Звоните!
Соединения валов электродвигателя и редуктора
Возможные способы соединения двигателя и
цилиндрического, коническо-цилиндрического, а также
червячного редукторов представлены [12] на рис. 2.1, где
а, д, и – соединения «вал в вал», б, е, к – соединения
компенсирующей муфтой, в, ж, л – соединения шестерней,
г, з, м – соединение клиноременной передачей.
Соединение «вал в вал» используют: при стремлении к
уменьшению габаритных размеров и массы; при
необходимости жесткого соединения для получения точного
позиционирования и точной скорости перемещений; при
стремлении к уменьшению приведенного момента инерции
привода. Это соединение компактно, но чрезвычайно
чувствительно к погрешностям изготовления и сборки
привода. С увеличением этих погрешностей возрастают силы в
опорах соединяемых валов двигателя и редуктора, а также
возникает возможность возникновения фреттинга в
соединении.
Как известно, фреттинг неподвижных соединений
– это разновидность повреждений, которые возникают, когда
две поверхности, соприкасающиеся и номинально
неподвижные по отношению друг к другу, испытывают
локальные небольшие периодические относительные
смещения.
При соединении валов двигателя и редуктора с
использованием компенсирующей муфты удается
скомпенсировать достаточно большие погрешности сборки
привода. При этом несколько увеличивается размер привода
по длине.
Консольная радиальная нагрузка на соединяемые
валы приближенно составляет 0,2 от окружной силы на муфте.
Если валы двигателя и конического редуктора соединить шестерней,
то габаритный размер червячного или коническо-
цилиндрического мотор-редуктора незначительно
увеличивается по длине. В этом случае мотор-редуктор
становится соответственно цилиндро-червячным или
цилиндро-коническо-цилиндрическим.
Соединяемые валы
нагружаются силами, действующими на зубья шестерни.
Соединение с использованием клиноременной передачи
увеличивает габаритный размер мотор-редуктора по высоте.
Нагрузка на соединяемые валы определяется консольной
радиальной силой предварительного натяжения ремней .
Сравнительный анализ (рис. 2.2 [22]) степени
распространенности различных соединений валов двигателя и
редуктора в мотор-редукторах общепромышленного
применения 72 фирм 17 стран показал, что три вида
соединений: «вал в вал» (белая заливка), компенсирующей
муфтой (черная заливка), с использованием зубчатой передачи
(серая заливка) – достаточно распространены в современных
мотор-редукторах, изготавливаемых как в странах Запада
Пример соединения третьего вида применительно к
планетарному мотор-редуктору
Как известно, стержень, закрепленный в одной опоре
(рис. 2.5, а), образует механизм. Чтобы стержень
зафиксировать в пространстве, достаточно его установить на
двух опорах (рис. 2.5, б). Если число опор увеличить, то
система становится статически неопределимой и для
определения реакций в опорах необходимо кроме уравнений
равновесия, составлять условия совместности перемещений.
Когда валы несоосны или имеется их перекос, опоры,
расположенные вблизи соединения, оказываются
нагруженными силами, которые могут превосходить реакции в
опорах от рабочего процесса.
Четырехопорный вал без
шарнира (рис. 2.5, в) – это расчетная схема соединения «вал в
вал» первого вида, четырехопорный вал с шарниром
Так как соединение «вал в вал» образует статически
неопределимую расчетную схему соединяемых валов, то
погрешности изготовления и сборки могут привести к
возникновению значительных сил в опорах.
Чтобы ограничить
величины этих сил, необходимо учесть взаимосвязь реакций в
опорах с погрешностями расположения поверхностей деталей,
изгибной жесткостью валов, контактной жесткостью
подшипников, радиальными зазорами в подшипниках и
назначать допуски расположения из расчета рассматриваемой
статически неопределимой системы.
Кроме увеличения реакций в опорах, снижающего ресурс
подшипников, в соединении «вал в вал» возможно
возникновение фреттинга в сопряжении контактирующих
поверхностей выходного конца вала двигателя и отверстия в
вале редуктора. Чтобы исключить появление фреттинга, фирма
SEW (Германия) рекомендует при сборке наносить на
контактирующие поверхности противозадирную пасту NOCO,
итальянские фирмы
Методика расчета реакций в опорах при использовании
соединения «вал в вал» и пример расчета приведены в
приложении В. Учитывая вышесказанное и результаты этого
расчета, делаем выводы:
При соединении «вал в вал» в опорах двигателя и
редуктора, ближних к соединению, возникают значительные
радиальные силы, вызванные погрешностями расположения
поверхностей. Эти силы при работе мотор-редуктора
складываются с реакциями в опорах, возникающими от
рабочего процесса, и способны снизить ресурс подшипников.
Поэтому детали двигателя и редуктора требует повышенной
точности изготовления.
Желательно, чтобы подшипники опор,
ближайших к соединению, имели радиальный зазор.
В ответственных случаях соединение следует
рассчитывать по методике приложения В, назначая допуски
расположения поверхностей из условия уменьшения до
допустимого уровня сил в опорах.
Чтобы исключить появление фреттинга, на
контактирующие поверхности соединения перед сборкой
следует наносить противозадирную пасту.