Проектирование приводов технологических и транспортирующих машин

В. И. Ковалевский, С. В. Ковалевский, 
К. А. Мартиросов

ПРОЕКТИРОВАНИЕ 
ПРИВОДОВ 
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ 
И ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ 
МАШИН

Справочное пособие

Санкт-Петербург
ГИОРД 
2021

УДК 621.81.621.83
ББК 34.445(я7)
 
К56

Рецензент: 
Ю. Д. Шевцов – доктор технических наук, 
 
 
профессор кафедры «Автосервиса и материаловедения» 
 
 
(Кубанский государственный технологический университет)

Ковалевский, В. И.
К56 
 
Проектирование приводов технологических и транспортирующих 
машин : справочное пособие / В. И. Ковалевский, С. В. Ковалевский, 
К. А. Мартиросов.  —  Санкт-Петербург : ГИОРД, 2021. — 688 с. : ил.

ISBN 978-5-98879-100-3

Рассмотрены принципы построения редукторного привода машин 
с учетом современных направлений его развития. Приведены характеристики новых и модернизированных российских и зарубежных серийных 
электродвигателей, редукторов, мотор-редукторов, вариаторов, открытых 
передач и муфт с высокими нагрузочными параметрами. Пособие сопровождается иллюстрациями и таблицами в основном тексте и приложениях.
Книга предназначена специалистам по проектированию и эксплуатации машин и оборудования, а также студентам технических вузов.

УДК 621.81.621.83
ББК 34.445(я7)

ISBN 978-5-98879-100-3 
© ООО «Издательство „ГИОРД“», 2021

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Основные обозначения  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1. Приводы технологических и транспортирующих машин  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.1. Общие сведения. Назначение и классификация. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.2. Тенденции и направления развития приводов машин . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.3. Блочно-модульный принцип построения редукторного привода  . . . . . . 21

1.4. Компоновочные решения приводов  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2. Электродвигатели. Системы управления  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

2.1. Общие сведения  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

2.2. Электродвигатели трехфазные асинхронные 
общемашиностроительного применения  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

2.3. Электродвигатели взрывозащищенные  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

2.4. Электродвигатели крановые и металлургические. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

2.5. Электродвигатели постоянного тока. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

2.6. Устройства управления приводами с трехфазным асинхронным 
двигателем. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

3. Редукторы. Вариаторы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

3.1. Общие сведения  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

3.2. Редукторы цилиндрические зубчатые стандартные 
и унифицированные  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

3.3. Редукторы цилиндрические зубчатые серии ES  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

3.4. Редукторы зубчатые конические, коническо-цилиндрические  . . . . . . . 140

3.5. Редукторы коническо-цилиндрические серии ES  . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

3.6. Редукторы зубчатые планетарные и волновые. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

3.7. Редукторы червячные универсальные и модернизированные  . . . . . . . . 173

3.8. Редукторы червячные одноступенчатые серии ES  . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

3.9. Редукторы червячно-цилиндрические, цилиндрическо-червячные. . . . 204

3.10. Вариаторы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223

4. Мотор-редукторы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238

4.1. Мотор-редукторы зубчатые цилиндрические  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238

Оглавление

4.2. Мотор-редукторы зубчатые цилиндрические 
и цилиндрическо-коническо-цилиндрические серии ES. . . . . . . . . . . . . . . . 258

4.3. Мотор-редукторы планетарные зубчатые. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275

4.4. Мотор-редукторы волновые и планетарно-цевочные  . . . . . . . . . . . . . . . 283

4.5. Мотор-редукторы червячные, цилиндрическо-червячные, 
червячно-цилиндрические модернизированные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289

4.6. Мотор-редукторы червячные и цилиндрическо-червячные 
серии ES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293

4.7. Мотор-вариаторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301

5. Открытые передачи. Муфты  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306

5.1. Клиноременные и зубчатоременные передачи  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306

5.2. Цепные передачи  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326

5.3. Зубчатые передачи  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336

5.4. Муфты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346

6. Методика проектирования приводов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391

6.1. Разработка структурной и кинематической схемы привода  . . . . . . . . . . 391

6.2. Разработка компоновочной схемы привода. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400

6.3. Выбор редуктора (мотор-редуктора)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411

6.4. Системы автоматизированного проектирования приводов 
и примеры конструирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423

7. Проектирование приводов транспортирующих машин  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438

7.1. Приводные устройства, станции  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438

7.2. Приводы конвейеров  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444

7.3. Универсальные конструкции приводов транспортирующих 
машин. Примеры конструирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461

Приложения  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476

Приложение А. Электродвигатели. Габаритные, установочные 
и присоединительные размеры  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476

Приложение Б. Редукторы. Габаритные, установочные 
и присоединительные размеры  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 528

Приложение В. Мотор-редукторы. Габаритные, установочные 
и присоединительные размеры  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 636

