Сервис-фактор мотор-редуктора

Перед тем как выбрать мотор-редуктор для станка, конвейера или другого оборудования, важно оценить не только передаточное отношение и габариты, но и сервис-фактор. Это специальный коэффициент, который показывает, выдержит ли привод реальные нагрузки и насколько надёжной и долговечной будет его эксплуатация.

Что такое сервис-фактор мотор-редуктора

Сервис-фактор мотор-редуктора (часто пишут SF или f.s.) — это коэффициент, характеризующий, насколько рабочий момент на валу отличается от допустимого номинального момента узла.

Если говорить проще:

• значение 1,23 означает, что мотор-редуктор устойчиво работает при увеличении нагрузки примерно на 23 % относительно номинальной;
• значение 0,89 показывает, что приводу нельзя отдавать полную паспортную нагрузку — безопасный уровень примерно 89 % от номинала.

Такой коэффициент безопасности определяют опытным путём: мотор, редуктор и привод в сборе нагружают, имитируя реальные условия, и смотрят, как узел ведёт себя по моменту, нагреву, износу и инерции.

Важный момент: сервис-фактор считают только для мотор-редуктора, то есть готового привода, где в одном корпусе объединены редуцирующая часть и электродвигатель. Для отдельного редуктора по умолчанию принимают значение f.s. = 1.

Зачем учитывать сервис-фактор

Правильно подобранный сервис-фактор:

• повышает надёжность привода;
• обеспечивает приемлемый ресурс по часам работы;
• помогает избежать излишнего «запаса на всякий случай», который ведёт к лишним затратам на мощный мотор и обслуживание;
• снижает риск аварий и внеплановых остановок оборудования.

Именно поэтому многие зарубежные производители (Motovario, Siti, TOS Znojmo и другие) давно включают этот коэффициент в свои методики подбора привода. В России сервис-фактор активно используют при выборе червячных мотор-редукторов серий 6МЧ, 7МЧ, 8МЧ, 9МЧ и их аналогов NMRV для конвейеров, смесителей и другого промышленного оборудования.

Как определяется сервис-фактор мотор-редуктора

Базовая зависимость

В общем виде сервис-фактор описывает отношение двух моментов:

где:

• номинальный – предельный крутящий момент (максимум, который может передавать редуктор, рассчитанный на ресурс в 10 тыс. часов и имеющий собственный f. s., равный единице);
• рабочий – фактический крутящий момент, который передает механизм с электрическим двигателем заданных характеристик.

Для примера расчета сервис-фактора мотор-редуктора возьмем популярную модель NMRV 150 с передаточным отношением 60 и электрическим двигателем мощностью 5,5 кВт.

Чем выше коэффициент, тем больше запас по моменту имеет привод при работе на конкретном оборудовании.

Пример для мотор-редуктора NMRV 150

Возьмём червячный мотор-редуктор NMRV 150 с передаточным отношением 60 и мотором мощностью 5,5 кВт.

1. По каталогу известно, что для этого привода номинальный момент Mном =990 Н*м.
2. Рабочий момент Mраб определяют через мощность и частоту вращения:
   Mраб = (P * 9549 / n) * 0,738
   где:
   • P — мощность мотора (5,5 кВт);
   • n — скорость на выходе, об/мин;
   • 9549 и 0,738 – константные элементы, позволяющие подставлять в формулу показатели в тех единицах измерения, которые приняты для расчетов без перевода в другие величины.
   Для нашего случая получается около 807,49 Н*м.
3. Подставляем в выражение:
   f.s. = 990 / 807,49 ≈ 1,23.

Полученное значение говорит, что такой мотор-редуктор NMRV можно без опасений ставить на привод с равномерной нагрузкой: запас по моменту достаточен, а эксплуатация не будет избыточно жёсткой для узла.

От чего зависит сервис-фактор мотор-редуктора

На значение коэффициента одновременно влияют несколько факторов.

