ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

«Создание нового вида цилиндро-тороидной червячной передачи и на ее базе нового вида редуктора и мотор-редуктора».

Рекомендуемая область пременения

Редукторы и мотор-редукторы общемашиностроительного применения широко используются практически во всех отраслях машиностроения:
- в качестве приводов транспортеров;
- смесителей;
- механизмов перемещения грузов;
- сценического оборудования и т. п.

Назначение, цели и задачи проекта

Улучшение эксплуатационных характеристик стандартных редукторов  и мотор-редукторов, выпускаемых в соответствии с требованиями ГОСТ Р 50891-96 и ГОСТ Р 50968-96.

     Интенсивная работа инженерных и производственных подразделений завода по улучшению эксплуатационных характеристик выпускаемой продукции позволила на основании научных разработок создать передачу нового вида, обладающую уникальными свойствами: цилиндро-тороидную червячную передачу.

Авторские права на передачу и её без люфтовое исполнение защищены патентами на изобретение.

Рис.1    Результаты моделирования положения мгновенных площадок контакта и распределения контактных напряжений в цилиндро-тороидной червячной передаче мотор-редуктора 2МРЦТ-100М-2,7(m=2,9мм,Z1=2,Z2=63).

     После проведения всесторонних экспериментальных исследований кинематических и силовых характеристик в аккредитованной в Системе ГОСТ Р заводской испытательной лаборатории завод, начиная с 2001г. приступил к производству редукторов и мотор-редукторов на базе этой передачи.

Внешний вид редуктора и мотор-редуктора представлены на рис.2 и рис.3

     Новые изделия  для замены редукторов типа 2Ч и мотор-редукторов, построенных на их базе:

Условия эксплуатации.

     Редукторы и мотор-редукторы могут эксплуатироваться в повторно-кратковременном или непрерывном режиме работы продолжительностью до 24 часов в сутки, с нагрузкой постоянной или переменной, одного направления или с периодическим реверсом, с вращением валов в любую сторону без предпочтительности.

     Изделия допускают воздействие кратковременных пусковых перегрузок, превышающих номинальные крутящие моменты на тихоходном валу в два раза. Количество включений при длительности пусковой перегрузки не более 0,5с и частоте пусков не более 10 в час не должно превышать 100000 за весь ресурс. При превышении допустимого количества пусковых перегрузок за весь ресурс работы крутящий момент на выходном валу привода должен быть снижен. За подробными консультациями рекомендуем обращаться к специалистам предприятия.

     Мотор-редукторы предназначены для работы от трехфазной сети переменного тока напряжением 220 или 380В частотой 50Гц (величина напряжения питания оговаривается при заказе продукции). Регулируемые исполнения мотор-редукторов с двигателями мощностью до 2,2кВт могут быть поставлены с питанием от однофазной сети напряжением 220в или трехфазной сети напряжением 380В, сдвигателями мощностью более 2,2кВт - только с питанием от трехфазной сети напряжением 380В.

     Допускаемая температура окружающей среды при эксплуатации составляет от минус 40 до50°С. При температуре воздуха ниже минус 0°С перед первым включением, и после остановки более чем на 30 мин. редукторы и мотор-редукторы, кроме исполнений с пониженным пусковым моментом и исполнений со встроенным электроподогревателем масла, следует предварительно подогревать до состояния, обеспечивающего вращения валов с номинальной частотой.

Климатическое исполнение.

     Климатическое исполнение изготавливаемой продукции - У или ТС категории размещения 2 или 3 по ГОСТ15150. Возможно изготовление изделий климатического исполнения У категории размещения 1 (эксплуатация на открытых площадках).

Коэффициент полезного действия.

     За счет высокого качества изготовления и применения только специализированных, обогащенных противоизносными добавками смазочных материалов обеспечиваются высокие коэффициенты полезного действия выпускаемой продукции.

     Коэффициент полезного действия зависит от следующих основных факторов:

 - передаточного числа ступени редуктора;

 - частоты вращения быстроходного вала;

 - температуры смазки.

Номинальные значения коэффициента полезного действия обеспечиваются при работе редукторов (мотор-редукторов) с номинальными крутящими моментами на тихоходном валу.

      Необходимо учитывать снижение коэффициента полезного действия червячных передач при частоте вращения входного вала ниже 1500об/мин (например, при использовании двигателей с номинальной частотой вращения 1000об/мин и 750об/мин) и возможность при этом увеличения их нагрузочной способности.

