Введение
В районах Арктики, а также на многих промышленных объектах, расположенных в зонах с экстремально низкими температурами, работа оборудования сопряжена с серьёзными вызовами. Мороз до минус шестидесяти градусов, резкие перепады температур, высокая запылённость, агрессивные химические среды — всё это требует особого подхода к конструкции редукторов и мотор-редукторов. Кроме того, на многих предприятиях эксплуатируются устаревшие или импортные агрегаты, замена которых затруднена из-за несовпадения посадочных мест и высоты осей. Научно-Технологический Центр «Редуктор» предлагает два самостоятельных, но одинаково важных решения: арктическое исполнение мотор-редукторов и редукторов, а также универсальную замену на стальных плитах. Рассмотрим каждое направление подробно.
Арктическое исполнение: работа там, где минус шестьдесят — не предел
Климатические вызовы и нормативные рамки
В ряде регионов России температура воздуха в зимний период опускается до минус шестидесяти градусов Цельсия. Обычное промышленное оборудование при таком холоде теряет подвижность смазки, уплотнения становятся хрупкими, а в электронике выпадает конденсат. Для этих условий разработано специальное арктическое исполнение редукторов и мотор-редукторов.
Согласно классификации, оборудование может иметь климатическое исполнение УХЛ, ХЛ, О или В. Верхнее значение рабочей температуры для исполнений О и В достигает плюс шестидесяти градусов — то есть диапазон составляет от минус шестидесяти до плюс шестидесяти. Такая широта необходима для круглогодичной эксплуатации в арктической зоне, где летом возможен значительный прогрев.
Уплотнения: что выдерживают мороз
Одна из главных проблем при низких температурах — это манжеты. Многие типы резинотехнических изделий уже при минус тридцати градусах теряют эластичность, трескаются и пропускают смазку. Поэтому для арктического исполнения применяются специальные материалы:
- Нитрил-бутадиеновый каучук группы 3 (NBR группы 3) — сохраняет работоспособность до низких температур, но не рекомендуется нагревать свыше восьмидесяти градусов.
- Тефлон (PTFE) с присадками — химически стоек и морозоустойчив.
- EPDM — этилен-пропиленовый каучук, хорошо работает на холоде.
- Viton GFLT — фторкаучук специальной морозостойкой модификации.
- FVMQ (фторсиликон) — сочетает маслостойкость и низкотемпературную гибкость.
- Полиуретан (PU) — применяется в ответственных узлах.
Кроме того, в арктических редукторах активно используются лабиринтные уплотнения и сальниковая набивка — они менее чувствительны к морозу, чем обычные резиновые манжеты. Однако для высокоскоростных валов предпочтение отдаётся именно специальным манжетам.
Подогрев масла: обязательное условие пуска
Обычное редукторное масло, например CLP220, застывает уже при минус восемнадцати градусах. При арктических температурах оно превращается в твёрдую массу. Включать редуктор без предварительного подогрева нельзя — это приведёт к разрушению зубчатых колёс и подшипников.
Решением является подогрев масла во время простоя оборудования. Подогреватель поддерживает температуру масла выше температуры застывания (например, выше минус восемнадцати). Время выхода на режим зависит от начальной температуры: прогрев с минус сорока и с минус шестидесяти отличается существенно.
Альтернатива — использование так называемых «арктических» масел, у которых температура застывания ниже минус сорока градусов. Однако такие масла дороже и не всегда совместимы с некоторыми типами уплотнений. Для редукторов, предназначенных для эксплуатации при температурах ниже минус сорока, наличие подогревателей становится обязательным — они компенсируют разницу между стандартным нижним пределом и реальными условиями.
Подогреватели в электродвигателях
Электродвигатели также нуждаются в защите от холода. Подогреватели встраиваются в обмотки или устанавливаются на корпус. Они обязательны в следующих случаях:
- Применение двигателя исполнения У, Т или ОМ вместо требуемых УХЛ, О или В.