1. Характер нагрузки и инерция системы
   

   Для удобства нагрузки делят на три класса:

   • Класс A — равномерная нагрузка
     Небольшие колебания момента, плавный запуск, умеренная инерция.
     Примеры оборудования: вентиляторы, лёгкие ленточные конвейеры, шнековые транспортеры для сыпучих материалов, небольшие смесители, системы управления.
   • Класс B — средние колебания
     Момент меняется заметнее, присутствуют периодические пики.
     Здесь работают намоточные приводы, деревообрабатывающие станки подачи, грузовые подъёмники, крановые приводы, конвейеры для тяжёлых материалов, бетоносмесители.
   • Класс C — сильные колебания и высокая инерция
     Резкие удары по валу, частые реверсы, тяжёлые изделия.
     Это прессы, ножницы, дробилки, тяжёлые подъемники, центрифуги, вибраторы, ковшовые элеваторы и похожие установки.

   Для оценки динамики применяют параметр fa, который учитывает инерцию рабочей машины и ротора (Je и Jm). Для разных классов нагрузки принимают ориентировочные интервалы:

   • A: fa ≤ 0,3
   • B: fa ≤ 3
   • C: fa ≤ 10

   Чем больше инерция и ударность процесса, тем выше требуется сервис-фактор.

2. Длительность ежедневной работы

   В методиках подбора учитывают, сколько часов в сутки работает привод:

   • до 3–4 часов;
   • 8 часов в смену;
   • круглосуточно.

   При длительной работе мотор-редуктор сильнее греется, возрастает нагрузка на смазку и опоры вала, поэтому для непрерывных режимов выбирают более высокие значения f.s.

3. Частота пусков

Частые пуски и остановки — дополнительный стресс для привода:

• каждый запуск сопровождается кратковременным ростом момента и токов в электродвигателе;
• во время торможения ударные нагрузки передаются на вал и редуцирующие пары.

Поэтому при числе пусков в час, близком к верхним значениям, используют более «жёсткие» приводы с повышенным сервис-фактором и продуманной системой обслуживания.

Как применять сервис-фактор на практике

Чтобы подобрать мотор-редуктор под конкретное оборудование, удобно идти по шагам:

1. Определить класс нагрузки (A, B или C) по характеру процесса и инерции машины.
2. Уточнить продолжительность работы в сутки и частоту пусков.
3. По таблицам производителя найти рекомендуемый сервис-фактор для таких условий.
4. Выбрать привод (червячный, цилиндрический, конический или коническо-цилиндрический), у которого рассчитанный f.s. для данного мотора и нагрузки не ниже требуемого.

Практика показывает, что применение приводов с f.s. существенно выше 10 экономически невыгодно: растут габариты, стоимость и обслуживание, а реальный прирост надёжности минимален.

Почему важно учитывать сервис-фактор при выборе мотор-редуктора

Игнорирование сервис-фактора приводит к двум типичным ошибкам:

• Недогруженный привод.
  Берут слишком «крупный» мотор, который большую часть времени работает далеко от своего оптимального режима. КПД снижается, увеличиваются расходы на электроэнергию и обслуживание.
• Постоянная перегрузка.
  Мотор-редуктор формально подходит по мощности, но его коэффициент по моменту слишком мал для реальной нагрузки. В результате растёт температура, ускоренно изнашиваются зубчатые пары, опоры валов и уплотнения.

Когда же сервис-фактор учтён, привод работает в разумных пределах по моменту, обеспечивает требуемую долговечность и сохраняет надёжность всего привода в течение заявленного срока эксплуатации.

Сервис-фактор мотор-редуктора — это не абстрактный параметр из каталогов, а реальный коэффициент, который связывает номинальный момент редуктора, нагрузку на валу и режим работы оборудования.

Учитывая характер нагрузки и инерцию привода, число часов в сутки, частоту пусков и остановок, можно осознанно подобрать мотор-редуктор с нужным сервис-фактором и обеспечить надёжную, экономичную эксплуатацию привода без лишних рисков и затрат на ремонт.