Самоторможение тихоходного вала.

     Самоторможение означает невозможность вращения или поддержания вращения тихоходного вала при воздействии на него крутящего момента.

     Самоторможение тихоходных валов обеспечивается в червячных (в т.ч. цилиндро-тороидных) передачах с углом наклона витка червячного вала равным или меньшим 3,5°. Это условие обеспечивается только в редукторах и мотор-редукторах с межосевым расстоянием до 80мм и с передаточными числами равными или большими 50. Для повторно-кратковременных режимов работы возможна разработка и изготовление червячных передач, обеспечивающих самоторможение выходного вала при других межосевых расстояниях и передаточных числах редукторов.

     При необходимости использования самоторможения тихоходного вала рекомендуется использовать мотор-редукторы со встроенным электромагнитным тормозом. Питание тормоза осуществляется от однофазной сети переменноо тока напряжением 220В или от сети постоянного тока напряжением 24В.

     С целью улучшения эксплуатационных характеристик стандартных передач завод производит замену одноступенчатых цилиндрическо-червячных редукторов на двухступенчатые.

     Изготавливаемые заводом двухступенчатые цилиндрическо-червячныередукторы отличаются от одноступенчатых аналогов расширенным рядом передаточных чисел (от 8 до 200 включительно).
     При формировании параметрического ряда передаточных чисел используются только червячные пары с оптимальными геометрическими характеристиками, за счёт чего исключаются исполнения редукторов с малой нагрузочной способностью. Так допускаемых крутящие моменты на тихоходном валу у цилиндрическо-червячного редуктора 2РЦЧ-100 и его одноступенчатого аналога-редуктора Ч-100М отличаются несущественно для передаточного числа 31,5 и имеют существенные отличия для передаточных чисел 25 (540Нм вместо 370Нм), 63 (460Нм вместо 300Нм), 80 (460Нм вместо 280Нм).
     Червячные и цилиндрические передачи собираются в едином корпусе, что обеспечивает более высокую жесткость и точность взаимного положения валов по сравнению с поставляемыми другими фирмами вариантами с отъемными ступенями.
     Основные присоединительные размеры цилиндрическо-червячных редукторов соответствуют одноступенчатым аналогам, что позволяет применять их без существенных доработок исполнительных механизмов, эксплуатирующихся  у  потребителей.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Нагрузочная способность изделий (допускаемый крутящий момент на выходном валу и допускаемые радиальные консольные нагрузки на валах) рассчитаны исходя из условия обеспечения ресурса работы:

 - червячные (в т.ч. цилиндро-тороидные) передачи - не менее 10000 часов;

 - цилиндрические передачи - не менее 25000 часов;

 - подшипники - не менее 5000 часов для червячных, цилиндрическо-червячных и цилиндро-тороидных редукторов и мотор-редукторов (на практике случаи выхода из строя подшипников случаются крайне редко и только при превышении допускаемых консольных нагрузок на валах).

Полный срок службы редукторов и мотор-редукторов составляет 5,5 лет.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

     Перспективным направлением модернизации является примение блочно-модульного принципа при расчете новых передач.

     Блочно-модульный принцип, применяемый при разработке конструкции производимой заводом продукции позволяет за счет соединения между собой различных типов редукторов и мотор-редукторов изготавливать приводную технику с увеличенной нагрузочной способностью и с большими передаточными числами(например в качестве тихоходной ступени может быть использована редукторная часть мотор-редуктора 4МЦ2С-160, в качестве промежуточной ступени - редуктор Ч-100М, в качестве быстроходной ступени - мотор-редуктор МРЧ-40М1. Допускаемый крутящий момент на валу такого изделия составит 3000Нм, частота вращения тихоходного вала- до 0,025 об/мин, передаточное число до 62500).

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

     По сравнению с известными видами червячных передач цилиндро-тороидное зацепление:

 - реализует более высокие коэффициенты перекрытия, обеспечивая одновременное зацепление до 6 и более зубьев. Указанная особенность приводит к снижению контактных напряжений и к увеличению на 50...90% нагрузочной способности (увеличению ресурса работы при равных условиях эксплуатации), повышению точности передачи на 2 степени (до 6 степени точности по нормам плавности по ГОСТ3675 вместо 8 для редукторов общемашиностроительного применения);