- Наличие тормозного устройства с диском — при образовании росы диск может примерзнуть к статору.
- Циклические изменения влажности с достижением девяноста пяти — девяноста восьми процентов в зоне расположения агрегата.
- Образование конденсата внутри электродвигателя.
- Необходимость сушки двигателя без его разборки.
- Комбинация перечисленных факторов.
Подогреватели могут работать постоянно или включаться автоматически при падении температуры ниже заданного порога.
Подогрев других систем: трубопроводы и масляные магистрали
В арктических условиях подогрев требуется не только самому редуктору, но и сопутствующим коммуникациям. Трубы подачи холодной воды, если они используются в системе охлаждения или пожаротушения, должны либо утепляться, либо оснащаться подогревателями. Задача — обеспечить положительную температуру воды даже при минус шестидесяти на улице.
Патрубки масляной системы, соединяющие редуктор с фильтрами, теплообменниками или насосами, также теплоизолируются. Важно, чтобы температура масла в них нигде не опускалась ниже температуры застывания, иначе образуются пробки.
Контрольно-измерительные приборы и автоматика в Арктике
К приборам, устанавливаемым на редукторы и мотор-редукторы арктического исполнения, предъявляются особые требования. Они сами должны иметь климатическое исполнение УХЛ, О или В.
Манометры, особенно вибростойкие, заполняются силиконом — это предотвращает замерзание и демпфирует пульсации. При температурах ниже минус сорока энкодеры (датчики положения вала) закрываются термочехлами с электрическим подогревом. Питание на термочехол подаётся постоянно, пока действуют экстремальные температуры. Также термочехлы могут использоваться для других чувствительных элементов КИПиА.
Преобразователи частоты и устройства плавного пуска
Сложный вопрос — размещение преобразователей частоты и устройств плавного пуска. Их собственная нижняя рабочая температура обычно составляет минус десять градусов. Если такое оборудование устанавливается на улице или в неотапливаемом помещении (что часто бывает на промыслах, полигонах, в удалённых военных городках), его необходимо помещать в отапливаемые шкафы.
(Фото: пример всепогодного термошкафа с кабельным обогревом ШТ-К)
Шкаф проектируется так, чтобы при наружной температуре минус шестьдесят градусов внутри поддерживалось не ниже минус десяти. В этом же шкафу могут монтироваться реле управления тормозом, вентиляторы и автоматические выключатели. Сами шкафы, как правило, не крепятся на корпусе редуктора из-за больших габаритов и вибрации — они устанавливаются рядом на отдельном основании.
Редукторы и мотор-редукторы на стальных плитах: универсальный инструмент замены
Проблема устаревшего парка и импортозамещения
На многих предприятиях оборонно-промышленного комплекса до сих пор эксплуатируются редукторы, разработанные ещё в советское время: МРЧ, Ц2У, ЦТНД, РМ, а также импортные агрегаты различных марок. Со временем они изнашиваются, а их производство либо прекращено, либо не соответствует современным требованиям по энергоэффективности и нагрузочной способности.
Прямая установка нового редуктора вместо старого часто невозможна из-за различий в:
- высоте оси выходного вала;
- расстоянии между крепёжными отверстиями (крепёжной базе);
- диаметрах входного и выходного валов;
- габаритных размерах.
Капитально переделывать фундаменты или рамы — дорого и долго. Решение найдено: стальные плиты (или пластины) толщиной до трёхсот десяти миллиметров, которые позволяют адаптировать современный редуктор под старые посадочные места.
Конструкция и назначение плит
Плита — это, как правило, толстая стальная пластина с обработанными поверхностями и отверстиями. Она крепится к существующему фундаменту (или раме), а на неё уже устанавливается новый редуктор. За счёт разной толщины плиты и расположения отверстий достигаются:
- Выравнивание высоты оси выходного вала — чтобы вал нового редуктора оказался точно на той же высоте, что и у старого (это критично для соосного соединения с машиной-потребителем).
