Выбор планетарного редуктора для конвейерного привода —
Направляющие для ленточных, цепных, роликовых и винтовых конвейеров

Конвейеры представляют собой крупнейшую категорию применения планетарных редукторов в корейской промышленности — пищевая промышленность, логистика, металлургия, автомобильная промышленность и химическая промышленность — все они зависят от конвейеров, работающих непрерывно в три смены. Несмотря на такой объем, выбор редуктора для конвейера часто осуществляется неоптимально: крутящий момент оценивается, а не рассчитывается, условия запуска игнорируются, а условия эксплуатации рассматриваются как стандартные, хотя на самом деле они агрессивны.

Четыре основных типа конвейеров, используемых в корейской промышленности, имеют свои отличительные основные характеристики, определяющие выбор редуктора. Применение неправильного приоритета — например, люфт для конвейера, требующего пускового момента, или номинальный момент для винта, требующего самоблокировки, — приводит к предсказуемым отказам:

Для расчета полного крутящего момента редуктора привода ленточного конвейера необходимо учитывать четыре компонента: эффективное натяжение ленты для перемещения загруженного материала, потери натяжения ленты, составляющую силы тяжести при наклоне и коэффициент запуска. Исключение любого из этих компонентов приведет к тому, что редуктор будет иметь недостаточный размер.

Пример работы — конвейер для слябов корейского сталелитейного завода: Масса материала на ремне 8000 кг, масса ремня 600 кг, угол наклона θ = 5°, радиус шкива r = 0,25 м, коэффициент трения ремня μ = 0,04, КПД привода η = 0,96.

Выбор коэффициента сервиса — применение конвейерных систем в Корее

Наиболее распространенная причина поломки редукторов на корейских конвейерах — это не износ или усталость при нормальной работе, а разрушение на срез или перегрузка зубьев при первом запуске в течение дня или после отключения электроэнергии, в результате которого лента оказывается полностью загружена. Инженеры, выбирающие редукторы на основе крутящего момента в установившемся режиме работы, отдают предпочтение самым простым, а не самым сложным условиям эксплуатации.

Пусковой момент на загруженном конвейере отличается от рабочего момента тремя способами. Во-первых, статическое натяжение ленты выше динамического — лента и материал должны быть ускорены из состояния покоя против статического коэффициента трения ленты, который на 20–501 Тл выше его кинетического коэффициента. Во-вторых, инерция загруженной ленты, материала и вращающихся шкивов должна быть ускорена с нулевой скорости. В-третьих, холодными корейскими утрами адгезия материала и жесткость ленты дополнительно увеличивают пиковый момент отрыва.

Практическое решение: указать коробку передач. T_rated = T_running × SF Используйте соответствующий коэффициент запаса прочности из приведенной выше таблицы. Не пытайтесь рассчитать точный пусковой момент — коэффициент запаса прочности уже учитывает типичные пиковые значения при запуске для каждой категории конвейеров. Только для нестандартных применений (очень длинные ленты, обработка замороженных материалов, высокочастотные запуски) подробный расчет пускового момента должен заменить подход с использованием коэффициента запаса прочности.

Для корейских конвейерных установок замена существующих червячных редукторов на Энергосберегающая планетарная серия EP-BPGПри выборе SF необходимо учитывать те же условия запуска, что и у исходного червячного механизма. Более высокая эффективность планетарного редуктора означает, что меньший по размеру двигатель может обеспечить тот же выходной крутящий момент, но его мощность все равно должна быть рассчитана на пиковую мощность при запуске, а не только на рабочую мощность при КПД ≥97%.

