特殊环境下减速电机的设计
发布时间：
2024-10-06
来源：
网络
作者：
永坤电机
我们知道在正常的环境下设计减速电机（Geared motor，是电机和减速箱的组合，下同）就已经比较困难了，如果考虑特殊的环境因素，这会变得更加复杂，今天我们就来聊聊特殊环境下设计需要的注意事项，主要从温度、湿度和海拔三个方面来讨论。
1. 温度
我们常规设计的产品通常的适用温度范围为 -20 至 +40° C。但是常常有些产品要求能在更低（如至-60˚ C）或更高（如+60˚ C）的环境温度下运行。
在 -20° 至 -40°C 的温度下，对于一些机械部件，通常我们需要考虑的是零部件的低温脆性，比如：
外壳/端盖 – 将材料从灰口铸铁转换为球墨铸铁。球墨铸铁具有高强度、延展性和抗冲击性。退火球墨铸铁可以弯曲、扭曲或变形而不会断裂。它的强度、韧性和延展性与许多钢种相同，但具有类似于灰口铸铁的低成本铸造工艺。球墨铸铁中分布的球状石墨相比灰口铸铁中的随机片状石墨会减少金属结构的不连续性，从而获得更坚固、更“延展”的铁。如果设计应力不超过许用应力，铝也是可以使用的。
转子轴 – 将材料从普通碳钢（如45钢）钢转换为合金钢，例如 42CrMo4 或类似材料。合金钢相比普通碳钢具有更高的疲劳强度和良好的低温冲击韧性。
接线盒 - 从塑料切换到铝
风扇罩/风扇 – 从普通塑料版本切换钣金件，风扇由塑料改成由由铝、球墨铸铁或特殊塑料材料制成。
必要时可能需要降低最大可接受的变速箱扭矩或使用更大的变速箱。
在 +40° 至 +60° C 的温度下，如果减速电机装在了热源附近（比如靠近内燃机或暴露在阳光直射下），则需要具有更高温度额定值的内部电机组件。高温也会对电机扭矩产生负面影响，同时降低密封组件的性能。
轴封：如果减速电机长时间处于低温状态，请将电机轴封升级为 NBR材料或使用高级润滑脂进行轴封润滑。弹性材料由聚合物、填料、加工助剂、保护剂和固化剂组成。由丁腈橡胶制成的油封，其额定使用温度高达 +125˚ C。如果环境温度或油温高于此水平，则需要使用性能更高的材料。
变速箱油：当矿物油在频繁启动和停止、高负载、系统冲击、低温或高温服务、延长机油更换间隔要求和降低工作温度之外的内部摩擦时，使用合成润滑剂。它们还可以在更高的温度下工作，而不会失去粘度、形成残留物并提供抗泡沫性。石油产品在 +100°C 或以下时开始降解，而合成烃润滑剂在 +125°C 时性能良好。合成材料也具有极低的温度优势。它们的蒸气压也低于石油产品，这是确保润滑剂不会分解的重要因素。与石油基润滑油相比，合成润滑油的化学均质性使其具有更大的承载能力、更高的粘度指数、更好的润滑性、更高的效率和更长的适用性。
另外，机械方面还需要考虑高低温造成的零部件的热胀冷缩，各种设计和配合间隙的变化。
2. 海拔
电机和减速器表面的散热量随海拔高度而降低。由于空气稀薄，热性能降低。通常额定安装高度最高为海拔 1000 m。对于更高的海拔，则需要更大规格的电机或者通过安装强冷风扇来弥补空气稀薄造成的冷却能力的降低。
另外，如果实际应用不需要连续工作制或较高的接电持续率，也可以适当降低电机的接电持续率来适应较高的海拔。
3. 湿度
虽然现在的很多的减速电机的IP防护等级都可以达到 IP54 或 55，甚至通过某些方法可以满足 IP65 或 67 的要求。但是IP 等级不能为高湿度环境提供适当的保护，需要采取其他措施来保护减速电机。
防止腐蚀：所有裸露的金属表面需要进行保护。此外，电机铁芯外表面应涂漆。
电机加热 – 这可以是加热器护套、电机加热带或绕组可以通电以保持一定的温度，防止在高湿度环境中积聚水分。
制动器：所有磨损表面都必须是不锈钢，最好采用完全封闭的制动器设计。
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