Литература  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 686

ВВЕДЕНИЕ

Современное развитие производств характеризуется быстрым и систематическим повышением технического уровня, качества и надежности технологических и других машин и оборудования. В новых высокопроизводительных и энергоемких машинах все большее значение 
имеет привод, от которого во многом зависят их функциональные 
качества, безотказность и долговечность. Преимущественное распространение в технологических и транспортирующих машинах получили 
приводы, состоящие из электродвигателя и передаточных механизмов 
(передач, редукторов, регулировочных устройств). Они отличаются 
простотой эксплуатации, относительно малой стоимостью и высоким КПД.
При проектировании приводов предпочтительно использовать 
стандартные и унифицированные сборочные единицы (электродвигатели, редукторы, мотор-редукторы, муфты, вариаторы, цепи) и детали 
(зубчатые колеса, звездочки, шкивы, ремни и т. п.). Параметры приводов должны удовлетворять кинематическим, нагрузочным и компоновочным требованиям машины. Поскольку многие технологические 
машины не имеют жестких ограничений по указанным требованиям, 
то возможны различные компоновочные и конструктивные решения 
привода. Каждое решение имеет свою область эффективного применения, поэтому важно определить границы его конструктивной 
применяемости.
В настоящее время идет процесс преодоления технического отставания российского редукторостроения путем модернизации типовых 
российских редукторов и разработки новых с применением прогрессивных элементов конструкций и передовых технологий зарубежных 
фирм.
Модернизация редукторов – многолетняя тенденция российского 
редукторостроения, в последние годы использующего зарубежные 
достижения в технологии и в конструировании. В модернизированных редукторах обычно сохраняются прежние габариты, монтажные 
и присоединительные размеры. Основу модернизации составляют: 
стандарты ISO; блочно-модульные конструкции; модификация зуб

Введение

чатых зацеплений; совершенствование корпусов редукторов в направлении создания монолитных конструкций малой массы и высокой 
теплоотдачи; использование синтетических масел и одной заправки 
для всего периода эксплуатации редуктора; отсутствие необходимости 
в техническом обслуживании в процессе эксплуатации редукторов.
Непрерывный процесс модернизации в некоторой степени способствует улучшению технических характеристик российских редукторов, расширению их функциональности и вариативности исполнений. Созданы и выпускаются редукторы и управляющие устройства, 
позволяющие проектировать приводы, обладающие повышенными 
функциональными свойствами, надежностью, долговечностью и экономичностью, – с фланцевым присоединением, реактивной штангой, 
электродвигателем с пусковым устройством и частотным регулированием скорости, встроенным тормозом, вариатором скорости, муфтой 
предельного момента и др.
Расширение номенклатуры и типоразмерных рядов редукторов, 
применение новых типов редукторов, замена комплектов из многих 
клиновых ремней поликлиновыми и многопрофильными, состоящими из нескольких клиновых ремней на единой плоской основе, ремнями. Последние состоят из нескольких клиновых ремней, которые 
связаны единой плоской основой. Замена открытых зубчатых и цепных передач зубчато-ременными облегчает компоновку проектируемой технологической машины и улучшает санитарно-гигиенические 
условия производства.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

aW – межосевое расстояние выходной ступени редуктора, мм;
F1 – допускаемая радиальная консольная нагрузка, приложенная 
в середине посадочной поверхности входного вала, Н (кН);
F1р – расчетная радиальная консольная нагрузка на входном валу, 
Н (кН);
F2 – допускаемая радиальная консольная нагрузка, приложенная 
в середине посадочной поверхности выходного вала, Н (кН);
F2р – расчетная радиальная консольная нагрузка на выходном валу, 
Н (кН);
fA – коэффициент использования мощности;
fH – коэффициент, учитывающий частоту пусков в час;
fW – температурный коэффициент;
GD 2 – маховой момент, Н·м2;
I – номинальный ток, А;
i – требуемое передаточное отношение редуктора;
iN – номинальное (табличное) передаточное отношение;
iR – фактическое передаточное отношение;
Iп – пусковой ток, А;
J0 – момент инерции масс, кг·м2;
Kp – использование мощности редуктора, %;
KЭ – эксплуатационный коэффициент, учитывающий фактический 
режим работы редуктора;
n – частота вращения электродвигателя, мин–1;
n1 – номинальная (табличная) частота вращения входного (быстроходного) вала, мин–1;
n1р – расчетная частота вращения входного (быстроходного) вала, 
мин–1;
n2 – номинальная (табличная) частота вращения выходного (тихоходного) вала, мин–1;
n2р – расчетная частота вращения выходного вала редуктора (тихоходного), мин–1;
nс – синхронная частота вращения электродвигателя, мин–1;