Цепные конвейеры, включая пластинчатые конвейеры, ленточные конвейеры и листопрокатные цепные системы, передают приводные усилия посредством дискретных событий зацепления цепи. Каждый раз, когда звено цепи входит в зацепление с ведущей звездочкой, происходит небольшое, но измеримое изменение скорости в приводной системе — периодическая импульсная нагрузка на приводном валу. При высоких скоростях цепи эти импульсы сливаются в почти непрерывную нагрузку. При низких скоростях цепи (ниже 0,5 м/с, что характерно для тяжелых конвейеров корейской сталелитейной и автомобильной промышленности) импульсы представляют собой отдельные механические удары на выходном валу редуктора.

Динамический коэффициент запаса прочности для цепных конвейеров (KA в стандартах DIN) варьируется от 1,25 для гладкой цепи с равномерным шагом на оборудовании с плавным ходом до 2,5 для цепи с сильно неравномерным зацеплением при ударных нагрузках. В корейской пищевой промышленности для тяговой цепи из нержавеющей стали, движущейся со скоростью 0,3 м/с через туннель для обработки охлажденных белковых продуктов, требуется минимум KA ​​= 1,75 — жесткость цепи при низкой температуре увеличивает величину импульса, а безопасная для пищевых продуктов цепь без смазки создает более значительные колебания трения, чем смазанная промышленная цепь.

Шнековые конвейеры — горизонтальные шнеки для транспортировки зерна/порошка/гранул, вертикальные шнековые элеваторы и наклонные смесительные шнеки — предъявляют уникальное сочетание требований к приводному редуктору. Очень низкая скорость вращения на выходе (обычно 20–150 об/мин), высокий постоянный крутящий момент, обусловленный сопротивлением сдвигу материала, а для наклонных или вертикальных установок — необходимость удержания положения при отключении двигателя.

Требование к занимаемой должности: Когда вертикальный винтовой элеватор останавливается, столб материала над шнеком создает гравитационный момент, который пытается привести шнек в обратное вращение — вращая его в обратную сторону и позволяя материалу скользить обратно вниз по трубе. В планетарном редукторе этот обратный момент передается непосредственно на вал двигателя через редуктор (который может вращаться в обратном направлении). Если удерживающего момента сервотормоза двигателя или частотно-регулируемого привода недостаточно, или если отключение питания выводит двигатель из строя, шнек будет вращаться в обратном направлении.

Корейские предприятия по переработке пищевых продуктов и зерна решают эту проблему одним из двух способов: самоблокирующейся ступенью (червячной передачей), которая физически предотвращает обратный ход независимо от состояния двигателя, или электромагнитным пружинным тормозом на валу двигателя, который срабатывает при отключении питания (аварийная система: пружинное усилие удерживает тормоз в закрытом положении, для его разблокировки требуется питание). вертикальный винтовой лифт, удерживающий гравитационный груз В тех случаях, когда отключение электроэнергии может привести к неконтролируемому сползанию материала назад и созданию опасности, самоблокирующаяся червячная передача является предпочтительным решением с точки зрения безопасности — она обеспечивает пассивное удержание, для поддержания которого не требуется электропитание.

Для горизонтальные винтовые конвейеры В тех случаях, когда фиксация положения не требуется, планетарный редуктор обеспечивает преимущества перед червячным редуктором, который исторически доминировал в этой области применения: КПД ≥97% по сравнению с 55–70% для червяка при типичных одноступенчатых передаточных числах 20:1–60:1, герметичная необслуживаемая смазка по сравнению с масляной ванной червяка, требующей периодической замены, и меньший размер двигателя. EP-AH New Line series Данная спецификация отвечает требованиям к высокому крутящему моменту и умеренному передаточному отношению тяжелых корейских шнековых конвейеров для зерна и минералов, достигающим крутящего момента до 9585 Н·м.

Моторизованные роликовые конвейеры для логистики, выполнения заказов в электронной коммерции и сортировки автомобильных запчастей используют отдельные зоны роликов с индивидуальным приводом — каждая зона приводится в движение собственным небольшим редуктором, выходной вал которого напрямую соединен с концом ролика. Физические ограничения очень строгие: редуктор должен помещаться между роликом и боковой направляющей рамы конвейера, как правило, в пределах 60–100 мм общего осевого пространства, при этом выходной вал должен быть соосен с центральной линией ролика.

