассчитанных на повышенные нагрузки, до прочных, износостойких кольцевых зубчатых колес из закаленной спеченной стали, фланцев и компонентов корпуса со сложной геометрией, выполненных методом цинкового литья под давлением, отличающихся высокой точностью размеров.
Возможные отклонения от стандартной конструкции
Используя метод изготовления деталей с формой, близкой к заданной, и технологии, доведенные до совершенства в течение многих лет производства этих деталей, мы можем предложить редукторы по очень конкурентным ценам как на небольшие партии изделий, так и на крупносерийное производство. Используемые материалы, в т. ч. смазочные материалы, гарантируют беспроблемную эксплуатацию наших изделий в широком диапазоне температур (от -20 до + 90 °C). Стандартные изделия имеют степень защиты IP 50, однако под заказ мы можем спроектировать и изготовить редукторы со степенью защиты до IP 65. Несмотря на то, что в составе изделий присутствует большая доля компонентов, изготовленных с формой, близкой к заданной, сохраняется достаточная гибкость: отклонения от стандартной конструкции возможны за счет использования механически обработанных планетарных и солнечных шестерен. Более того, мы можем адаптировать выходные валы к соединительным размерам заказчика.
Высокий крутящий момент при ускорении и торможении позволяет сократить время цикла
Таблица 1. В таблице представлены различные версии зубчатых передач Optimax с соответствующими параметрами.
'' Прочность и устойчивость к перегрузкам редукторов Optimax позволяет применить высокий крутящий момент при ускорении и торможении.
Прочность и устойчивость к перегрузкам редукторов Optimax позволяет применить высокий крутящий момент при ускорении и торможении, что обеспечивает заметное сокращение времени цикла в агрегатах заказчика. Передаточное число стандартных редукторов Optimax в одноступенчатой передаче находится в диапазоне от 3:1 до 5:1 (наиболее востребованный тип) и даже до 9:1. Двухступенчатые передачи предлагаются с передаточным числом 15:1, 25:1 (наиболее востребованный тип) и 45:1 (табл.1). Редукторы серии Optimax 63 могут быть оснащены мощными, устойчивыми к перегрузкам двигателями серий ECI 63 и ECI 80 (рис. 4). Приводы с такими редукторами отличаются устойчивостью к перегрузкам и высокой мощностью. С точки зрения функциональности, компактности, устойчивости к перегрузкам и КПД привод на базе двигателя ECI 63 K4 и редуктора Optimax 63 может справиться практически с любой задачей, стоящей перед заказчиком. Для получения более подробной информации по данной теме можно ознакомиться с документацией, касающейся новых решений по приводам (технические данные, чертежи и 3D-модели), представленной на онлайн-портале компании ebm-papst Zeitlauf. При необходимости вы можете скачать или распечатать нужную вам информацию. Наиболее востребованные типы редукторов серии Optimax 63 представлены на онлайнпортале и готовы к отгрузке в течение 48 часов с момента получения заказа.
Рис 4. Благодаря модульному принципу, реализованному компанией ebm-papst, заказчики могут самостоятельно задавать конфигурацию системы приводов. Зубчатые передачи в линейке Optimax 63 могут быть оснащены двигателями серий с ECI 63 по ECI 80.