Выбор электродвигателя при переводе ремённой передачи на привод через муфту

На многих машинах, работающих годами, клиноременную передачу ставят под сомнение из-за затрат на обслуживание: ремень вытягивается, требует повторного натяжения, канавки шкивов изнашиваются, а ремённая пыль загрязняет окружающую среду. В качестве решения напрашивается прямое соединение двигателя с валом машины через муфту. Такой переход возможен, но если сделать его без замены двигателя, он часто заканчивается неправильной частотой вращения. В этой статье мы объясняем, в каком порядке рассматривать частоту вращения двигателя, габарит, высоту оси вала и центровку при переходе с ремённого привода на привод через муфту.

Что происходит с частотой вращения, когда исчезает передаточное отношение шкивов?

В ремённом приводе частота вращения машины равна частоте вращения двигателя, умноженной на отношение диаметров шкивов. Если на стороне двигателя стоит малый шкив, а на стороне машины — большой, машина вращается медленнее двигателя; в обратном случае — быстрее. Во многих ремённых системах это отношение выбрано именно для того, чтобы перекрыть разницу между стандартными частотами вращения двигателей и частотой, которая нужна машине.

Муфта же частоту вращения не меняет. Вал двигателя и вал машины вращаются с одинаковой скоростью. Поэтому при переходе с ремня на муфту первый вопрос такой: близка ли частота, с которой сегодня вращается вал машины, к номинальной частоте вращения стандартного двигателя?

• Если шкивы одинакового диаметра (отношение 1:1): машина уже вращается с частотой двигателя. Можно перейти на муфту, сохранив число полюсов существующего двигателя; основная работа — механическая компоновка и центровка.
• Если отношение заметно отличается от 1:1: с тем же двигателем соединение через муфту изменит скорость машины. Если частота вращения машины соответствует другому числу полюсов (например, 1000 вместо 1500 об/мин), меняется двигатель; если она не совпадает ни с одной стандартной частотой, рассматривают редуктор или преобразователь частоты.

Как определить частоту вращения машины?

Надёжнее всего измерить частоту вращения вала работающей машины тахометром. Если измерить нельзя, приблизительное значение получают, умножив номинальную частоту вращения с таблички двигателя на диаметр шкива двигателя и разделив на диаметр шкива машины. Результат будет точнее, если в качестве диаметра шкива брать расчётный диаметр по канавке; наружный диаметр может немного вводить в заблуждение. Учтите также, что проскальзывание ремня несколько снижает частоту вращения.

Если меняется частота вращения, меняются и габарит, и момент

При той же мощности двигатель с меньшей частотой вращения передаёт на вал больший момент, и это обычно требует большего габарита. Две модели 7,5 кВт из линейки HEM Motor это показывают:

На машине, которую ремень понижает с двигателя 1460 об/мин примерно до 970 об/мин, момент на валу машины в ремённой схеме тоже увеличен в отношении шкивов. При переходе на муфту это увеличение момента должен обеспечивать уже сам двигатель; поэтому более высокий номинальный момент 6-полюсного двигателя — необходимость. Так как габарит растёт со 132M до 160M, меняется и основание. Связь габарита и мощности см. в таблице габаритов IEC и мощностей, значения момента — в таблице моментов.

Не выбирайте мощность только по табличке старого двигателя. В ремённой схеме есть потери в ремне, в схеме с муфтой их нет. Однако эта разница обычно невелика; решающими остаются нагрузка машины, условия пуска и режим работы.

Механическая компоновка: основание, высота оси вала и конец вала

В ремённой схеме двигатель обычно располагают рядом с машиной или под ней, на натяжных салазках или откидном основании. В схеме с муфтой вал двигателя должен оказаться на одной оси с валом машины. Это с самого начала меняет компоновку:

• Высота оси вала: число в коде габарита IEC обозначает высоту вала двигателя над опорной плоскостью лап. Если высота вала машины другая, под двигатель нужна точно обработанная плита или регулировочные прокладки.
• Жёсткость основания: натяжные салазки не дают достаточно стабильного основания для привода через муфту. Установка двигателя и машины на общую жёсткую раму облегчает сохранение центровки.
• Конец вала и ступица муфты: отверстие и шпоночный паз ступицы муфты должны соответствовать валу двигателя. Проверьте, подходит ли длина вала, достаточная для шкива, и для ступицы муфты.
• Монтажное исполнение: в приводах через муфту наиболее распространён двигатель на лапах B3. Если двигатель будет присоединяться к машине через промежуточный фланец, обсуждается фланцевый вариант. Монтажные исполнения предлагаются в зависимости от габарита, а размер фланца подтверждается при заказе.