Основные обозначения

P – максимальная передаваемая мощность редуктора или номинальная мощность электродвигателя (у мотор-редуктора), кВт;
P1 – номинальная (табличная) мощность на входном валу редуктора, кВт;
Pe – потребная мощность приводимой машины, кВт;
Pер – расчетно-эксплуатационная мощность редуктора, кВт;
PG – термическая мощность редуктора, кВт;
PN′  – номинальная выходная электрическая мощность, кВт;
rc – радиус расположения осей сателлитов, мм;
S – скольжение, %;
T1 – номинальный крутящий момент на входном (быстроходном) 
валу, Н·м;
T2 – номинальный (табличный) крутящий момент на выходном 
(тихоходном) валу, Н·м;
T2р – расчетный крутящий момент на выходном валу редуктора, 
Н·м;
T2э – расчетно-эксплуатационный крутящий момент на выходном 
валу редуктора, Н·м;
tн – время работы редуктора под нагрузкой в течение 1 ч, мин;
Tmax /TN – отношение максимального момента двигателя к номинальному;
Tп /TN – отношение пускового момента двигателя к номинальному;
Tт – тормозной момент, Н·м;
U – номинальное напряжение, В;
z1, z2 – числа зубьев шестерни и колеса соответственно;
zч – число заходов червяка;
ПВ – продолжительность включения, %;
η – коэффициент полезного действия (КПД).

1. ПРИВОДЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ 
И ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ МАШИН

1.1. Общие сведения. Назначение и классификация

Преимущественное распространение в большинстве технологических и транспортирующих машин получили электроприводы, состоящие из электродвигателя, комплекса аппаратуры для управления 
двигателем и передаточного механизма. Последний предназначен для 
преобразования параметров механического движения и передачи его 
от двигателя к исполнительному механизму или непосредственно к рабочему органу машины.
Основными механизмами и элементами приводов машин являются электродвигатели, промежуточные механические передачи, приводные элементы (барабаны, звездочки, блоки), тормоза (или остановы), ограничители крутящего момента и муфты. Приводы часто 
конструктивно оформляются в виде приводных станций, в которых 
перечисленные механизмы и элементы устанавливаются на общем 
основании – раме, станине, фундаменте.
Требования к приводу машин: компактность и простота конструкции; эксплуатационная надежность; технологичность изготовления 
и монтажа; экономичность; плавность пуска, снижение динамических 
нагрузок в период неустановившегося движения; точность движения; 
наличие устройств, останавливающих машину при нарушении технологического процесса или процесса транспортирования груза; безопасность работы.
В электроприводах технологических машин и конвейеров чаще 
используют асинхронные электродвигатели трехфазного тока с короткозамкнутым (до 100 кВт) и фазовым ротором общепромышленного 
исполнения. Для многоприводных конвейеров применяют двигатели 
с повышенным скольжением, для конвейеров тяжелого типа, машин 
с большими движущимися массами, а также при пульсирующем движении – двигатели с повышенным пусковым моментом.
Промежуточные механизмы в электроприводах могут состоять: 
только из открытых передач (устаревшее схемное решение); полно

1. Приводы технологических и транспортирующих машин

стью из редукторов (наилучшая конструкция). Они могут быть комбинированными – с редуктором и дополнительными открытыми передачами клиноременной, зубчатой или цепной, а также с встроенными 
передачами (например, мотор-барабаны). Перспективным направлением в проектировании машин является использование электромеханического привода в виде мотор-редукторов. Выходной вал редуктора 
соединяется с валом приводимой машины, приводного барабана или 
звездочки компенсирующей муфтой (например, зубчатой или цепной). Входной вал редуктора обычно соединяется с валом электродвигателя упругой муфтой.
Приводы наклонных и вертикальных конвейеров снабжены тормозными устройствами, храповыми или роликовыми остановами, 
препятствующими обратному движению конвейера под действием 
силы тяжести груза при выключенном двигателе. Перспективным 
и целесообразным для привода машин и механизмов, требующих фиксированного останова, является использование электродвигателей 
со встроенным электромагнитным тормозом и электронных устройств 
пуска и останова.
В приводах технологических машин, конвейеров и транспортирующих устройств большое распространение получают системы 
управления приводами, позволяющие осуществлять ступенчатое 
и бесступенчатое регулирование частоты вращения и плавный пуск. 
Электроприводы, в том числе и мотор-редукторы, укомплектовываются многоскоростными электродвигателями, преобразователями частоты различных модификаций и устройствами плавного пуска, которые 
используются совместно с трехфазными асинхронными электродвигателями . Такие преобразователи и устройства позволяют бесступенчато 
регулировать частоту вращения выходного вала привода в широком 
диапазоне с сохранением значений вращающего момента и мощности. 
В ряде случаев их использование позволяет отказаться от применения 
приводов с дорогостоящими электродвигателями постоянного тока.
Системы управления приводами технологических машин и подъемно-транспортных устройств, позволяющие осуществлять бесступенчатое регулирование частоты вращения и плавный пуск, оснащаются 
прогрессивными, экономичными и многофункциональными преобразователями частоты (ПЧ) и устройствами плавного пуска и защиты 
электродвигателей.