- Совпадение крепёжной базы — расстояния между отверстиями по длине и ширине могут быть увеличены или уменьшены за счёт переходных элементов в плите.
- Компенсация разницы в длине — особенно важно при замене мотор-редукторов, где электродвигатель может быть длиннее или короче.
Плиты — это полноценное инженерное решение, которое просчитывается на прочность, жёсткость и виброустойчивость.
Какие агрегаты можно заменить с помощью плит
Замена мотор-редукторов серии МРЧ
Некогда широко распространённые мотор-редукторы МРЧ (например, МРЧ-63, МРЧ-80) имели исполнения на лапах (М1, М2) и на пластинах (Р1, Р2). Их особенностью было безмуфтовое соединение электродвигателя с редуктором. Прямая замена на современные серии 6МЧ или МЧ невозможна из-за разных диаметров выходных валов.
Так, у МРЧ-63 выходной вал толще, чем у стандартного 6МЧ-63. Поэтому вместо прямой замены используют старший типоразмер — 6МЧ-75 — и устанавливают его на плиту. Плита не только выравнивает высоту оси, но и обеспечивает переход на крепёжные размеры исходного МРЧ. Аналогично МРЧ-80 заменяется на 6МЧ-90 с плитой.
Замена редукторов Ц2У, ЦТНД, РМ
Советские цилиндрические редукторы Ц2У (двухступенчатые), ЦТНД (тяжёлые) и РМ сегодня успешно заменяются сериями 6Ц2В, 6Ц2 и 6Ц3 (тандем). Главное условие — чтобы номинальный момент нового редуктора был не ниже, а частота вращения выходного вала отличалась не более чем на пять процентов.
Например:
- Редуктор Ц2У-200 может быть преобразован в 6Ц2В-77 с установкой на плиту высотой сто пять миллиметров.
- Ц2У-315 при определённых передаточных отношениях заменяется на 6Ц2-5.
- ЦТНД-350 — на 6Ц2-6.
- ЦТНД-630 — на 6Ц3-10.
Все эти варианты реализуются с помощью плит, которые компенсируют разницу в высоте оси и крепёжных размерах.
Замена импортных редукторов (Росси и др.)
Для зарубежных редукторов, у которых высота оси вращения больше, чем у отечественных аналогов серий 6МЦ2С, 6МЦ3С, 6МЦ2В, 6МЦ3В, 6МЦКЦ, также применяются плиты. Если крепёжная база заменяемого редуктора не меньше, чем у предлагаемого нового, то установка на плиту позволяет сохранить все присоединительные размеры.
Плита при этом может иметь сложную конфигурацию: ступенчатую форму, дополнительные проставки или переходные фланцы.
Вариаторы на плитах
Особый случай — замена цепных вариаторов (например, ВЦ1, ВЦ3, а также импортных Р1, Р3) на современные вариатор-редукторы. Такое изделие строится на базе фрикционного вариатора (без цепей, с регулированием за счёт раздвижных конусов или дисков) и цилиндрического редуктора серии 6Ц2В. Диапазон регулирования частоты вращения — один к пяти.
Для замены цепного вариатора мощностью до двадцати двух киловатт наиболее близкими по межосевому расстоянию (расстоянию между входным и выходным валами) являются:
- 6МЦ2В-67 — для замены ВЦ1, Р1, R1;
- 6МЦ2В-87 — для замены ВЦ3, Р3, R3.
Вариатор-редуктор монтируется на плите, которая обеспечивает совпадение посадочных мест старого агрегата.
Критерии подбора заменяющего редуктора (без привязки к исполнению)
При выборе редуктора на плиту необходимо проверить несколько параметров:
- Номинальный момент нового редуктора — должен быть не меньше, чем у заменяемого (лучше с запасом).
- Частота вращения выходного вала — допустимое отклонение не более пяти процентов, иначе изменится скорость работы машины.