В корейских логистических центрах роликовые конвейеры обычно работают со скоростью 1–3 м/с, перевозя от 20 до 100 кг грузов на зону. Требуемый крутящий момент на зону невелик — обычно 5–25 Н·м — а передаточное число редуктора находится в диапазоне i=10–50 при использовании двигателя с частотой вращения 3000 об/мин для достижения целевой скорости вращения роликов. Величина люфта не имеет значения: эти зоны представляют собой приводы с разомкнутым контуром управления скоростью.

Для обеспечения компактного осевого пространства, Серия угловых элементов EP-ABR Двигатель располагается перпендикулярно оси ролика — он выступает вбок, а не вдоль оси, что освобождает пространство, ограниченное осевой осью. Это наиболее распространенная схема установки моторизованных роликовых конвейеров в корейских центрах выполнения заказов. Рамы EP-ABR042 и EP-ABR060 (диаметр корпуса 42 мм и 60 мм) соответствуют стандартным зазорам между роликами конвейерной рамы. Стандартная комплектация — класс P2, люфт не имеет значения для зонального управления только скоростью.

Корейские производители конвейеров все чаще используют частотно-регулируемые приводы (ЧРП) в ленточных конвейерных системах, чтобы обеспечить плавный пуск (снижение пикового пускового момента) и работу с регулируемой скоростью (согласование скорости конвейера с производительностью на предыдущем участке). Интеграция ЧРП меняет логику выбора передаточного отношения по сравнению с прямым пуском.

Как частотно-регулируемый привод влияет на выбор коэффициента запаса прочности: Частотно-регулируемый привод (ЧРП) обеспечивает контролируемое ускорение — вместо мгновенного включения двигателя с полным крутящим моментом, ЧРП плавно увеличивает крутящий момент в течение программируемого времени ускорения (обычно 3–10 секунд для конвейеров). Это контролируемое плавное увеличение значительно снижает пиковый пусковой крутящий момент: конвейер, для которого требуется коэффициент SF=2,0 для прямого включения, обычно требует всего лишь SF=1,25–1,5 при плавном пуске с помощью ЧРП. Таким образом, редуктор может быть выполнен в меньшем размере.

Как частотно-регулируемый привод влияет на выбор передаточного отношения: Без частотного преобразователя (ЧП) передаточное число редуктора необходимо выбирать таким образом, чтобы обеспечить заданную скорость вращения ремня при фиксированной номинальной скорости двигателя (обычно 1450 или 2900 об/мин). С ЧП скорость двигателя является переменной — ЧП может работать на номинальной скорости от 50% до 120%. Такая гибкость позволяет выбирать передаточное число редуктора в зависимости от потребностей. средняя рабочая точка Вместо максимальной скорости, частотно-регулируемый привод (ЧРП) подстраивается под требуемую скорость. Практическое преимущество заключается в том, что стандартное передаточное отношение (например, i=25) может использоваться для применений, которые в противном случае потребовали бы нестандартного передаточного отношения (например, i=22,5) без ЧРП.

В
В нашем существующем конвейере используется червячный редуктор с номинальным крутящим моментом 200 Н·м. Мы хотим заменить его на планетарный. Какой размер редуктора EP-BPG нам следует заказать?

Не заказывайте напрямую планетарный редуктор с крутящим моментом 200 Н·м. Вероятно, червячный редуктор был выбран с номинальным крутящим моментом без учета коэффициента запаса прочности — или же он был выбран с запасом именно потому, что коэффициент запаса прочности неизвестен. Сначала рассчитайте фактический рабочий крутящий момент, исходя из параметров конвейера: вес ленты, нагрузка материала, скорость ленты, радиус шкива и угол наклона. Затем примените соответствующий коэффициент запаса прочности (обычно 1,5–2,0 для ленточных конвейеров для пищевой промышленности). Если рассчитанное значение T_rated = рабочий крутящий момент × SF составляет, например, 280 Н·м, то выберите раму EP-BPG с крутящим моментом ≥280 Н·м. Специалисты компании Korea Ever-Power могут рассчитать это значение на основе технических характеристик вашего конвейера и подтвердить правильный размер рамы BPG, включая проверку соответствия размеров выходного вала и фланца существующему креплению червячного редуктора.

