通用驱动链的重要一环--西门子最新一代减速电机成功问世

发布时间:2013-11-05

几乎在所有工业领域中都可看到减速电机的身影。虽然能够提供标准和定制减速电机的制造商数以百计,但能提供集成驱动解决方案的供应商却屈指可数。为了向客户提供完美的驱动链解决方案,西门子公司经过数年努力,成功研制出全新一代减速电机。

近些年来,机器和设备的能效一直受到人们的密切关注。除能效外,驱动技术解决方案的精准设计和实现也非常重要。因此,若能提供涵盖整个驱动链的完美集成解决方案,从方案设计、系统实现一直到交付使用,将不啻为一种好途径。但要把来自不同制造商的部件都集成到同一个系统中却并非易事。

如今,西门子另辟蹊径,向世人展示出一种独具创意的崭新理念:为了始终保持一流品质,西门子克服重重挑战,将从方案规划、设计一直到后期服务的所有阶段完美集成在一起,并不断优化整个驱动链,旨在能够在全球范围内提供全面的产品和服务解决方案。凭借在2012年汉诺威工业博览会上亮相的全新一代Simogear减速电机系列的成功研制,西门子再次完善了驱动链的重要一环。通过取代众所周知的 Motox 减速电机,Simogear将给设备厂商带来更高的可靠性、通用性、灵活性和更丰富的产品范围(图1、2)。


图1 西门子新一代减速电机 Simogear 在 2012 年的汉诺威工业博览会上闪耀亮相

标准尺寸设计,方便工程实现

一个完美运行的驱动链必定会给汽车、物流和食品饮料等各个行业的物料装卸带来方便,不仅有助于提高企业经济效益,而且还能降低运营成本,提高系统和设备可用性以及服务能力。对设备厂商而言,应用西门子Simogear全新减速电机系列意味着一种前所未有的创新设计方式。

通过采用标准安装尺寸(能够适用于不同中心高、输出轴、底脚和凸缘安装件等),西门子Simogear 全新减速电机支持市场主流的成熟设计准则。这意味着更换供应商或寻找另一家供应商以分摊风险,将变得与花费较小成本对现有驱动系统进行升级改造或重新设计一样容易。

除上述特征外,通过对 Simogear 减速电机的技术细节进行仔细研究还会发现,与市场上其他竞争对手的产品相比,该系列减速电机的性能有了明显改善。例如,在该系列减速电机的两级传动斜齿轮-伞齿轮齿轮箱中,第一级速比非常大,其总传动比介于3.5~60之间。


图2 用于取代之前 Motox 系列减速电机的西门子新型减速电机 Simogear 拥有圆柱齿轮、平行轴斜齿轮、螺旋伞齿轮和涡轮齿轮箱等几种形式

特殊设计简化传动结构

之所以能够实现这一点,是因为西门子采用结构更加紧凑的插入式小齿轮设计,取代了许多知名竞争对手采用的轴装式小齿轮设计。在该设计中,小齿轮不是安装在电动机轴上,而是直接插入到电动机轴孔内。因此,小齿轮的尺寸大大减小,从而使上文提到的第一级传动级的速比显著提高。

这给设备厂商带来的好处显而易见:在某些情况下,可以省去一级传动级,从而提高传动效率。因为按照近似准则,传动级每增加一级,效率便会降低2%。与此同时,因为第一传动级的圆周速度较低,因此,由于浸入油中而带来的噪声和损失也得以降低。并且,由于可以减少一级传动级,所以齿轮箱内的零部件更少,减速电机的重量更轻。

此外,在研制Simogear减速电机的过程中,西门子还考虑到,可以在不必改变安装尺寸的情况下,为齿轮箱配备高效率等级的IE2电动机,甚至效率等级更高的 IE3 电动机。因此,当把效率等级从IE2提高到IE3时,无需改变电动机轴高尺寸(图3)。对工厂厂商而言,这意味着效率等级为IE3的电动机也可以拥有很宽的速比范围。


图3 当工厂厂商决定用效率等级更高的 IE3 电动机取代 IE2 电动机时,无需改变电动机尺寸

采用集成电动机端盖,结构更紧凑

该系列产品的另一大亮点是电动机的集成端盖,以取代其他制造商采用的过度盘加端盖的标准结构。凭借该设计,全新一代 Simogear 减速电机系列减小了机身长度,并且省去了一个接口或密封面,从而令整体结构更加紧凑,维护更加方便。同样的设计还用在了斜齿轮-伞齿轮齿轮箱上,由于小齿轮轴采用了新的轴承布置方式,长度更短,重量更轻(图4)。

此外,对标准部件进行的设计改进还使得 Simogear 减速电机的产品范围比之前的 Motox 减速电机更加丰富。而更加细分的规格和速比等级不仅可提高经济效益,而且还便于设备厂商设计驱动解决方案。

模块化设计,灵活性更强

在电动机方面,Simogear 采用了西门子荣获专利的 Modulog 模块化系统设计原则。该模块化系统的核心是为额定功率介于 0.09 ~200 kW 的 2、4 或 6 极基本型电动机,适合各种国际电源。在电动机尾部,单独配置的小轴能够确保电动机灵活满足性能要求:制动器、逆止器、编码器和风扇均可通过小轴安装到系统中。其优点是这种小轴设计比多种类的转子轴易于搬运和贮存。因此,减速电机可按厂商要求轻松完成配置,且交付周期更短。

齿轮箱的材料选择也体现出西门子对客户需求的高度重视。尤其是对重量要求较高的应用场合,西门子可提供一系列完全采用铝制外壳的低扭矩齿轮箱和相应电动机。此外,规格 29 以下的小型减速电机还配备终身润滑系统。为了延长维护周期,西门子建议尽量使用合成机油。


图4 由于进行了设计改进,因此 Simogear 系列减速电机尤为紧凑高效

一流的软硬件配置,共同打造完美的驱动链

该系列新型减速电机的设计和研发工程师们非常重视齿轮箱的额定扭矩、允许径向力、输出轴直径、轴承使用寿命以及齿轮齿疲劳强度之间的良好平衡。如今,凭借全新一代 Simogear 减速电机,进一步提升了西门子作为完美系统和解决方案合作伙伴的良好形象。在全集成自动化系统中,通过 Simogear 新一代减速电机,西门子可提供涵盖从方案规划、设计一直到后期服务整个驱动链的完美协同解决方案。

由减速电机、各种型号的起动器、分布式外围设备和控制系统组成的硬件,再辅以一系列软件工具,将共同打造完美的驱动链。例如,可用于驱动解决方案设计的 Sizer 软件、能提前计算出准确收益的 SinaSave 软件、可对自动化方案编程的 Step7 编程软件及可对系统部件进行参数设置并让其顺利运行的 Starter 软件。

用户可以使用 SIMOGEAR 选型软件,对新型减速电机 Simogear 进行配置。借助该软件,用户可根据速比、扭矩和额定功率等数据,准确确定合适的减速电机解决方案。该软件不仅能够提供诸如报价、交付时间和订货号等重要信息,而且还能提供常用 CAD 2D图和3D图。凭借新一代减速电机 Simogear,西门子将成为全球唯一能够提供涵盖整个驱动链的成套解决方案供应商。

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