- Высота оси вращения — у нового редуктора она должна быть меньше или равна исходной, иначе плита не поможет.
- Диаметры валов (входного и выходного) — у нового они должны быть не меньше, иначе потребуются переходные втулки (что нежелательно).
- Степень защиты оболочки — должна соответствовать условиям эксплуатации.
- Сервис-фактор — коэффициент, учитывающий режим нагрузки; он не должен сильно отличаться от исходного.
- Климатическое исполнение — если нужна арктика, то заказывается арктическое исполнение (первая часть статьи) в сочетании с плитой.
Для мотор-редукторов добавляются требования по мощности, напряжению и типу электродвигателя. Недопустимо, например, заменять взрывозащищённый двигатель на общепромышленный — это угрожает безопасности. Также нельзя ставить асинхронный двигатель вместо синхронного или высокомоментного двигателя постоянного тока вместо стандартного асинхронного из-за разницы механических характеристик.
Порядок заказа редукторов и мотор-редукторов на плитах
При обращении в НТЦ «Редуктор» заказчик должен указать марку заменяемого агрегата (или прислать чертёж) и марку предлагаемого нового (либо попросить подобрать аналог по техническим параметрам).
Типовая формулировка для заказа:
«6МЧ-75ES… на плите с сохранением присоединительных размеров мотор-редуктора МРЧ-63-…»
Если требуется арктическое исполнение, оно добавляется отдельным требованием. В ответе на заказ в обозначении изделия может появиться символ «Сп» (специальное исполнение), что подтверждает нестандартную конструкцию.
Важное замечание: в мотор-редукторах серий МЧ и 6МЧ электродвигатель соединяется с редуктором через муфту, поэтому общая длина получается больше, чем у МРЧ. Если в комплекте с МРЧ поставлялись преобразователь частоты и кабели, то для новых серий их необходимо заказывать отдельно. При отсутствии тормоза на двигателе возможна поставка преобразователя частоты в исполнении IP54 без шкафа — при условии, что температура в месте установки не опускается ниже минус десяти градусов. Для арктики же, как описано в первой части, требуется отапливаемый шкаф.
НТЦ «Редуктор» ждёт ваши заказы
Уважаемые читатели! Мы рассмотрели две важнейшие технологии, позволяющие решить проблемы эксплуатации редукторного оборудования в самых суровых условиях и при замене устаревших агрегатов.
- Арктическое исполнение (манжеты из специальных материалов, подогрев масла и двигателей, термочехлы для энкодеров, отапливаемые шкафы для частотников) гарантирует работоспособность при температурах до минус шестидесяти градусов.
- Редукторы и мотор-редукторы на стальных плитах дают возможность заменить любые модели — МРЧ, Ц2У, ЦТНД, РМ, импортные аналоги Rossi и другие — без переделки фундаментов и с сохранением всех присоединительных размеров.
Научно-Технологический Центр «Редуктор» предлагает оба решения как по отдельности, так и в комбинации: арктический редуктор на плите для замены старого агрегата на Крайнем Севере. В нашем распоряжении десять каталогов на редукторы и мотор-редукторы — все модели могут быть изготовлены в арктическом исполнении и на плитах по специальному заказу.
Мы готовы:
- подобрать оптимальный аналог под ваш заменяемый агрегат;
- рассчитать плиту с учётом высоты оси, крепёжной базы и диаметров валов;
- оснастить изделие арктическими уплотнениями, подогревателями и термочехлами;
- при необходимости спроектировать вариатор-редуктор на плите или мотор-вариатор-редуктор.
Присылайте ваши заявки, чертежи и фотографии заменяемого оборудования. Специалисты НТЦ «Редуктор» свяжутся с вами, уточнят детали и выставят счёт. Мы работаем для оборонно-промышленного комплекса и гарантируем надёжность в любых широтах.
Ждём ваших заказов!
ООО «НТЦ «Редуктор»