В
Мой корейский наружный ленточный конвейер используется на портовом объекте. Какие существуют особые проблемы, связанные с эксплуатацией в зимних условиях?

В корейских портовых сооружениях в Инчхоне, Пусане и Пхохане зимой температура окружающей среды составляет от −5 до −12°C. Это создает три проблемы: (1) Вязкость смазки — смазка EP для планетарных уплотнений рассчитана на минимальную рабочую температуру −10°C и подходит для большинства корейских портов. Проверьте соответствие минимальной рабочей температуры вашего объекта этому пределу; если на вашем объекте температура достигает −12°C, обсудите с компанией Korea Ever-Power возможность использования низкотемпературной смазки. (2) Пусковой момент — как уже обсуждалось, коэффициент запаса прочности при холодном пуске SF=2,5 для нагруженных наружных ремней является консервативной спецификацией для корейских зимних условий. (3) Упрочнение ремня и материала — крутящий момент редуктора должен покрывать повышенный пусковой момент, возникающий из-за холодной резины ремня и замерзания материала, а не только летние условия эксплуатации. Выберите раму редуктора при T_rated = T_running_warm × 2,5 для обеспечения надежности в соответствии со спецификацией для корейских наружных портов.

В
Может ли планетарный редуктор заменить червячный редуктор на вертикальном винтовом элеваторе пищевого производства?

Только если удержание положения при отключении питания рассматривается отдельно. Планетарный редуктор обеспечивает лучшую эффективность и более длительный срок службы, чем червячный редуктор, но он не может самоблокироваться — колонна материала в вертикальном винтовом элеваторе будет создавать обратный привод для планетарного редуктора, когда двигатель выключен. Конфигурация замены требует либо: (а) пружинного электромагнитного тормоза на сервоприводе или асинхронном двигателе — это отказоустойчивое решение (тормоз срабатывает при отключении питания) и позволяет планетарному редуктору справляться с приводом; либо (б) сохранения червячной передачи в качестве конечной ступени после планетарного редуктора — планетарный редуктор обеспечивает снижение скорости и эффективность, а червячная передача обеспечивает самоблокировку. Вариант (б) используется для очень высоких элеваторов, где крутящий момент обратного привода велик, а надежный тормоз с достаточным крутящим моментом нецелесообразен.

В
Как расстояние вылета шкива влияет на выбор подшипников редуктора для приводов головки ленточного конвейера?

Обычно барабаны ленточных конвейеров устанавливаются с валом, выступающим из выходного вала редуктора, и шкивом, расположенным на некотором расстоянии от торца редуктора. Натяжение ленты создает радиальную силу на шкиве, которая действует как изгибающий момент на выходном валу редуктора — величина этого изгибающего момента линейно возрастает с расстоянием от торца редуктора до центра шкива (расстоянием выступа). Технические характеристики редукторов серии Korea Ever-Power EP включают допустимую радиальную силу на эталонном расстоянии выступа от торца вала. Для установок, где шкив установлен дальше от редуктора, чем это эталонное расстояние, допустимая радиальная сила должна быть уменьшена — или должна быть использована серия валов EP-AF с повышенной жесткостью, увеличенный диаметр вала которой обеспечивает значительно более высокую жесткость на изгиб и несущую способность при увеличенном вылете. При выборе редуктора привода барабана всегда уточняйте фактическое расстояние выступа и натяжение ленты — эти два параметра определяют, подходит ли стандартная серия валов или требуется вал с повышенной жесткостью.