Диаметр и длина вала, высота оси вращения и расстояние между отверстиями лап приведены по габаритам в техническом и продуктовом каталоге и в 2D-чертежах. Проектируйте основание по этим чертежам.

Центровка: главная работа в приводе через муфту

Ремень до некоторой степени прощает небольшие ошибки центровки. Муфта же жёстко связывает валы двигателя и машины и передаёт ошибку прямо на подшипники. Упругие муфты компенсируют часть несоосности, но этот допуск не повод отказываться от центровки.

• Параллельное смещение: валы параллельны, но их оси смещены вверх-вниз или влево-вправо. Обычно исправляется прокладками и боковыми отжимными болтами.
• Угловое смещение: оси валов расположены под углом друг к другу. Проявляется в том, что зазор между полумуфтами неодинаков по окружности.
• «Мягкая лапа»: если одна из лап двигателя не прилегает полностью к основанию, при затяжке болта корпус деформируется и центровка нарушается. Перед центровкой каждую лапу проверяют отдельно.
• Зазор муфты: соблюдается зазор между полумуфтами, указанный изготовителем муфты; осевое перемещение двигателя не должно сжимать муфту.

В простых случаях центровку выполняют линейкой и щупами, в точных работах — индикаторами часового типа или лазерным прибором для центровки. Ориентиром служат значения, допускаемые изготовителем муфты. После первого пуска рекомендуется повторно проверить центровку, когда двигатель и машина выйдут на рабочую температуру. Первые шаги подачи напряжения описаны в нашей статье о вводе в эксплуатацию.

Пример: перевод ремённого смесителя на привод через муфту (гипотетический)

Приведённая ниже последовательность — гипотетический пример, составленный для пояснения, а не реальное применение у клиента. Допустим, смеситель работает от двигателя 7,5 кВт, 1460 об/мин через ремень и шкивы. Измеренная частота вращения вала машины — около 970 об/мин.

• Рассчитайте отношение: 1460 / 970 ≈ 1,5. При соединении через муфту тот же 4-полюсный двигатель разогнал бы машину примерно в 1,5 раза.
• Определите число полюсов: целевая частота близка к номинальной частоте 6-полюсного двигателя. В линейке HEM Motor модель 160M-6, чугунный корпус на 7,5 кВт имеет номинальную частоту 970 об/мин.
• Переоцените нагрузку: останется ли мощность 7,5 кВт, проверяют с учётом нагрузки смесителя, плотности продукта и условий пуска. В этом примере принято, что мощность не меняется.
• Перепроектируйте основание: поскольку габарит 160M, высота оси и отверстия лап отличаются от старого двигателя 132M. Общая рама готовится по техническому чертежу с учётом высоты вала машины.
• Отцентруйте и проверьте: устраняется «мягкая лапа», параллельное и угловое смещение доводятся до значений муфты, после первого пуска выполняется проверка центровки в горячем состоянии.

Другие примеры моделей близкой мощности

• 160M-4, чугунный корпус: 11 кВт (15 HP), 4 полюса, 1465 об/мин, IEC 160M, 400/690 V (Δ/Y), 50 Hz, IP55, класс изоляции F.
• 160L-6, чугунный корпус: 11 кВт (15 HP), 6 полюсов, 970 об/мин, IEC 160L, 400/690 V (Δ/Y), 50 Hz, IP55, класс изоляции F.

При 11 кВт у 4- и 6-полюсной моделей одинаковая высота оси 160, но 160M и 160L различаются расстоянием между лапами и длиной корпуса. Актуальные цены указаны на страницах товаров.

Какие данные передать нам при переходе на привод через муфту

• Фото таблички существующего двигателя (мощность, частота вращения, габарит, напряжение)
• Диаметры шкивов двигателя и машины или измеренную частоту вращения вала машины
• Тип машины, характер нагрузки, условия пуска и продолжительность работы в сутки
• Высоту и диаметр вала машины и тип применяемой муфты
• Монтажное исполнение (B3, фланцевое или B35) и состояние основания
• Напряжение сети и способ пуска

Подходящие модели и актуальные цены смотрите на странице купить электродвигатель. Если вы напишете нам, приложив данные шкивов и табличку двигателя, через страницу отправки таблички или страницу контактов, мы вместе определим частоту вращения и модель, подходящие для привода через муфту.