 - обеспечивает за счет больших углов между контактными линиями и направлениями векторов скорости скольжения гарантированное образование несущего гидродинамического масляного слоя между рабочими поверхностями (аналогично глобоидной и спироидной передачам), что исключает возможность возникновения задира и последующего интенсивного износа зубьев, перегрева и выхода из строя редуктора;

 - уменьшает на 70% радиальное усилие на червячном валу и снижает его прогиб под воздействием крутящего момента, прикладываемого к колесу, что повлечет использовать передачу при воздействии больших динамических перегрузок, возникающих при включении приводов и разгрузить подшипники в опорах валов;

 - благодаря симметричному расположению венцов колеса с обеих сторон червячного вала уменьшает отклонение колеса от средней плоскости при сборке редуктора и резко, до 2часов вместо допустимых по ГОСТ Р 50891-96 40 часов, снижает время приработки передачи.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Для повышения технико-экономических показателей трудо-энерго-природосбережения заводом специально были разработаны морозоустойчивые исполнения редукторов и мотор-редукторов:

Исполнения с пониженным пусковым моментом.

     Конструктивные исполнения редукторов и мотор-редукторов с пониженным пусковым моментом предназначены для снижения потерь энергии двигателя при включении при температуре окружающего воздуха ниже 0°С.

     Новое конструктивное исполнение позволяет эксплуатировать изготавливаемые заводом редукторы и мотор-редукторы в следующих режимах:
          - при температуре окружающего воздуха до минус 30°С - допускается включение под нагрузкой без предварительного нагрева;
          - при температуре окружающего воздуха от минус 30°С до минус 40°С включительно - допускается включение без нагрузки без предварительного нагрева, воздействие рабочей нагрузки допускается после 5 минут работы вхолостую.

Исполнения со встроенным подогревателем масла.

     При необходимости включения изделий под нагрузкой при температуре воздуха минус 40°С червячные редукторы и мотор-редукторы с межосевым расстоянием 100мм и более могут быть укомплектованы встроенным электроподогревателем масла.
     Электроподогреватель содержит специальные полупроводниковые элементы со свойством автоматического отключения при достижении температуры масла заданной величины, при этом исключается возможность перегрева и выхода из строя редуктора с включенным подогревом.
     Электроподогреватель подключается к однофазной сети переменного или постоянного тока напряжением 24В и должен подключаться не менее, чем за один час до запуска в работу редуктора или мотор-редуктора.

Новые потребительские свойства продукции

Модернизированые редукторы новых серий 2Ч-М1 и РЦТ-М1, и мотор-редукторы - МРЧ-М2 и МРЦТ-М2 обеспечивают:

- возможность установки прогрессивной цилиндро-тороидной передачи с увеличением на 40%...90% нагрузочной способности и повышением на 2 степени кинематической точности;

- возможность легкой установки и быстрой замены без каких-либо доработок трехфазных асинхронных двигателей типа АИР со стандартными присоединительными размерами (для мотор-редукторов);

- повышенную жесткость корпусных деталей;
- повышенную точность расположения и минимальную величину радиального биения тихоходного вала;

- отсутствие контактного изнашивания в соединении тихоходный вал - ступица червячного колеса;

- повышенную надежность уплотнений, минимальное количество герметизируемых соединений корпусных деталей;

- дополнительные посадочные поверхности для использования в навесном исполнении, в т.ч. в исполнении с реактивной штангой.

По присоединительным размерам редукторы и мотор-редукторы новых серий максимально приближены к заменяемым аналогам.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Продукция соответствует государственным стандартам.

Стадия и уровень разработки

Серийный выпуск новой техники планируется начать в 2007 году.

Предлагаемые инвестиции

Сведения отсутствуют

Рынки сбыта

Сегодня потребителями продукции завода являются несколько тысяч предприятий, среди которых ОАО "ГАЗ", ЗАО "Вологодская подшипниковая корпорация", АК "Туламашзавод", ОАО "Завод "Продмаш", г.Прокопьевск, ОАО "Орелпродмаш", ОАО "Московский шинный завод", ОАО "Ярославский шинный завод", ОАО Новосибирский завод химическиих концентратов", ОАО "Комбинат им.Степана Разина", ОАО "Камская кондитерская фабрика", ОАО"Кропоткинский завод МИССП", ООО "Агрисовгаз", ЗАО "Балтимор-Нева", ОАО "Брестсельмаш", ОАО "РЖД".

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемая в проекте технология не имеет аналогов на мировом рынке аналогичной продукции и услуг.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

Сведения отстуствуют

Дата поступления материала

29.09.2006